Reactor batch

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN VALENCIA

REACTOR BATCH

Valencia, Febrero 2010

INTRODUCCION

El control de procesos es parte del progreso industrial desarrollado durante el siglo XXI. El uso intensivo de sistemas de control, es producto de una evolución por el uso de las técnicas de medición y control.
Es necesariala comprensión del principio del control de procesos en la ingeniería moderna, por ser su uso tan común como el uso de los principios de electricidad o termodinámica, siendo por lo tanto, una parte primordial dentro de la esfera del conocimiento de ingeniería. También son tema de estudio los instrumentos que se utilizan para llevar a cabo un control, los cuales emplean distintas estrategias paramejorar su funcionamiento. Por estas razones se van a llevar cabo un estudio de diversas estrategias de control para proceder a realizar un diseño de prácticas virtuales.
En este proyecto estudiaremos cómo funciona el REACTOR BATCH, cuales son las diferentes partes del proceso que se desarrollan para llevar a cabo una reacción química y lo más importante cuales son las diferentes estrategias decontrol que podemos aplicar para la optimización de este sistema.

Sistema

El sistema real a estudiar en el presente proyecto, y sobre el cual se realizará una mejora en el control de temperatura y presión es un reactor tipo batch, en el interior del cual se lleva a cabo una reacción exotérmica para la producción de quimicos, que denominaremos genéricamente polioles.

Reactor Batch

Losreactores batch son unidades polifuncionales cuya operación es crítica, además precisan de un control automatizado de la temperatura de reacción. Debido a su naturaleza compleja, un gran porcentaje de reactores batch en funcionamiento actualmente no puede mantener el control de la temperatura durante todo su periodo de operación. Como resultado de la falta de control automático de la temperatura, sepuede resaltar una menor eficiencia y mayor necesidad de operadores para manipular el sistema, así como una calidad del producto fabricado inconsistente a lo largo de los diferentes batch.

Fases del Batch

Un reactor batch exotérmico se compone de cuatro fases, etapas de operación:
1. Fase inicial: elevar la temperatura del reactor mediante el uso de vapor hasta la temperatura predefinida dereacción.
2. Reacción: mantener la temperatura mediante el uso de agua de refrigeración mientras se produce la reacción y se genera calor.
3. Digestión: mantener la temperatura mediante agua de refrigeración o vapor una vez ha finalizado la reacción principal y acaban de reaccionar el resto de componentes, hasta que se haya completado la reacción.
4. Fase final: bajar la temperatura para ladescarga de los productos.

Al iniciarse la fase 2, existe un incremento de temperatura debido a la naturaleza exotérmica de la reacción, siendo crítico mantener al reactor dentro de los límites de operación de seguridad para evitar una reacción fuera de control. Durante la transición de la fase 2 a la 3, el reactor puede pasar rápidamente de generar calor a consumirlo. Esto ocurre sin un eventoiniciador apreciable, debido a que la reacción puede finalizar en cualquier momento, dependiendo del tipo de reactivos utilizados, el catalizador, la concentración y la temperatura de reacción. Durante un corto periodo de tiempo, la temperatura del reactor puede caer de manera significativa. En la transición de la fase 3 a la 4, se produce un cambio importante en la temperatura de referencia.

Elsistema de control debe reaccionar rápidamente a frente a cambios de temperaturas de operación o consignas entre las diferentes fases, así como evitar al máximo las perturbaciones producidas por la reacción exotérmica. Un controlador PID difícilmente puede controlar correctamente la temperatura en la transición de las 2 a la 3, si ha estado sintonizado para controlar el proceso en las fases 1 y...
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