Reactores de mezcla continua

En ingeniería química, las operaciones físicas tales como el flujo de fluidos, transmisión de calor, transferencia de materia y procesos de separación constituyen una parte muy amplia; sin embargo, en cualquier proceso de fabricación en el que se produce un cambio químico, el reactor químico es la parte básica de la planta.

Por el tamaño y la apariencia puede ser, con frecuencia una delas partes menos impresionantes del equipo, pero sus requerimientos y funcionamiento son, en general, los factores más importantes de la planta.

Una reacción química es aquella operación unitaria que tiene por objeto distribuir de forma distinta los átomos de ciertas moléculas (reactantes) para formar otras nuevas (productos). El lugar físico donde se llevan a cabo las reacciones químicas sedenomina reactor químico

Existen diversos tipos de reactores, pero a través del presente trabajo se tratara de exponer de manera clara, precisa y sencilla, todo lo relacionado a los reactores de mezcla continúa (Tipo CSTR); este es un tipo de reactor muy interesante, en el cual se espera que se pueda entender el proceso en el cual trabaja este reactor, teniendo como objetivo aumentar elconocimiento de este proceso.

Un Reactor de Mezcla Completa o CSTR es un recipiente en donde se pueden realizar reacciones cinéticas y algunos otros tipos. La simulación de un reactor de mezcla completa requiere que se especifiquen las velocidades de cada una de las reacciones, además de su estequiometria y los parámetros incluidos en la ecuación de diseño del reactor

Este tipo dereactores empezó a desarrollarse a partir de que las experiencias realizadas en laboratorio demostraron que el calentamiento, la mezcla y la alimentación uniforme, favorecían el proceso de digestión. Como consecuencia de estas mejoras, el volumen del digestor se reduce.
Son reactores relativamente simples, calentados, de mezcla completa y sin recirculación de parte del influente digerido. Eneste caso, el TRH es también igual al TRS.
Para un tratamiento efectivo del influente, este tipo de reactores requiere largos TRH, ya que carecen de medios específicos de retención de la biomasa activa. Con la reducción del TRH en un digestor de mezcla completa, la cantidad de microorganismos dentro del digestor también disminuye, ya que son lavados con el efluente. El tiempo de retenciónhidráulico crítico (TRC) se alcanza cuando las bacterias son extraídas del reactor a una velocidad mayor a la que éstas se reproducen. Dado que las bacterias formadoras de metano son de más lento crecimiento que las bacterias formadoras de ácidos, las primeras son consideradas como el componente limitante en el proceso de digestión anaerobia. Necesitan largos TRS (y, por lo tanto, largos TRH), convalores mínimos alrededor de 3 a 5 días a 35 ºC. Para asegurar el funcionamiento del proceso, los TRH suelen variar entre 10 y 30 días a 35 ºC.
Las características operacionales de este proceso son:
• Densidad de carga orgánica (Kg DQO/m3/d): 1 - 6.
• Concentración en el interior (g SSV/l): 2 - 5.
• Concentración en el efluente (g SS/l): 25 - 100.
• Tiempo de retenciónhidráulico (d): 10 - 30.
• Tiempo de arranque (d): 30 - 90.

Estos reactores se aplican, básicamente, en el tratamiento de fangos de aguas residuales urbanas, y de influentes con estiércoles y aquellos provenientes de actividades agrícolas o agroindustriales.

El usar cinética química, la reacción esperada por ciento la terminación puede ser calculada. Algunos aspectos importantes delCSTR:
• En de estado estacionario, el caudal adentro debe igualar el caudal total hacia fuera, si no el tanque desbordará o irá vacío (estado transitorio). Mientras que el reactor está en un estado transitorio la ecuación modelo se debe derivar de la masa y de los balances energéticos diferenciados.
• La reacción procede en la tarifa de la reacción asociada a la concentración final (de...