Reactores

Introducción a la ingeniería de las reacciones químicas
Conceptos generales
Procesos naturales y artificiales
        La relación existente entre el medio natural y la sociedad industrial implica la existencia de un flujo de materia y energía entre ambos. En la Fig. 1.1 se representa un esquema muy simplificado del marco de relaciones existente desde el punto de vista de circulación de lamateria y energía manufacturadas. Dentro de este intercambio continuo podemos distinguir entre dos tipos de procesos:
- procesos NATURALES, como pueden ser la función clorofílica, la acción de plantas y animales o la producción de alimentos por agricultura.
- procesos ARTIFICIALES, que dan como resultado productos que generalmente no se encuentran en la naturaleza. Estos últimos, los procesosartificiales, son los propiamente denominados PROCESOS QUÍMICOS.
            
Fig. 1.1
 
 
 
Principales operaciones del tratamiento de aguas residuales. Se indica en cada operación el apartado en el que se describe.
Nivel de tratamiento | Contaminante tratado | Operación empleada |
Pretratamiento | Sólidos gruesos | Sedimentación
Trituración y dispersión
Cribado |
| Aceites y grasas |Sedimentación |
Tratamiento primario | Sólidos en suspensión | Sedimentación con o sin floculación
Flotación |
| pH | Neutralización |
Tratamiento secundario | Materia orgánica | Lagunas de aireación
Filttros percoladores
Fangos activados
Digestión aerobia o anaerobia
Microfiltración |
| Sólidos en suspensión | Sedimentación con o sin flotación |
Tratamiento terciario | Diversoscontaminantes
específicos | Sedimentación sin flotación
Filtración
Adsorción
Intercambiador iónico
Destilación
Ósmosis inversa
Electrodiálisis
Congelación
Extracción
Incineración de líquidos |
Tratamientos diversos | Diversos contaminantes
específicos | Precipitación
Oxidación o reducción
Desorción |
| Desinfeccón | Cloración
Ozonización
Irradiación |
 
Fig. 1.2
Procesosquímicos
        Un proceso químico es un conjunto de operaciones químicas y/o físicas ordenadas a la transformación de unas materias iniciales en productos finales diferentes. Un producto es diferente de otro cuando tenga distinta composición, esté en un estado distinto o hayan cambiado sus condiciones.
        En la descripción general de cualquier proceso químico existen diferentes operacionesinvolucradas. Unas llevan inherentes diversas reacciones químicas. En cambio otros pasos son meramente físicos, es decir, sin reacciones químicas presentes. Podemos decir que cualquier proceso químico que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas. Cada una de estas operaciones es una operación unitaria dentro del proceso global.
 
Operaciones unitarias
        Es cadauna de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o tranformación de las materias implicadas en un proceso químico.
        Si tomamos como ejemplo una planta depuradora de aguas residuales, esquematizada en la Fig. 1.2, podemos observar como el proceso global consta de una mezcla tanto de procesos químicos (oxidación de materia orgánica) como físicos (decantación de fangos). Tambiénpodemos identificar las distintas acciones llevadas a cabo para el transporte adecuación y transformación de las sustancias implicadas en el proceso.
        En general un proceso químico puede descomponerse en la secuencia de diagramas de bloques de la Fig. 1.3. En el caso prático mencionado anteriormente podríamos establecer fácilmente relaciones entre las operaciones llevadas a cabo con sucorrespondiente bloque.
 
        
       
Los procesos químicos en general y cada operación unitaria en particular tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines. Este cambio puede realizarse por tres caminos:
- Modificando su masa o composición (separación de fases, mezcla, reacción química).
- Modificando el nivel o...