Transferencia de oxigeno en reactores

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología
IQ53C – Laboratorio de Ingeniería Química I

Experiencia N° 4.
Transferencia de Oxígeno en Reactores

Grupo N° 5

Integrantes:

Profesores:

Profesor Auxiliar:

Fecha de Realización : 13 de abril de 2010

Fecha de Entrega : 20 de abril de 2010

Índice

1.Introducción 04-11

1.1 Antecedentes y marco teórico 04-07
1.2 Objetivos 08
1.2.1 Objetivo general 08
1.2.2 Objetivos específicos 08
1.3 Metodología 09
1.3.1 Materiales y equipos 09
1.3.2 Procedimiento experimental 10
1.4 Resultados esperados 11

2. Resultados 12-14

3. Discusión 15-17

4.Conclusión 18

5. Apéndices 17

5.1 Datos experimentales 18
5.2 Ejemplo de cálculo 19
5.2.1 Cálculo del coeficiente de transferencia de Oxígeno 20
5.3 Nomenclatura 21
5.4 Bibliografía 22

1. INTRODUCCIÓN A LA EXPERIENCIA

1. ANTECEDENTES Y MARCO TEÓRICO

La transferencia de oxígeno es un proceso muy importante que se utiliza en distintostipos de procesos, por ejemplo, en muchos procesos biológicos que consisten en hacer crecer un cultivo de células se requiere de oxigenación para el consumo de estas. En estos casos siempre se tiene un requerimiento de concentración de oxígeno permitida para el crecimiento normal de las células, por lo que es imprescindible un conocimiento y control de la transferencia gas-líquido.

Este es elcaso en la fermentación aeróbica, proceso en el cual la transferencia de oxígeno es muy importante ya que las levaduras necesarias están formadas por células, y para que el metabolismo de estas funcione óptimamente, la concentración de oxígeno en cada punto del fermentador debe estar por sobre el nivel de un cierto nivel crítico.
En el tratamiento de aguas servidas, bacterias aerobias sonagregadas para degradar parte de la materia orgánica. Por lo que es igual de importante mantener un control en la transferencia de oxígeno.

Para estudiar esta transferencia de oxígeno, buscamos un coeficiente de transferencia de masa, kLa. El cual determina la velocidad de transferencia de masa junto con una diferencia de concentración, es decir, mientras mayor sea kLa, más rápida será latransferencia de oxígeno para una misma diferencia de concentración.
Es muy importante entender cuales son las principales variables que pueden hacer variar kLa. Entre estas están la velocidad de agitación de la solución, el flujo de aire alimentado a la solución, la solubilidad del gas en el líquido, la que a su vez varía con la presión y la temperatura, el tipo de reactor, la viscosidad de la solución, yla presencia de organismos en esta. Durante la experiencia los únicos factores que fueron manipulados fueron el tipo de reactor y la velocidad de agitación.
El tipo de reactor es un factor muy importante en la transferencia de masa ya que su diseño puede cambiar en gran medida el tiempo de residencia del gas en el líquido, por ejemplo, un reactor tipo airlift tiene una forma muy distinta a la deun reactor normal. Tiene una sección transversal muy pequeña comparada con su alto, del orden de diez veces más pequeña. Lo que significa que al alimentar un gas por la parte inferior del reactor, este tendrá un tiempo de residencia mucho mayor que en un reactor normal, permitiendo una más rápida transferencia de masa.
La velocidad de agitación en un reactor también es un factor muy importante enla variación de kLa, y tiene una relación directamente proporcional con este coeficiente. Esto se debe a que al aumentar la velocidad, es decir, al aumentar las revoluciones por minuto de un agitador, muchas burbujas del gas se dividirán en varias burbujas de menor diámetro y por lo tanto aumentará el área superficial total, lo que aumenta la transferencia de masa.
La solubilidad es también...