Bateria De Tanques

uesBloque II: Ingeniería de la Reacción Química

FLUJO NO IDEAL: BATERIA DE TANQUES EN SERIE
1. OBJETIVO:
En esta práctica se va a realizar un experimento de estimulo-respuesta en un sistema de tanques en
serie mediante una perturbación de tipo escalón inverso. Mediante el análisis de la respuesta del
sistema ante esa perturbación se obtendrán las principales características del flujo en elsistema
estudiado:
- Obtención de la curva F.
- Obtención de la curva DTR para una batería de tanques mezcla en serie.
- Caracterización de la curva DTR: área, media y varianza.
-Obtención del número de tanques.
- Comparación de la curva DTR obtenida experimentalmente con la curva DTR teórica y discusión
de las causas posibles de las desviaciones.
2. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Para podercalcular el tiempo de residencia de una partícula en un reactor hay que partir de una
serie de hipótesis:
- El reactor a la entrada y a la salida debe comportarse como flujo pistón ideal.
- La circulación del flujo es determinista, no ocurre al azar.
- El fluido debe ser incompresible.
- La circulación es en convección forzada, es decir, puesto que las moléculas son impulsadas por
una bomba elfluido no va a experimentar retroceso de las partículas.
- La circulación del fluido será en estado estacionario.
Distribución del tiempo de residencia de los fluidos en los reactores.
Función de distribución del tiempo de residencia (FDTR) o curva E(t)
Las moléculas de un fluido que atraviesa un reactor siguen diferentes caminos a lo largo del reactor,
por lo tanto tardarán tiempos diferentesal pasar a su través, la distribución de estos tiempos en la
corriente del fluido que sale del recipiente se denomina distribución del tiempo de residencia en un
fluido, es decir, la curva E(t) nos da una idea del tiempo que tarda el fluido en atravesar un reactor.
Es conveniente expresarlo de tal manera que el área bajo la curva esté normalizada:


E ( t )   E ( t )dt  1
0

t

0

t

 E (t )  dt  1   E (t )dt

Figura 1: Posible curva E(t) para un fluido que pasa a través de un recipiente.
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Determinación externa de la curva E(t):
Para caracterizar el flujo por medio de la función de distribución de salida se recurre a una serie de
técnicas experimentales que se denominan técnicas estímulo respuesta,de esta manera se podrá
determinar la curva E(t) para cualquier flujo.
En estos experimentos se introduce un estímulo, trazador, en el reactor siendo la respuesta la
representación de la concentración del trazador a la salida frente al tiempo.
Características de un trazador:
-No puede modificar la circulación del fluido dentro del sistema.
-No puede reaccionar dentro del sistema.
-No seretenga en las paredes del sistema.
-Que se puede medir con la suficiente sensibilidad para detectarlo.
Los trazadores pueden ser colorantes, ácidos, etc. La manera de introducir el trazador puede ser al
azar, una señal periódica, una señal en impulso, una señal en escalón…Solamente se consideran las
dos últimas por resultar más sencillo su tratamiento, aunque puede obtenerse la mismainformación
con todos estos tipos diferentes de señales de entrada.
Perturbación en escalón:
Consiste en modificar la concentración del trazador desde el valor 0 a una concentración de trazador
C0 constante. El sistema se encuentra en estado estacionario pero al introducir una perturbación en
forma de escalón deja de estarlo, para finalmente alcanzar un estado estacionario diferente al inicial.
CurvaF: es la respuesta al sistema a una perturbación en escalón. Pues se parte de la corriente de un
fluido que entra al reactor sin trazador (C0) y tras introducir el trazador esta concentración variará
hasta una concentración de trazador constante, por lo tanto la curva F resulta de representar la
concentración de trazador a la salida del recipiente frente al tiempo.
C
F 0
C (t )

Figura...