Diseño de reactor

Revista Iberoamerica na de Polímeros
Ramírez y Katime

Volumen 6(4), Diciembre de 2005
Reactores de polimerización

DISEÑO DE REACTORES DE POLIMERIZACION
Alvaro Ramírez García 1 y Issa A. Katime 2
1) Universidad Industrial de Santander. Departamento de Ingeniería Química. Apartado Aéreo
678. Bucaramanga . Colombia
2) Grupo de Nuevos Materiales y Espectroscopia Supramolecular.Universidad del País Vasco.
Bilbao. Correo electrónico: issa.katime@ehu.es
INTRODUCCION
El diseño de reactores de polimerización, un tema propio de la ingeniería, también puede
ser de interés para los químicos y otros especialistas por varias razones: de una parte el diseño del
reactor se fundamenta en los modelos de reacciones de polimerización generalmente propuestos
por los químicos; de otra parte,las propiedades finales del material obtenido pueden coincidir o
diferir de las esperadas a partir de las pruebas hechas sobre muestras preparadas por técnicas
convencionales de laboratorio, según sea el tipo de reactor y las condiciones de operación
empleados para su producción industrial.
Nos proponemos presentar al lector una visión esquemática del tema, partiendo de los
conceptos dediseño de reactores en general, sean estos para producir macromoléculas o
sustancias de bajo peso molecular. Seguidamente discutiremos las particularidades de los
procesos de polimerización, las cuales hacen del diseño de los respectivos reactores, un capítulo
aparte de la ingeniería. En este punto, parece conveniente exponer algunos ejemplos. El propósito
es formular y utilizar un procedimiento dediseño y analizar los resultados. En lo posible se
evitarán las soluciones a sistemas de ecuaciones matemáticas, imprescindibles para la solución de
los modelos, pero quizás prescindibles en esta visión esquemática que nos proponemos.
1. EL DISEÑO DE REACTORES.
1.1 Definición y Tipos de Reactor. El reactor es el lugar donde ocurre la reacción
química. La diversidad de los reactoresindustriales puede reducirse a tres tipos que difieren entre
si por el régimen de operación (estable o en transición), por el intercambio de masa con los

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alrededores (abierto o cerrado), por la dinámica de flujo y por los perfiles característicos de
concentración y de otraspropiedades del sistema. Son ellos los reactores discontinuo, continuo de
tanque agitado y tubular. La Figura 1 muestra un esquema de los tipos de reactores.

Discontínuo

Contínuo de tanque agitado

Tubular

Figura 1. Esquema de diferentes tipos de reactores.
A partir de estos tres tipos, también pueden concebirse combinaciones: reactor
semicontinuo, baterías de reactores CSTR enserie, etc. En todos los casos el medio reaccionante
puede ser homogéneo (una sola fase) o heterogéneo (varias fases).
El reactor discontinuo consiste en un tanque con facilidades para la carga y la descarga,
para la transferencia de calor (intercambiadores, serpentines, bafles, reflujo, recirculación externa
y otros), lo mismo que para agitación de la mezcla reaccionante. En condiciones idealesla mezcla
es homogénea.
El reactor CSTR consiste en un tanque al que continuamente fluye el alimento y descarga
productos a flujos volumétricos tales que el volumen de reacción permanece constante. Esta
provisto de facilidades para transferencia de calor y para agitación. En condiciones ideales la
mezcla es homogénea.
El reactor tubular consiste sencillamente en un tubo, a lo largo del cualfluye la mezcla
reaccionante a condiciones tales (temperatura, concentraciones), que ocurre la reacción química.
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Puede estar provisto de un intercambiador para la transferencia de calor. Idealmente no existen
gradientes radiales con respecto a la velocidad, la...