Diseño de reactores

DISEÑO
DE
REACTORES

INTRODUCCION

La ingeniería

de las reacciones químicas se ocupa de la aplicación a escala

comercial de las mismas. Su objetivo es el diseño y la operación eficientes de los
reactores químicos y probablemente es la actividad que establece a la ingeniería
química como una rama independiente de la ingeniería.

En una situación típica, el ingeniero se enfrenta auna serie de interrogantes:
¿Cuál es la información necesaria para atacar un problema?, ¿cual es la mejor
manera de obtenerla?, y luego (¿Cómo seleccionar el diseño apropiado entre las
diferentes opciones?).

Para ello, se hace hincapié en los razonamientos cualitativos, en los métodos de
diseño sencillos, en los procedimientos gráficos y en la comparación constante de
las característicasde los principales tipos de reactores. Este enfoque ayudará a
desollar un sólido sentido intuitivo para el diseño correcto, que luego servirá de
guía y reforzamiento de los métodos formales.

DEFINICION DE LA INGENIERÍA DE LAS
REACCIONES QUIMICAS

Los procesos químico-industriales se diseñan para obtener de manera económica
un producto a partir de diversos materiales no elaborados que sesometen a las
diferentes etapas de tratamiento. Las materias primas pasan por una serie de
tratamientos

físicos a

fin

de

prepararlas

para

que

puedan

reaccionar

químicamente, y luego pasan al reactor.

Los productos de la reacción deben someterse entonces a nuevos tratamientos
físicos (Separaciones, purificaciones, etc.…) hasta obtener el producto final
deseado.El diseño de los equipos para la etapa de tratamiento físico se estudia al tratar las
operaciones unitarias. Desde el punto de vista económico es posible que esta
etapa carezca de importancia, ya que podría consistir tan solo en un tanque de
mezcla. Sin embargo, a menudo la etapa de tratamiento químico es la parte
medular del proceso y la que hace o impide que el proceso resulte económico.El diseño de reactores no es una tarea rutinaria, ya que para el mismo proceso es
posible proponer varias soluciones. En la brusquedad del diseño óptimo no es solo
el costo del reactor lo que debe reducirse al mínimo. Es probable que en un diseño
particular el costo del reactor resulte bajo, pero los materiales que salen de la
unidad podrían hacerlo en un estado tal que su tratamiento resultemas costosos

que en otros diseños. De esta manera, es necesario considerar los aspectos
económicos del proceso en su totalidad.

En el diseño de reactores se utiliza la información, el conocimiento y experiencia
de varios campos: Termodinámica, Cinética Química, Mecánica de Fluidos,
Transferencia de Calor, Transferencia de Masa y Economía. La ingeniería de las
reacciones químicas es lasíntesis de todos estos factores con el propósito de
diseñar el mejor reactor químico.

A fin de averiguar de lo que es capaz de hacer un reactor, se necesita conocer de
esté la cinética, modelo de contacto y la ecuación de diseño, lo que se representa
en la siguiente figura

Materias
Primas

Etapa de
tratamiento
Físico

Etapas de
tratamiento
Químico

Etapas de
tratamiento
FísicoProducto

Recirculación

Salida = f (entrada, cinética, modelo de contacto)
Esto es lo que se conoce como la ecuación de diseño, es importante por que con
esta expresión es posible comparar diferentes diseños y condiciones, determinar
cual es el mejor proyecto y luego escalar a unidades de mayor dimensión.

CLASIFICACION DE LAS REACCIONES QUIMICAS

Existen muchas maneras declasificar las reacciones químicas, en la ingeniería de
las reacciones químicas como probablemente el método más útil sea dividirlas
según el número y tipo de fases implicadas, de donde resultan dos grandes
grupos:

Sistemas homogéneos; estas se caracterizan por ser homogéneas cuando se
realizan en una sola fase.

Sistemas heterogéneas; para que se efectué la reacción se requiere la presencia...