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01/09/2009

Introducción a los reactores químicos

Dr. Rogelio Cuevas García

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Reactores Químicos
Reactor Químico
Es el dispositivo donde ocurre un cambio en la
composición debido a la reacción química.
Por lo tanto es cualquier recipiente donde ocurre una
reacción química.
El problema de la Ingeniería de reactores es realizar eldiseño más adecuado, con una metodología
independiente del tamaño y reacción que se lleva a cabo
p
q

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Definiciones útiles Generales
SISTEMA HOMOGÉNEO: Aquel que presenta
É
una sola fase y por tanto su composición es
idéntica en cualquier parte del sistema.
SISTEMA HETEROGÉNEO: Cuando se requiere
lapresencia de más de una fase para que la
reacción se lleve a cabo.

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Definiciones útiles:
FASE: región uniforme en un sistema. Esto significa
g
g
propiedades físicas uniformes y composición química
uniforme.

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Definiciones útilesBasándose en l d fi i i
B á d
las definiciones anteriores podemos clasificar l ti
t i
d
l ifi
los tipos
de reacciones en:
REACCIÓN HOMOGÉNEA: Involucra una sola fase.
REACCIÓN HETEROGÉNEA: Cuando se requiere más de una
fase para que la reacción se lleve a cabo. Por lo tanto, puede
Involucrar más de dos fases
Entonces de acuerdo a lo anterior podemos encontrar reactores que
operen conreacciones heterogéneas u homogéneas. Dentro de los
g
,q
p
reactores heterogéneos los reactores catalíticos, que operan con la
presencia de catalizador, y los reactores no catalíticos.
Al existir más de una fase se deben tomar en cuenta los fenómenos de
transferencia de masa y energía.
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Clasificación de losReactores Químicos

Reactores
homogéneos

heterogéneos

Catalíticos

No Catalíticos

Sólido-Gas

Sólido-Gas

Líquido-Gas

Liquido-Gas

Sólido-liquido-gas

Sólido -Liquido

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Diferentes definiciones de tiempo
En Ingeniería de reactores se utiliza el concepto de elemento de
volumen
Elemento devolumen: región del sistema (elemento de fluido)
donde las propiedades del mismo pueden considerarse constantes.
El tiempo de residencia (t) de un elemento del fluido es el tiempo
que permanece dentro de un recipiente. En nuestro caso, el tiempo
que permanece dentro del reactor. Más específicamente, el tiempo
efectivo de reacción.
En los reactores químicos, en algunas ocasiones el tiempo deresidencia es igual para todos los elementos del fluido y en otras se
presenta una distribución de tiempos de residencia (DTR) o RTD
(por sus siglas en ingles: residence time distribution).
El tiempo de residencia promedio es el promedio de los tiempos
de residencia de todos los elementos de fluido.

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Diferentesdefiniciones de tiempo
Solamente para sistemas de flujo
Tiempo espacial (τ) es el tiempo requerido para que
un volumen de alimentación igual al volumen del
reactor pase a través del recipiente. Este parámetro se
mide en condiciones arbitrarias, usualmente, en las
condiciones de alimentación. El tiempo espacial es,
g
generalmente, utilizado como una cantidad para
p
escalar el volumen delreactor; pero las condiciones de
reacción deben de ser iguales punto por punto en el
escalamiento.
Finalmente, la velocidad espacial (SV) se define
como el reciproco del tiempo espacial y representa,
entonces, el número d volúmenes d alimentación
t
l ú
de
lú
de li
t ió
que se tratan en el reactor por unidad de tiempo. Por
lo tanto, sus dimensiones son: tiempo-1.
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