Introducción Ing. de las Reacciones

UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

PROF. DOUGLAS RODRÍGUEZ
II-2014

INGENIERÍA DE LAS REACCIONES
GUÍA DE CLASES # 1: INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS GENERALES
1.1. La ingeniería de reactores
En el contexto de la industria química, un reactor químico es una unidad de proceso diseñada para llevar
a cabo una o varias reacciones químicas. Esta definición generalmenteimplica un sistema bien delimitado, casi
siempre un recipiente cerrado, con líneas de entrada y salida claramente especificadas y un estricto algoritmo de
control.
No obstante, los ingenieros químicos han extendido la aplicación de los principios de la Cinética y de la
Ingeniería de Reactores a situaciones claramente fuera del ámbito de las unidades de proceso industriales. Quizás
el ejemplo máscotidiano sea el de los convertidores catalíticos de automóviles, donde los gases procedentes de un
reactor (el motor de explosión de un automóvil) son tratados en un segundo reactor, en este caso una unidad equipada
con un sofisticado catalizador sobre soporte monolítico.
La atmósfera es también un reactor, de enormes dimensiones, donde tiene lugar una amplia variedad de
reacciones: en las capasinferiores, los llamados compuestos orgánicos volátiles, que se emiten en una amplia
variedad de actividades humanas, desde la industria alimentaría hasta operaciones de limpieza industrial, pasando
por las unidades de proceso y tanques de almacenamiento de la industria química, reaccionan con óxidos de
nitrógeno en presencia de la luz solar para producir smog fotoquímico; en capas más altas, unacompleja red de
reacciones son responsable de la destrucción de la capa de ozono.
En la región opuesta en cuanto a tamaño están los mini y microrreactores. La adaptación de las técnicas de
microfabricación utilizadas en la industria electrónica ha permitido la miniaturización de reactores y otros equipos
de proceso, con obvias ventajas: alta flexibilidad, elevadas capacidades de intercambio decalor y una mayor
seguridad intrínseca, gracias a la reducción de inventario.
Otro ejemplo de un campo de aplicación que escapa del ámbito convencional de la Ingeniería de las
reacciones químicas es el de la Ingeniería biomédica. Sabemos cada vez más del comportamiento del cuerpo
humano como reactor, las reacciones que tienen lugar, los catalizadores que utiliza y los mecanismos
De acuerdo conLevenspiel, la Ingeniería de las reacciones químicas nace como disciplina científi ca en
el Primer Simposio sobre Ingeniería de las Reacciones Químicas, celebrado en 1957. En él se acuña el nombre
de esta nueva rama de la Ingeniería Química, que es definida como "una parte de la Ingeniería Química que
tiene por objeto el dominio de las conversiones químicas a escala industrial, lo que conducirá endefinitiva al
diseño adecuado de reactores". Dentro de ella, la Ingeniería de reactores es "la ciencia que desarrolla y
enseña los métodos para calcular lo que puede hacerse con un reactor químico", lo que es otra forma de
decir que nos proporciona las bases para realizar el diseño de un reactor, de manera que éste cumpla con su
objetivo: proporcionar un producto dado a partir de reactantes conocidos,con una velocidad y selectividad
determinadas, mediante un proceso seguro y respetuoso con el medio ambiente. Para ello necesitamos
establecer la ecuación de funcionamiento del reactor que relaciona la salida del mismo con la ali mentación,
las condiciones de operación, el modo de contacto, la cinética intrínseca de la reacción y los pro cesos de
transferencia de materia, energía y cantidad demovimiento que tienen lugar en el mismo.
Es importante darse cuenta de que, hoy en día, del ingeniero de reactores se espera que sea capaz de
tomar decisiones, basándose no en un criterio único (como podría ser, en una aproxim ación tradicional, la
minimización del coste unitario del producto, maximización del beneficio global, etc.), sino en una
multiplicidad de criterios, que a menudo compiten...