Introduccion al diseño de reactores

26/10/2011

FACULTAD DE CIENCIAS
INGENIERÍA QUÍMICA

Riobamba – Ecuador
2011

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES |

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* JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo se realizó para obtener un mayor conocimiento del diseño de los reactores en general, siendo una base muy importante para perfeccionarnos como ingenieros químicos y posteriormente poder aplicar lo aprendido afuturo

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TABLA DE CONTENIDO

JUSTIFICACIÓN 2
1 TEMA 4
2 OBJETIVOS 4
2.1 GENERAL 4
2.2 ESPECÍFICOS 4
3 INTRODUCCIÓN 4
4 MARCO TEORICO 7
4.1 REACTORES IDEALES 7
4.1.1 REACTOR IDEAL DISCONTINUO 9
4.1.2 TIEMPO ESPACIAL Y VELOCIDAD ESPACIAL 11
4.1.3 REACTOR DE FLUJO DE MEZCLA COMPLETA EN ESTADO ESTACIONARIO 12
4.1.4 REACTOR DE FLUJO EN PISTÓN EN ESTADOESTACIONARIO 18
4.1.5 TIEMPO DE PERMANENCIA Y TIEMPO ESPACIAL PARA SISTEMAS FLUYENTES 26
5 CONCLUSIONES 28
6 BIBLIOGRAFÍA 29

TEMA
REACTORES IDEALES
OBJETIVOS
GENERAL
* Investigar el diseño de un reactor ideal
ESPECÍFICOS
* Conocer los diferentes tipos de reactores ideales
* Establecer las condiciones adecuadas para la adquisición de un reactor
* Aplicar losconocimientos adquiridos de la investigación en la resolución de ejercicios
INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES

Hasta ahora hemos considerado la expresión matemática, denominada ecuación cinética, que describe el transcurso de una reacción homogénea. La ecuación cinética para un reactante i es una magnitud intensiva y nos dice con qué rapidez se forma o desaparece el componente i en unentorno dado en función de las condiciones allí existentes, o sea:

rt= 1V dNtdtpor reacción=f(condición en la región de volumen V)

Es decir, la expresión cinética es diferencial.
Para el diseño de un reactor hemos de conocer el tamaño y tipo de reactor, y las condiciones de operación más adecuadas para el fin propuesto. Como esto puede exigir que las condiciones en el reactor varíen con laposición y con el tiempo, es necesario efectuar la integración adecuada de la ecuación cinética para las condiciones de operación. Esta integración puede presentar dificultades debido a que la temperatura y la composición del fluido reaccionante pueden variar de un punto a otro del reactor, dependiendo del carácter exotérmico o endotérmico de la reacción y de la velocidad de intercambio de calorcon los alrededores. Por otra parte, las características geométricas del reactor determinan la trayectoria del fluido a través del mismo, y fijan las condiciones de mezclado que contribuyen a diluir la alimentación y redistribuir la materia y el calor. Por consiguiente, antes de poder predecir el funcionamiento de un reactor hemos de tener en cuenta muchos factores, constituyendo el principalproblema del diseño el conocimiento del modo más adecuado de tratar estos factores.

Los aparatos en los que se efectúan reacciones homogéneas pueden ser de tres tipos generales: discontinuos, de flujo estacionario, y de flujo no estacionario semicontinuos.

En el tipo semicontinuo se incluyen todos los reactores que no están comprendidos en 10s dos primeros. En la Fig. 4-1 se representan los trestipos. Vamos a indicar brevemente las características más importantes y los principales campos de aplicación de estos tipos de reactores; naturalmente que estas

Fig. 4-1. Clasificación global de los tipos de reactores. (a) Reactor discontinuo. (b)

Reactor de flujo en estado estacionarlo. (c), (d) y (e) Distintos tipos de reactores semicontinuos. Indicaciones las ampliaremos al estudiarseparadamente cada uno de ellos. El reactor discontinuo es sencillo y necesita un equipo experimental reducido; por lo tanto, es el ideal para los estudios de cinética de reacción a escala experimental.
Industrialmente se emplea cuando se han de tratar pequeñas cantidades de sustancias. El reactor de flujo estacionario es el ideal para fines industriales cuando han de tratarse grandes cantidades de...