Reactores

REACTORES.
Un reactor químico es una unidad procesadora diseñada para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas. Dicha unidad procesadora esta constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con líneas de entrada y salida para sustancias químicas, y está gobernado por un algoritmo de control.

Los reactores químicos tienen como funciones principales:
Asegurarel tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior del tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes.
Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el catalizador, para conseguir la extensión deseada de la reacción.
Permitir condiciones de presión, temperatura y composición de modo que la reacción tenga lugar en el grado y ala velocidad deseada, atendiendo a los aspectos termodinámicos y cinéticos de la reacción

Ecuación de Rendimiento.
Es aquella expresión matemática que relaciona la salida con la entrada en un reactor químico, para diversas cinéticas y diferentes modelos de contacto.
Modelo de Contacto: Está referido a como los materiales circulan a través del reactor y se contactan unos con otros dentro deeste, además del tiempo que necesitan para mezclarse, y las condiciones y características de la incorporación de material.
Cinética: Está referido a cuan rápido ocurren las reacciones, el equilibrio dentro del reactor, y la velocidad de la reacción química; estas factores están condicionados por la transferencia (balance) de  materia y energía.

El balance de masas está dado por la relación:ENTRA – SALE + GENERA – DESAPARECE = ACUMULA
El balance de energía está dado por la relación:
ENTRA – SALE GENERA TRANSMITE = ACUMULA

Tipos de reactores químicos:

Según su modo de operación:
Reactores discontinuos: son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la cinética de la reacción, tras el cual sesaca el producto.
Un ejemplo de un reactor discontinuo o por cargas sería un reactor Batch. Este reactor tiene la ventaja de que su costo de instrumentación es bajo, además de ser flexible en su uso (se le puede detener de modo fácil y rápido). Tiene la desventaja de un elevado costo en su funcionamiento y de mano de obra debido a la gran cantidad de tiempo que se pasa parado debido a la carga,descarga y limpieza. Puede ser tan sencillo como un tanque de agitación.
Este reactor suele usarse en pequeñas producciones o pruebas piloto. Asumiendo que en un reactor BR la composición es uniforme en cualquier instante y basándose en la selección de un componente limitante; Las ecuaciones de diseño para este tipo de reactor en estado estacionario se deducen de la siguiente forma (se toma comoejemplo la especie molar A):


1


Siendo V el volumen del fluido en el reactor y  la velocidad de reacción para el componente limitante. Evaluando los términos de la ecuación anterior se puede calcular el tiempo de residencia necesario para alcanzar la conversión deseada.





donde X representa la conversión lograda y está relacionada con la concentración, están relacionadas por:


Xtoma un valor entre 0 y 1
Para aquellas reacciones en las que el volumen de la mezcla cambia proporcionalmente a la conversión la ecuación se transforma en


Siendo  una constante representativa del cambio del volumen en relación con la conversión, en términos matemáticos:



para cambios en otros componentes se tiene:



Reactores continuos: son todos aquellos que trabajan de formacontinua y en estado estacionario.
1. Reactor de mezcla completa:
Estos reactores trabajan en estado estacionario, es decir, que sus propiedades no varían con el tiempo. Este modelo ideal supone que la reacción alcanza la máxima conversión en el instante en que la alimentación entra al tanque. Es decir, que en cualquier punto de este equipo las concentraciones son iguales a las de la corriente...