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Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educacin Superior

Universidad Nacional Experimental Politcnica de la Fuerza Armada

Ncleo Zulia

Autor: Ing. Marlon Arteaga

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Ingeniera de Reacciones Autor: Ing. Marlon Arteaga

1. INTRODUCCION

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2. REACTORES HOMOGENEOS

REACTOR: Instalacin en la que se realiza a escala industrial una reaccin qumica, con seguridad y economa. Eleccin del tipo de reactor: asegurar el tipo de contacto de los reactivos

en el interior del reactor, para conseguir la mezcla deseada de las fases presentes.

Clculo del tamao: garantizar el suficiente tiempo de contacto entre las sustancias y con el catalizador en su caso, para conseguir el avance deseado de la reaccin.

Determinacin de condiciones de funcionamiento: permitir condiciones

de presin, temperatura y composicin de modo que la reaccin tenga lugar de acuerdo a la termodinmica y cintica de la reaccin.

Balance de Materiales

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Balance de Energa

3. Clasificacin de los Reactores ms Utilizados

Dentro de la clasificacin de los reactores ideales de una sola reaccin tenemos

los de flujo en estado no estacionario, es decir que la composicin de reactor va

variando a lo largo del tiempo, entre estos tenemos el reactor intermitente o

tambin llamado por carga; y entre los de flujo estacionario tenemos el reacto

Flujo Pistn, el cual es un reactor continuo de flujo uniforme, el cual tiene un

modelo de flujo de flujo pistn y se caracteriza porque el flujo del fluido a travs del

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reactor es regular, es decir, ningn elemento del mismo sobrepasa o se mezcla

con cualquier otro elemento situado antes o despus de aquel. De hecho, en este

reactor puede haber mezcla lateral del fluido, pero nunca puede existir mezcla o

difusin a lo largo de la trayectoria de flujo. La condicin necesaria y suficiente

para que exista flujo pistn es que el tiempo de residencia de todos los elementos

del fluido sea el mismo.

El otro tipo de reactor ideal de flujo en estado estacionario se denomina reactor

de tanque agitado o reactor de flujo mezclado, como su nombre lo indica, es el

reactor cuyo contenido est perfectamente agitado y su composicin es la misma

en todos los puntos del mismo. As la corriente de salida de este reactor tiene la

misma composicin que la del fluido contenido dentro del reactor. A este tipo de

flujo se le denomina Flujo Mezclado.

Reactor Discontinuo

- Reactor Intermitente:

Es una operacin no estacionaria en la que la composicin va variando con el

tiempo.

Es un reactor que maneja como variable fundamental el tiempo de reaccin

La composicin es uniforme en todos los puntos del reactor en cualquier

instante

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Hacer un balance de materia referido a cualquier componente A. Para ello,

generalmente se selecciona el componente limitante o clave. Puesto que en un

reactor intermitente la composicin es uniforme en cualquier instante, se podra

efectuar el balance referido a todo el reactor. Teniendo en cuenta que durante la

reaccin no sale ni entra fluido al sistema, la ecuacin general de balance de

materiales, que fue escrita para el componente A, se transforma en:

Teniendo que:

Sustituyendo tenemos que:

Si la densidad del fluido permanece constante:

Si la densidad del fluido permanece variable:

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Espacio Tiempo y Espacio Velocidad

Del mismo modo que el tiempo de reaccin es la medida natural del

funcionamiento de un reactor intermitente, el espacio-tiempo y el espacio-

velocidad son las medidas apropiadas para medir el funcionamiento de los

reactores de flujo continuo. Estos trminos se definen del modo siguiente:

Espacio Tiempo

Espacio - Velocidad

Teniendo tambin:

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Reactor Continuo

- Reactor Flujo Pistn:

Tcnicamente es un tubo en el cual transcurre la reaccin a medida que los

reaccionantes pasan a travs de l, se considera como un flujo tampn o Pistn ya

que los elementos reaccionantes se desplazan en el reactor sin adelantamientos

ni retrocesos, es decir estos se desplazan como en filas. El Flujo se maneja a una

velocidad tal que no exista retro mezclado entre los componentes.

La composicin en el reactor varia a lo largo de este, as como el grado de

avance de la reaccin o conversin de los reactivos, por lo que el grado de

conversin va directamente ligado al tamao del reactor, sea que este se

considere en longitud si se posee un dimetro fijo o en dimetro del reactor si la

longitud es fija.

Debido a que la composicin no es uniforme en el reactor este se debe analizar

de forma diferencial mediante un elemento de volumen.

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Sustituyendo tenemos que:

Sabiendo que:

Entonces:

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Para sistemas de densidad constante tenemos:

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- Reactor de Tanque Agitado:

Un reactor continuo de mezcla perfecta (CSTR) es un recipiente con un sistema

de agitacin eficiente que permite que las condiciones en todos los puntos del

reactor sean los mismos en cada instante. Como todo sistema continuo trabaja en

rgimen estacionario existiendo una corriente de entrada (alimentacin) y otra de

salida (desage), siendo las condiciones invariantes con el tiempo.

Estn indicados para sistemas de reaccin con velocidades de reaccin medias

y bajas temperaturas, permitiendo un buen control de la temperatura del sistema

siendo sencillos de construccin y de bajos costes de operacin, alcanzndose

bajas conversiones por unidad de volumen.

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Sabiendo que:

Resulta:

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Ejercicios 1er Parcial

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