Introducción a los Reactores Ideales F. Cunill, M. Iborra, J. Tejero, J.F. Izquierdo, C. Fité

A continuación se explica el modo de funcionamiento de cuatro tipos de reactores ideales: discontinuo de mezcla perfecta, semicontinuo de mezcla perfecta, continúo de mezcla perfecta y continúo de flujo en pistón. El cuerpo central de la descripción se basa en la ecuación de diseño (ó funcionamiento) de acuerdo al esquema inicial.

Un reactor se considera un REACTOR IDEAL si:

1. Los reactantes están mezclados a la entrada del reactor, es decir, el tiempo de mezcla es cero y todo el volumen es útil para la reacción.
2. No se forman agregados moleculares
3. Se sigue un modelo de flujo ideal. El modelo de flujo tiene dos extremos de mezcla que representan la máxima mezcla posible y la inexistencia de la misma y que constituyen los dos modelos de flujo ideales posibles; los cuales se representan en el esquema siguiente:

MEZCLA PERFECTA

En un sistema discontinuo: La mezcla del sistema es perfecta, muy buena, por lo que en un instante dado la composición y temperatura en el sistema son uniformes, pero variables con el tiempo.

En un sistema continuo: La mezcla del sistema es perfecta con lo que las propiedades (concentración y temperatura) de cualquier punto del sistema son las mismas, y por tanto iguales a las de la corriente de salida.

FLUJO EN PISTÓN

En un sistema continuo: En el sistema no hay ningún tipo de mezcla en la dirección del flujo, por lo que el fluido pasa sin mezclarse como si se moviera a lo largo del

reactor impulsado por un pistón. Es decir, el perfil de velocidades es plano, lo cual sucede a números de Reynolds (Re) de tubo vacío relativamente altos. Puesto que hay mezcla completa en la dirección radial las propiedades del fluido en la sección son uniformes.

El estudio de estos modelos ideales está justificado, en parte porque su ecuación de diseño es sencilla, y en parte porque frecuentemente uno de ellos representa el modelo óptimo. A continuación se presenta el modelo matemático para estos reactores ideales en el que además se supondrá que se opera en régimen cinético, es decir, la velocidad de reacción es suficientemente “lenta” como para no alcanzar el equilibrio, y que el control por parte de las transferencias de materia y energía son despreciables.

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