Reactor de Flujo en Pistón - Ecuación de Diseño Diseño de Reactores Químicos F.Cunill, M.Iborra, J.Tejero

Los reactores tubulares se usan para llevar a cabo reacciones en fase líquida y en fase gaseosa, tanto a escala de laboratorio como a escala industrial. Si dichos reactores están diseñados de manera que la razón L/D cumple con los criterios establecidos(>50, Rase H.F. 1977), se pueden comportar como reactores de flujo en pistón.

En un reactor de flujo en pistón la concentración varía a lo largo del mismo. No se puede suponer que la concentración es uniforme y por tanto tampoco rj es uniforme. Por consiguiente:

El modelo de flujo supone sólo la existencia de gradientes de concentración en la dirección del flujo (axial), siendo radialmente uniforme. En consecuencia, para un volumen suficientemente pequeño la composición puede suponerse prácticamente uniforme verificándose: dR_A= r_AdV

En cuanto a la temperatura es necesario señalar que radialmente es uniforme y que longitudinalmente depende de cómo se lleve a cabo la operación.

Ecuación de diseño
El balance de materia del reactante A en el diferencial de volumen en estado estacionario es:

dada la definición de conversión w_A= w_Ao(1-x_A), se tiene
La ecuación 2.21, ó ecuación de diseño del reactor continuo de flujo en pistón, es una ecuación general válida tanto si la densidad del sistema es constante como si no lo es, así como para cualquier régimen térmico. Cabe también resaltar la analogía de esta ecuación con la del reactor discontinuo de mezcla perfecta.

Para densidad constante, ρ=cte, la conversión del reactante limitante resulta ser . Por lo que cambiando de variable, la ecuación (2.21) se simplifica de la siguiente manera,

Obsérvese que, para una cinética de velocidad creciente frente a la concentración, las áreas correspondientes a las ecuaciones 2.21 y 2.22 son inferiores a las de un RCTA para los mismos niveles de conversión.

Ver también: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12