Modelos Combinados Diseño de Reactores Químicos F. Cunill, M.Iborra, J.Tejero, C.Fité

Cuando las curvas de distribución de tiempos de residencia presentan recirculación, largas colas, etc el tiempo de residencia experimental no es aproximadamente el nominal. En consecuencia ni el modelo de dispersión ni el de tanques en serie son adecuados. En estos casos se han de ensayar modelos empíricos de más de un parámetro que se denominan modelos combinados.

Un modelo combinado se construye suponiendo que el flujo real se simula por una combinación adecuada de diversas regiones (flujo en pistón, mezcla perfecta, retromezcla (difusión axial), espacios muertos) y tipos de corrientes de flujo (flujo cruzado, cortocircuitos, recirculaciones).

Las relaciones de tamaño de distintas regiones y los caudales entre y alrededor de las regiones originan los parámetros de los modelos. Hay que señalar que la región de los espacios muertos puede a su vez ser considerada como completamente estancada o como una región que presenta un flujo cruzado lento con el volumen activo. La primera consideración conduce a tratamientos matemáticos simples, pero la segunda es bastante más compleja.

Un modelo combinado clásico es el propuesto por Cholette y Cloutier. Este modelo se describe mediante dos parámetros:

1. La relación de tamaños entre etapas
2. El caudal entre y alrededor de las etapas (o el cociente entre ellos)

La obtención de la curva F para este modelo presenta uno de los métodos para obtener F(t) para otros modelos.

La aplicación a un reactor tanque agitado considera una zona muerta y un cortocircuito tal como se indica en la siguiente figura.

Para una entrada en escalón tal que c 0 =w /q , la respuesta a la salida es y se obtiene de

donde C_m= f(t) por lo que es necesario el balance de trazador en la región activa

Los parámetros del modelo se deducen de la representación gráfica de ln (1-F(t)) en la que la ordenada en el origen es ln(q2/q) y la pendiente (q2/Vm).

A continuación se presentan las funciones y gráficas correspondientes a otros modelos combinados.

Cuantos más parámetros tenga el modelo más representa una situación particular relativa al flujo, pero justamente por ello y por su carácter empírico no permite hacer extrapolaciones. Es mejor utilizar modelos con el menor número posible de parámetros y, en la medida de lo posible, con significado físico.

Ver también: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37