REACTORES QUÍMICOS UNIDAD 3

RECATORES REALES: MEDICIÓN DE LA DTR

Función de distribución de tiempos de residencia (DTR)

El tiempo que los átomos pasan en el reactor se conoce como tiempo de residencia de los átomos en el reactor. Los reactores ideales de flujo-tapón e intermitentes son tan sólo dos tipos de reactores en los cuales todos los átomos tienen el mismo tiempo de residencia. En todos los demás tipos de reactores, los diversos átomos de la alimentación pasan distinto tiempo dentro del reactor, es decir, hay una distribución de tiempos de residencia para el material en el interior del reactor.

Flujo no ideal

DTR en C.S.T.R

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Experimento de alimentación por pulso

En una alimentación por pulso, se inyecta una cantidad de trazador (N0) de manera repentina como carga a la corriente de alimentación que entra al reactor en un tiempo tan breve como sea posible. Después se mide la concentración a la salida en función del tiempo. La curva de concentración del efluente V.S. tiempo, se conoce como curva C en el análisis de la DTR.

La principal dificultad con la técnica de pulso reside en los problemas relacionados con la obtención de un pulso razonable en la entrada del reactor. La inyección debe realizarse durante un periodo que sea muy corto, en comparación con los tiempos de residencia en diversos segmentos del reactor o sistema reactor, y debe haber una cantidad despreciable de dispersión entre el punto de inyección y la entrada al sistema reactor.

Experimento de alimentación por escalón

Del mismo modo que la función de la DTR E(t) puede determinarse en forma directa mediante una alimentación por pulso, la distribución acumulativa F(t) puede determinarse directamente mediante una alimentación por escalón. Consideremos un trazador que se adiciona velocidad constante en la alimentación que se inicia en el tiempo t = 0. Antes de este tiempo, no se había agregado trazador a la alimentación.

La concentración del trazador en la alimentación al reactor se mantiene a este nivel, hasta que la concentración en el efluente deja de ser diferente respecto de aquélla en la alimentación; en ese momento puede suspenderse la prueba.

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Dividiendo entre C0 se tiene:

Diferenciando esta expresión para obtener la función de la DTR E(t)

El escalón positivo suele ser más fácil de efectuar experimentalmente que la prueba de pulso; tiene la ventaja adicional de que no es necesario conocer la cantidad total del trazador en la alimentación durante el periodo de la prueba como en la prueba de pulso. Un posible inconveniente de esta técnica es que en ocasiones es difícil mantener una concentración constante del trazador en la alimentación. Para obtener la DTR por dicha prueba hay que diferenciar los datos, 10 cual constituye un inconveniente adicional y probablemente más grave de la técnica, porque la diferenciación de los datos en ocasiones conduce a errores considerables. Un tercer problema se refiere a la gran cantidad de trazador necesaria para tal prueba. Cuando el trazador es muy costoso, casi siempre se recurre a una prueba de pulso para minimizar el costo.

Otros momentos de la DTR

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Interpretación de la DTR

Para un reactor con un tiempo de residencia de determinado o nominal (V/v). Si se espera un flujo en pistón y se obtiene la siguiente respuesta se pueden deducir los siguientes hechos:

Si se espera un flujo de mezcla perfecta y se obtiene la siguiente respuesta se pueden deducir lo siguiente:

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