Este documento presenta una introducción al diseño de reactores para sistemas heterogéneos. Explica que estos sistemas requieren considerar el transporte de materia entre fases y los modelos de contacto entre las fases. Describe los ocho modelos principales de contacto entre dos fases ideales y que las ecuaciones de diseño deben satisfacer la expresión cinética y el modelo de contacto para cada sistema.

1. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES
PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS
• Cruz Pérez Juliana
• Clemente Ángeles Andi Yair
• Hipólito Luna Carlos Manuel
• Zamora Baruch Jorge Enrique
• Domínguez Fernández María Belén
Unidad 2 Equipo 1
16 de Mayo, 2023

2. CAP.11 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES
PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.
INTRODUCCIÓN
Para este tipo de sistemas, además de tenerse en cuenta los factores que se
tienen normalmente, se deben considerar otros dos factores que se indican a
continuación:
1)La complejidad de la ecuación cinética. En la ecuación cinética se debe
tener en cuenta el transporte de materia entre fases, debido a que se ven
involucradas mas de una fase. Por lo tanto, deben de incluirse los términos
correspondientes al transporte de materia, además de los cineto-químicos
usuales de las reacciones homogéneas.

3. 2) Los modelos de contacto en los sistemas de dos fases. En los
sistemas homogéneos tenemos en cuenta dos modelos ideales de flujo
para el fluido reaccionante: el flujo en pistón y el flujo de mezcla
completa.
En el modelo ideal en sistemas heterogéneos, cada fluido puede
presentar flujo pistón o mezcla completa, lo que hace posible muchas
combinaciones de modelos de contacto. Por otro lado, si una de las
fases es discontinua, se debe tener en cuenta las características de
macro fluido.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

4. ECUACIÓN CINÉTICA PARA REACCIONES HETEROGÉNEAS
Se debe saber como incorporar en una expresión cinética global los
distintos procesos que implican tanto etapas de transponte físico como
etapas de reacción.
Un problema de combinar las cinéticas de procesos diferentes es la
transmisión de calor a través de capas de materiales distintos, el
transporte de materia de un liquido a otro y también en reacciones
complejas. En todos los casos la velocidad global es una combinación
de procesos del mismo tipo.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

5. 1) Cuando se comparan o
combinan velocidades, es
necesario definirlas con
respecto a la misma base. Por
ejemplo, el combinar la etapa de
transporte de materia con la de
la reacción.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.
2) Cuando se combinan
velocidades generalmente no se
conocen las concentraciones de
las sustancias en posiciones
intermedias, por lo que se debe
expresar la velocidad en función
de la diferencia global de
concentraciones.
Se deben tener en cuenta dos observaciones importantes:

6. Concepto de etapa controlante de la velocidad.
Como las velocidades de una reacción química varían mucho de unas
reacciones y otras, también varían con respecto a la temperatura, nos
encontramos frecuentemente con que una de las dos etapas presenta
mayor contribución a la resistencia global. En este caso, se dice que la
etapa mas lenta es la etapa controlante de la velocidad y puede
considerarse que es la única que influye sobre la misma.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

7. Linealización de una velocidad no lineal.
Otra alternativa consiste en sustituir la curva concentración-velocidad
por una recta aproximada y después combinarla con los otros términos
de la velocidad.
El método de linealización no resulta sencillo ni adecuado como el de la
tapa controlante, aun que a veces es necesario utilizarlo
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

8. MODELOS DE CONTACTO PARA SISTEMAS DE DOS FASES
Existen varias maneras de poner dos fases en contacto, y para cada una se tiene una ecuación
de diseño. También es especifica la ecuación cinética para el sistema heterogéneo
considerado, sus peculiaridades también habrán de incorporarse a la ecuación de diseño. Se
puede decir que la ecuación de diseño ha de deducirse para satisfacer la expresión cinética y el
modelo de contacto.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

9. Si el fluido es ideal para
ambas fases, tenemos
ocho métodos principales
de contacto entre fases.
Para flujo en pistón no es
necesario hacer distinción
entre macro y micro fluido
pero si para el de mezcla
completa.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

10. ❖ En los sistemas solido-fluido los modelos de flujo (g) y (d) son mas importantes, ya
que en algunos casos representan lechos fluidizados y el tratamiento de solidos en
cinta continua.
❖ En los sistemas fluido-fluido, los modelos de flujo (g) (a) y (b) son los mas
importantes debido a que corresponden a las operaciones de mezcla-sedimentación,
de cascada y de torre.
❖ Las ecuaciones de diseño para los modelos de flujo ideal se puede deducir con
facilidad, pero si el flujo real se desvía de lo ideal se pueden desarrollar modelos que
se ajusten al flujo real o deducir el funcionamiento con modelos ideales que
abarquen el flujo real.
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PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS.