Este documento describe diferentes tipos de reactores químicos y sus características. Incluye reactores de lecho fluidizado, lecho empacado, tubulares y de tanque agitado. También discute balances de materia, condiciones de idealidad, operación y parámetros de diseño como el tiempo de residencia. Finalmente, analiza sistemas de reactores en serie y paralelo.

2. medio físico la reacción
condiciones apropiadas productos sea rentable,
condiciones controladas.
Según el modo de operación
Según el número de fases
Monofásico
Multifásico Bifásico
Trifásico
Según el perfil de Temperatura
Isotérmico
Adiabático
No isotérmico
Discontinuos Continuos Semicontinuos
Por carga
Tubular
Lecho fluidizado
Slurry
Lecho empacado
Flujo de entrada
Flujo de salida
Combinaciones
Tanque agitado
Es el donde se lleva a cabo asociada a un proceso a
para que la generación de
estas son conocidas y pueden ser perfectamente .

3. Son casos muy particulares de los reactores por carga (RPC), tubulares
(RFP) y de tanque agitado (RMC).
Desarrollar balances de materia sencillos y aplicables para dimensionamiento
Se pueden hacer sistemas de reactores ideales que permitan describir el
comportamiento de un reactor no ideal
es como una especie de proceso de contabilidad de las
especies químicas que entran y salen del sistema.
Entrada Salida Transformación Acumulación
Balance global
Balance en cada una de las especies químicas

4. Entrada Salida Transformación Acumulación
Condiciones de idealidad
Esquema o representación gráfica
Balance en moles: definición de la ecuación de diseño
Solución gráfica
Operación y tiempo de residencia

5. Condiciones de idealidad: Mezclado perfecto
La concentración del
reactivo cambia con el
tiempo no con la
posición en el reactor
CA
t
Entrada Salida Transformación Acumulación
Balance en A: Aa + Bb cC + dD
0 0 V(-υA)
dt
dNA
dt
dN
V A
A  )( 
Parámetro de diseño:
Tiempo )( A
A
V
dN
dt



6. )( A
A
V
dN
dt

 V: Volumen de reacción
V= ctte V≠ ctte
Fase líquida
Fase gas ΔN=0
No hay cambio
en el número de
moles
)(
)(
A
A
V
VCd
dt

  

A
A
C
C A
AdC
t
0
)( 
 

A
A
X
X A
A
A
dX
Ct
0
)(
0

VCN AA 
)1(0 AAA XCC 
AAA dXCdC 0
Fase gas ΔN ≠ 0
Si ΔN < 0
Disminución en el número de moles
3A B
Si ΔN > 0
Aumento en el número de moles
A 3B
P
NRT
V 
)1(0 AAA XNN  )0 AAA dXNdN 
)1(0 AA XVV 
 

A
A
X
X AAA
A
A
X
dX
Ct
0
))(1(
0

Confinado
Varia P
A P y T ctte

7. A
Ao
r
C

X
Área bajo la curva
Volumen constante
))(1( AA
Ao
rX
C

X1
 

AX
AA
AAo
rX
dXC
t
0
))(1( 
XA
Área bajo la curva
Volumen variable
Graficas: Operación:

8. Carga
Acondicionamiento de los reactivos
Reacción
Acondicionamiento de los productos
Descarga
Limpieza
t de reacción=t de residencia
t muerto=t carga + t acondicionamiento + t acondicionamiento + t descarga
+ t limpieza
t total =t muerto + t reacción

9. Condiciones de idealidad:
Edo. Estacionario
Régimen de flujo tipo flujo en pistón
No hay gradientes radiales de concentración
La concentración del
reactivo no cambia con
el tiempo solo cambia
con la posición en el
reactor
CA
t
dV

10. Entrada Salida Transformación Acumulación
Balance de A en el dV: Aa + Bb cC + dD dV
FA entrada F A salida dV(-υA) 0
F A entrada F A salida
)1(0 AAAentrada XFF  )(1(0 AAAAsalida dXXFF 
dVdXXFXF AAAAAA )()(1()1( 00  dVdXF AAA )(0 
 

A
A
X
X A
A
A
V
V
dX
C
dV
00
)(
0
0   

A
A
X
X A
A
A
dX
C
V
0
)(
0
0 


11. RFP
A
Ao
r
C

X
 

AX
A
AAo
r
dXC
0
)(

XA
Graficas:
τ = t de residencia si ΔN = 0
τ > t de residencia si ΔN > 0
τ < t de residencia si ΔN < 0

12. Condiciones de idealidad: Mezclado perfecto
Edo. estacionario
CA
t
La concentración del
reactivo no cambia con
el tiempo ni con la
posición en el reactor
),()( AA CTf
ctteA  )( 
Entrada Salida Transformación Acumulación
Balance de A : Aa + Bb cC + dD
FA 0 F A salida V(-υA) 0
fAAfAA VXFF )()1(00 
fA
AfA XCV
)(
)(0
0 




13. A
Ao
r
C

X
RMC
fA
ofA
r
xxC o
)(
)(



XAfXA0
A
Ao
r
C

Base
Altura
Área del
rectángulo
Graficas:

14. Zonas Muertas:
Presentan conversión cero y no existe
intercambio de material de reacción
con el sistema, se encuentra en
extremos del reactor o en cercanías
del sistema de mezclado.
Bypass:
Se constituye por el paso inmediato
del reactivo hacia la salida del
reactor, por lo que no ocurre, o casi
no ocurre reacción.
Distribución de tiempo de
residencia
y = e-1x
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tiempo adimensional
E
Tiempo de residencia

15. Estudios cinéticos
Procesos que requieran versatilidad
Producción limitada
Producción masiva
Alta eficiencia en procesos con comportamiento
de orden positivo
Producción masiva
Alta eficiencia en procesos con comportamiento
de orden negativo

16. Tipo de Reacción
Escala de Producción
Costo de los equipos y su funcionamiento
Seguridad, estabilidad y flexibilidad de la operación
Vida útil
Tiempo supuesto de la fabricación del producto
Experiencia
Criterio técnico
Conocimiento profundo de las
características de los distintos
sistemas de reactores
Buena elección

17. Reacciones simples
Reactores isotérmicos
Tamaño del reactor Volumen (V)
Conversión (X)

18.  Representaciones Gráficas
Ar
1
RPC
x
RFP
Ar
1
x
 

A
oA
C
C A
A
r
dC
)(

Ar
1
x
RMC
)(
)(
A
ofA
r
xxC o




19.  Continuos vs. Discontinuos
RPC vs. RFP
Tienen la misma ecuación de diseño.
“Dos reactores son equivalentes cuando tienen la misma productividad”.
Si VRFP= VRPC Entonces
RM
B
tt
N
od

Pr
R
RFPAo
RFP
t
xVC
P 
RM
RPCAo
RPC
tt
xVC
P


1


R
RM
RPC
RFP
t
tt
P
P
RPCRFP PP 

20. A
A
r
C

0
x
A
A
r
C

0
x
A
A
r
C

0
x
1
1
XA
RMC
RFP
RMC RFP
XA
XA
RMC
RFP

21. Los sistemas de Reactores reales suelen modelarse como
combinaciones de sistemas reactores ideales.

22. • Sistema de RMC en serie de
igual tamaño
Ar
1
x
fA
AfA XCV
)(
)(0
0 




23. • Sistema de RMC en serie de
igual tamaño
Un sistema en serie de m RMC de
igual tamaño, es equivalente a un
RFP de m veces el tamaño de uno
de los RMC, para tener una misma
conversión.
Demostrar que si m → ∞
sistemaRMC = RFP

24. • Sistema de RMC en serie de
distintos tamaños
Es menos eficiente que el sistema
anterior.
El arreglo de tamaños depende del
orden de la reacción.
Si n < 1 mayor tamaño primero
Si n > 1 menor tamaño primero
Si n = 1 se prefieren de igual
tamaños. Por qué?
Tarea

25. • Sistema de RFP en serie
El análisis es indiferente si los RFP
en serie son o no del mismo
tamaño.
Es equivalente a un RFP de volumen
la suma de los volúmenes
parciales













  
1 2
1
2
00
)()()(
x x
x AA
A
x
A
A
r
dx
r
dx
C
r
dx
C oo
