Este documento presenta tres problemas de cálculo relacionados con reactores químicos. El primer problema calcula el tiempo de reacción requerido para una conversión dada en un reactor discontinuo. El segundo y tercer problema calculan el tamaño necesario de reactores de flujo pistón y mezcla completa, respectivamente, para lograr una determinada conversión con una alimentación dada. Los problemas se resuelven usando gráficos de velocidad de reacción versus concentración y el método de Simpson para evaluar integrales.

1. Universidad Nacional Experimental
Francisco De Miranda
Área De Tecnología
Aprendizaje Dialógico Interactivo
Departamento De Energética
Unidad Curricular: Ingeniería De Las Reacciones
1.- En un reactor discontinuo se planifica la conversión de A en R. La reacción se
efectúa en fase líquida, la estequiometria es A →R y la velocidad de reacción es la
indicada en la siguiente tabla:
a) Calcúlese el tiempo que ha de reaccionar cada carga para que la concentración
descienda de CAo = 1.3 mol/L hasta CAf = 0.3 mol/L .
b) Calcúlese el tamaño del reactor de flujo pistón necesario para alcanzar la conversión
del 80% con una alimentación de 1000 molA/h (CAo= 1.5 mol/L).
c) Calcúlese el tamaño del reactor de mezcla completa necesario para alcanzar la
conversión del 75% con una alimentación de 1000 molA/h (CAo= 1.2 mol/L).
Resolución: Parte a)
Datos :
Reactor Discontinuo
CA0=1,3 mol/L
CAf=0,3 mol/L
t=? (min)
V=Ctte
Graficando los datos
obtenemos:

2. Tabla de Datos para la
construcción del Grafico
Correspondiente al RPC:
Por definición el área bajo la curva de una función es aproximadamente igual al
resultado de la integral definida.
Para evaluar la integral empleamos métodos numéricos, para este caso el método de
Simpson de los cinco puntos, para un intervalo comprendido entre a<x< b, el cual se
subdivide en n intervalos cada uno de longitud h.
n=5
h=(b-a)/n= 0.2
Sustituyendo los Valores en la ecuación Simpson queda:

3. Resolución parte b)
Datos :
Reactor Flujo Pistón
CA0=1,5 mol/L
XAf=0,8
V=? (L)
FA0=1000 mol/h
FA0=16,67mol/min
Graficando los Datos:
Tabla de Datos para la construcción del Grafico Correspondiente al RFP:
Por definición el área bajo la curva de una función es aproximadamente igual al
resultado de la integral definida.

4. Para evaluar la integral empleamos métodos numéricos, para este caso el método de
Simpson de los cinco puntos, para un intervalo comprendido entre a<x< b, el cual se
subdivide en n intervalos cada uno de longitud h.
n=4
h=(b-a)/n=0.2
Sustituyendo los Valores en la ecuación Simpson queda:

5. Resolución parte c)
Datos
Reactor Mezcla Completa
CA0=1,2 mol/L
XAf=0,75
V=? (L)
FA0=1000 mol/h
FA0=16,67mol/min
Graficando los Datos:
Tabla de Datos para la construcción del Grafico Correspondiente al RFMC:

6. Ejercicio Propuesto:
2.- Se han obtenido los datos de la tabla en la descomposición de reactante A en fase gaseosa en
un reactor discontinuo a volumen constante a 100°C. La estequiometria de la reacción es:
a) Calcúlese el tamaño del reactor de flujo pistón para que operando a 100°C y 1 atm
pueda tratar 100 moles de A por hora de una alimentación que contiene 20% de inertes
para obtener una conversión de 95% de A.
b) Para efectuar la reacción indicada en el problema anterior se emplea un tanque de
208 L que puede considerarse como un reactor de mezcla completa. Para idénticas
condiciones de la alimentación y funcionamiento, calcúlese la conversión de A que
puede lograrse en este reactor.