Comportamiento fluídodinámico de un
reactor en estado estacionario
Mario Guido Pérez
mariogperez@arnet.com.ar
El objetivo del modelo es simular el comportamiento fluídodinámico de un reactor en estado estacionario, al cual se suministra un pulso de una sustancia conocida, con el efecto de observar la respuesta de la corriente de salida.
El Caudal es igual para la corriente de entrada input como la de salida, output, y la concentración inicial es cero. A tiempo t= Tiempo inyección, aplica un pulso de Magnitud conocida y Duración igual al Time step elegido para el cálculo. La Concentración que resulta en el interior del reactor se obtiene dividiendo este input por el Volumen reactor, y es la que se transmite a la salida output.
Factor, Efecto retraso y Aplicar retraso son las variables que permiten simular situaciones diferentes en cuanto al comportamiento del reactor. Si Factor se hace uno y Aplicar retraso cero, se obtiene una respuesta muy similar a la obtenida mediante la solución exacta de la ecuación representativa, y que corresponde al reactor de comportamiento perfecto, es decir, aquel en que no hay estancamientos, y la concentración a la salida es en todo momento la misma que la interna del reactor.
Si se disminuye Factor se disminuye el volumen del reactor realmente activo, es decir, se simulan estancamientos, con lo cual el tiempo de residencia de los elementos que realmente entran y salen disminuye. Por otra parte, aplicando Efecto retraso con distintos Ordenes se representa la situación en la cual la respuesta de la corriente de salida no es inmediata porque hay un cierto retraso entre el ingreso del trazador y el comienzo de su salida.
El análisis dimensional permite obtener el T adimensional y la Distribución Edades. Esta última es una distribución de frecuencias que nos permite ver los diferentes porcentajes del trazador ingresado que van saliendo a lo largo del tiempo, e inferir el grado de apartamiento del reactor con respecto al comportamiento ideal por comparación con la respuesta para Factor=1 y Aplicar retraso = 0. Distribución Edades se acumula en Dist acum con el objeto de apreciar que cualquiera sea la situación simulada, este valor tiende a uno, puesto que es en definitiva una distribución de probabilidades aproximada, y por lo tanto el área debajo de la curva será 1.
Conclusiones:
El modelo permite simular en forma sencilla distintos comportamientos, que pueden compararse contra valores prácticos obtenidos en laboratorio, e inclusive en reactores de mayor tamaño. La búsqueda del factor o del orden del retraso que mejor ajuste dará una idea de los posibles defectos constructivos que alejan al reactor del comportamiento perfecto.
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