Reactores Industriales

SELECCIÓN DE REACTORES QUÍMICOS. INSTITUTO TECNOLOGICO DEORIZABA

 Transcrito por Mauricio Martínez  Transcrito Martínez Rorí!uez Rorí!uez e una tesis e curso especia" e titu"aci#n con $ec%a e icie&'re e ()*).

+ , ! i n a  - 1

Tabla de contenido PRÓLOGO 2 1. INTRODUCCIÓN



(.( E" reacto reactorr uí&ico uí&ico / "a reacc reacci#n i#n uí&ica uí&ica 0 (.1 Reactores i iea"es

2

(.0 (.0 Rea Reacc cci# i#n n cont contin inua ua / is isco cont ntin inua ua

3

(.2 4actores 4actores ue a$ectan "a operaci#n. 5 2. CLAS CLASI!I I!ICA CACI CIÓN ÓN DE LOS REAC REACTO TORE RES S "U#$ "U#$IC ICOS OS

%

1.( Aspectos &ec,nicos &ec,nicos o eta""es e e construcci#n ) 1.1. 1.1. Inte Interc rca& a&'io 'io e &ater &ateria" ia"es es con con su &eio &eio a&'ien a&'iente te

(*

1.0. C"asi6c C"asi6caci# aci#n n e acuero acuero a "as $ases present presentes es 10 1.2. C"asi6caci#n C"asi6caci#n en 'ase 'ase a "a presencia presencia e cata"izaor cata"izaores es 13 1.3. C"asi6caci#n C"asi6caci#n en 'ase 'ase a su te&peratura te&peratura e operaci#n operaci#n 02 1.5. Reactores Reactores especia"es 03 . SELECCIÓN DE REACTORES "U#$ICOS

&

0.(. 0.(. Se" Se"ec ecci ci#n #n e e eui euipo po e e proc proceso eso 07 0.1. Es Especi6caciones pa para un un re reactor uí&ico

28

0.0. 0.0. 4ac 4acto tore ress ue ue in9u in9u/e /en n en "a "a se"e se"ecc cci# i#n n e" e" tipo tipo e e reac reacto torr 0.2. 4actores t:cnicos

21

0.3. 4a 4actores so socia"es

2)

0.5. 4actores 4actores econ#&icos econ#&icos 38 0.7. 0.7. Usos Usos inu inust stri ria" a"es es e "os "os rea react ctor ores es uí& uí&ic icos os 0.*. ;enta
5(

0.). 0.). Des=en Des=enta< ta
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Biblio+,a-a

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58

2(

+ , ! i n a  - 2 +RÓLO>O. E" tipo e pro'"e&a inustria" a" ue nos re$eri&os en este tra'a
+ , ! i n a  - 

CA+ITULO I. INTRODUCCION. (.(.

E" reactor uí&ico / "a reacci#n uí&ica.

En "a actua"ia "os procesos uí&icoinustria"es se %an e pro/ectar para o'tener econ#&ica&ente un eter&inao proucto@ a partir e i$erentes &aterias pri&as@ ue se so&eten a etapas i$erentes e trata&iento co&o? Etapas e trata&iento $ísico para poner"as en "a $or&a en ue pueen reaccionar uí&ica&ente@ / a continuaci#n pasan a" reactor. Los prouctos e reacci#n %an e so&eterse espu:s a nue=os trata&ientos $ísicos separaciones@ puri6caciones@ etc. para o'tener e" proucto eseao. En e$ecto "a trans$or&aci#n e unos prouctos en otros e &a/or uti"ia tiene "u!ar a tra=:s e trans$erencia e ca"or / &ateria epeniente e "a ter&oin,&ica@ cin:tica / &ecanis&os e "a propia reacci#n uí&ica. Un reactor uí&ico es un aparato ue proporciona un espacio@ ais"ao e "os a"reeores@ one "a reacci#n uí&ica puee tener "u!ar en coniciones eseaas e te&peratura@ presi#n / concentraci#n. Las reacciones uí&icas co&o se rea"izan en coniciones inustria"es son casi sie&pre co&p"e
+ , ! i n a  - ' &ezc"a reaccionante. Esta cantia es ne!ati=a cuano es reaccionante / positi=a cuano se trata e un proucto. La =e"ocia e reacci#n se escri'e nor&a"&ente en "a $or&a? a

b

r = k C  A C B

/

k = A e

− E  RT 

Se conocen &uc%as $or&as i$erentes e "a reacci#n !enera". Un an,"isis &ate&,tico eFacto es nor&a"&ente 'astante co&p"e
+ , ! i n a  - 0 por &eio e c%orros eFternos e aire e otro &oo@ e" acero puee ue&arse por acci#n e" c"oro. 2. E" =a"or econ#&ico re"ati=o e "os reactantes@ prouctos / su'prouctos.

1.2.

Reacto,e* ideale*.

a'"are&os en 're=e e estos tres tipos e reactores@ /a ue estos son re"ati=a&ente $,ci"es e estuiar@ a "a =ez ue sue"en representar e" &e
+ , ! i n a  - (

1..

Reaccin contin)a  di*contin)a.

Ciertos prouctos o'tenios en cantiaes &as 'ien peueHas prouctos $ar&ac:uticos@ co"orantes / otros se $a'rican iscontinua&ente. En una $a'rica e este tipo e prouctos@ uno puee sorprenerse por "a presencia e centenares e autoc"a=es@ caa uno e e""os uti"izao para proucir una tone"aa e un proucto un ía / una tone"aa e otro proucto co&p"eta&ente i$erente a" ía si!uiente. Un siste&a así o$rece una !ran 9eFi'i"ia@ especia"&ente cuano "a citaa $,'rica tiene una !a&a e cientos e inc"uso &i"es e prouctos caa uno proucio en una esca"a &,s 'ien peueHa. Otra =enta
+ , ! i n a  - & iscontinuas pero "a ap"icaci#n e "os resu"taos a" iseHo e un proceso continuo no i&p"ica nue=os principios e cin:tica@ puesto ue "os ca&'ios &o"ecu"ares son "os &is&os. La i$erencia estri'a en "a eFistencia e un estao e 9u
!acto,e* 3)e a-ectan la o4e,acin.

La i$erencia e co&porta&iento entre una reacci#n continua / iscontinua se puee ana"izar en $unci#n e "os si!uientes $actores? a Di$erencias en istri'uci#n e tie&po / resiencia. ' Di$erencias en %istoria e "a concentraci#n. c Di$erencias en %istoria e "a te&peratura E" pri&ero e toos se re6ere a "os tie&pos e resiencia / su =ariaci#n. Mientras en "a reacci#n iscontinua toos "os e"e&entos e" 9uio reaccionan en e" &is&o perioo e tie&po@ e""o no sucee en nin!uno e "os procesos continuos. En e" caso e" C.S.T.R. e" $actor ue a "u!ar a "os istintos tie&pos e resiencia para "as i$erentes &o":cu"as es e" co&porta&iento co&o si %u'iese &ezc"a per$ecta. E" reactor tu'u"ar eFcepto cuano se ap"ica "a conici#n "í&ite e 9u
+ , ! i n a  - 5 Sie&pre ue ocurren estas =ariaciones e tie&pos e resiencia aparecen =arias consecuencias i&portantes. Una e e""as es un au&ento en e" ta&aHo necesario e reactor para una proucci#n / una e6ciencia e con=ersi#n aas. Es o'=io ue@ si una $racci#n aprecia'"e e" reaccionante pasa a tra=:s e" reactor en un tie&po &uc%o &as corto ue e" =a"or &eio e paso ta&'i:n ""a&ao tie&po e per&anencia tiene ue ser au&entao para ar esa $racci#n e reactante oportunia e reaccionar &e
+ , ! i n a  - % La co&posici#n !"o'a" e" 9uio a "a sa"ia es@ consecuente&ente@ $unci#n e "o ue es =irtua"&ente un nu&ero in6nito e i$erencias e %istoria.

CAPITULO II. CLASI!ICACIÓN DE LOS REACTORES "UI$ICOS.

+ , ! i n a  - 1/ Aspectos &ec,nicos o eta""es e construcci#n Interca&'io e &ateria"es con su &eio a&'iente. 4ases presentes

CLASI4ICACION DE LOS REACTORES QUIMICOS.

+resencia e cata"izaores

 Te&peratura e operaci#n.  

Reactores especia"es

Reactor tipo tanue Reactores tu'u"ares Reactores continuos Reactores iscontinuos Reactores se&icontinuos Reactores %o&o!:neos Reactores %etero!:neos Reactores cata"iticos Reactores autocata"íticos Reactores no cata"íticos Reactores isot:r&icos Reactores pseuoisot:r&icos Reactores no isot:r&icos Reactores aia',ticos Reactores no aia',ticos

2.1. A*4ecto* 6ec7nico* o detalle* de con*t,)ccin.

 To&ano en cuenta "a $or&a e "os reactores poe&os c"asi6car"os e "a $or&a si!uiente? REACTOR TAN"UE. Este es uiz, e" tipo e reactor e &,s uso co&Bn en "a inustria uí&ica. En "a &a/oría e "os casos@ esta euipao con a"!Bn &eio e a!itaci#n por e
+ , ! i n a  - 11 e ca"or %acia e" reactor o ese este@ se "o!ra por &eio e una ca&isa o un iseHo e tu'os e" reactor pueen estar e&pacaos con !r,nu"os e cata"izaor o so"ios inertes. E" reactor tu'u"ar tiene ap"icaci#n en "os casos en "os ue es inispensa'"e e" retro &ezc"ao en "a irecci#n e" 9u
La a!itaci#n se "o!ra por &eio e a!itaores e $or&as i=ersas principa"&ente tur'inas o %:"ices@ o 'ien por circu"aci#n $orzaa por una 'o&'a eFterna o su&er!ia. Los reactores peueHos pueen a!itarse por =ai=:n@ por sacuias o por =o"teo e too e" recipiente. E" iseHo e" siste&a e a!itaci#n inc"u/e e" nu&ero@ ta&aHo / posici#n e "os a!itaores / ta'iues e9ectores. a &anera e orientaci#n "a e6cacia e a!itaci#n puee eFpresarse en $unci#n e "a potencia su&inistraa a "a unia e =o"u&en e "os reactantes co&o si!ue? Inter=a"o e Moeraa a!itaci#n +otencia 8.(18.13 su&inistraa@ C;&0

;i!orosa

Intensa

8.58

Mas e (.13

Dese e" punto e =ista e e6cacia e un reactor@ "a a!itaci#n =i!orosa en un reactor continuo tipo tanue con a!itaci#n proporcionara un )8  e "a con=ersi#n ue se "o!raría con &ezc"a per$ecta. Entre "os ispositi=os para "o!rar "a trans&isi#n e ca"or se inc"u/en parees enca&isaas@ serpentines internos / ca&'iaores e ca"or eFternos. E" ca"enta&iento ta&'i:n puee e$ectuarse por contacto irecto o e":ctrica&ente. Si "a reacci#n transcurre con espreni&iento e =apores@ para su en$ria&iento e'e e&p"earse un conensaor e re9u
+ , ! i n a  - 12

En "a 6!ura 1.( es posi'"e apreciar "as $or&as en ue se puee ""e=ar a ca'o "a trans&isi#n e ca"or en "os reactores e tanue con a!itaci#n.   Los reactores ci"ínricos son "os &as corrientes@ preo&inano "os e tipo =ertica". Los reactores =ertica"es se uti"izan en "os si!uientes casos? a +ara trata&iento e suspensiones o "oos. ' Cuano se esea !ran ,rea e super6cie "i're e "iuio con &iras a "a e=aporaci#n o a "a a'sorci#n e !ases. c Cuano es per
+ , ! i n a  - 1

+ , ! i n a  - 1'

Los reactores continuos e tanue con a!itaci#n e &B"tip"es etapas son tan corrientes "os reactores e un so"o cuerpo co&o "os e &B"tip"es. Los B"ti&os son &as caros@ pero se aaptan &as $,ci"&ente a "as =ariaciones en e" nu&ero e etapas para"e"as para au&ento e 9u
+ , ! i n a  - 10

2.1.2. Reacto,e* t)b)la,e*.

E" reactor tu'u"ar se eno&ina así porue en &uc%os casos tiene "a $or&a e un tu'o. Sin e&'ar!o "o ue se entiene !enera"&ente por reactor tu'u"ar es cua"uier reactor continuo en e" ue eFiste un &o=i&iento estacionario e uno o e toos "os reactantes en una irecci#n espacia" e"e!ia "os reactantes entran por una parte e" siste&a o un eFtre&o &e
+ , ! i n a  - 1( Este B"ti&o se e&p"ea para procesos enot:r&icos@ &ientras ue "os otros son apropiaos tanto para procesos enot:r&icos co&o eFot:r&icos. E" reactor e tu'o senci""o es &u/ si&p"e. 2.1.2.1. Reacto, de ca,ca*a  t)bo*.

La reacci#n puee tener "u!ar en e" interior o en e" eFterior e "os tu'os. La zona e reacci#n puee contener re""eno para &ezc"ar "as $ases o au&entar "a tur'u"encia@ un cata"izaor so"io en $or&a e !r,nu"os o trozos !ranes@ tener "as parees re=estias con un cata"izaor@ o 'ien estar =acíos. Los a!entes e trans&isi#n e" ca"or pueen ser e cua"uier natura"eza? re$ri!erantes@ a!ua@ =apor e a!ua@ Dot%er& / sa"es $unias. La 6!ura 1.5 i"ustra e" principio $recuente&ente aoptao e e&p"ear "a &ezc"a reaccionante co&o a!ente e ca"e$acci#n@ e en$ria&iento entro e" &is&o reactor. En e" reactor inicao@ e" aire reaccionante se preca"ienta por contacto inirecto con "os prouctos e reacci#n / a su =ez se en$ría r,pia&ente.

+ , ! i n a  - 1&

2.1.2.2. 8o,no* t)b)la,e*.

Se ap"ican en e" cracGin! e %irocar'uros para o'tener o"e6nas o !aso"inas /@ en !enera" sie&pre ue se reuieran te&peraturas 'astante e"e=aas. E" %orno consta e una c,&ara e co&'usti#n re=estia con re$ractario@ con una serie e tu'os &ontaos en "as parees / en "a '#=ea / a =eces en "a so"era. En "a secci#n e raiaci#n "os tu'os est,n en contacto irecto con "as ""a&as. La secci#n e con=ecci#n puee estar en "a c,&ara principa"@ separaa por una pare e a"tar@ o 'ien en e" conucto e %u&os. Los tu'os e con=ecci#n pueen tener una e estas e&isiones?

+ , ! i n a  - 15 a +reca"entar "a car!a ' Mantener "a te&peratura e reacci#n a"canzaa en "a secci#n e raiaci#n c Recuperar e" ca"or@ 'ien por e" ca"enta&iento e" aire e co&'usti#n@ o 'ien por !eneraci#n e =apor. En "a 6!ura 1.7 poe&os apreciar "os tipos ',sicos e %ornos tu'u"ares.

+ , ! i n a  - 1%

+ , ! i n a  - 2/ 2.2. Inte,ca6bio de 6ate,iale* con *) 6edio a6biente.

De acuero a estas características nos es posi'"e c"asi6car a "os reactores e "a si!uiente &anera? REACTOR CONTINUO. Los reacti=os se introucen / "os prouctos se eFtraen si&u"t,nea&ente / en $or&a continua en "os reactores e esta íno"e. Este puee tener "a $or&a e un tanue@ una estructura tu'u"ar o una torre@ / tiene &u"titu e ap"icaciones en p"antas e !ran esca"a con e" prop#sito e reucir "os costos e operaci#n / $aci"itar e" contro" e ca"ia e" proucto. REACTOR DISCONTINUO. Este tipo a&ite toos "os reacti=os a" principio / "os procesa se!Bn un curso preeter&inao e reacci#n urante e" cua" no se a"i&enta o se eFtrae nin!Bn &ateria". +or "o co&Bn@ e" reactor tiene "a $or&a e un tanue con o sin a!itaci#n@ / se usa pri&oria"&ente en una proucci#n a peueHa esca"a. La &a/oría e "os atos cin:ticos ',sicos e" iseHo e" reactor se o'tienen e esta c"ase e euipo. REACTOR SE$ICONTINUO. A esta cate!oría pertenecen aue""os reactores ue no satis$acen por co&p"eto "as os c"ases antes &encionaas. En uno e "os casos@ a"!unos e "os reacti=os se car!an a" principio@ en tanto ue "os restantes se osi6can continua&ente con$or&e se esarro""a "a reacci#n. Otro tipo es si&i"ar a" reactor iscontinuo@ eFcepto ue uno e "os prouctos o &as se eFtrae en $or&a continua. 2.2.1. Reacto, contin)o ti4o tan3)e con a+itacin 9C.S.T.R.:

Se e&p"ea $recuente&ente en serie? "os reactantes se a"i&entan continua&ente a" pri&er tanue@ ese e" cua" 9u/en a tra=:s e otros reactores e "a serie &anteni:nose a!itaci#n aecuaa en caa uno e e""os para "o!rar "a uni$or&ia e concentraci#n. Consierano e" siste&a co&o un too@ eFiste un !raiente e concentraciones esca"onao. Las i=ersas etapas e una 'atería e reactores e tanue con a!itaci#n pueen %acerse en uno so"o en "u!ar e e$ectuarse en i=ersos tanues. Si es %orizonta"@ e" reactor e &B"tip"es etapas esta i=iio por ta'iues =ertica"es e i$erentes a"turas@ por enci&a e "as cua"es re'osa "a &ezc"a reaccionante. Cuano "os reactantes son parcia"&ente &isci'"es / sus ensiaes "o su6ciente&ente istintas@ e" reactor =ertica" conuce a "a operaci#n en contracorriente@ e %ec%o e consiera'"e i&portancia en "as reacciones re=ersi'"es. +or tanto este tipo e reactor consta e =arios a &enuo tres o cuatro tanues 'ien a!itaos en serie / tiene un 9u
+ , ! i n a  - 21 ci"inros e a"tura i!ua" a" i,&etro@ es esencia" una 'uena a!itaci#n e su contenio e "o contrario una !ran parte e" 9uio pasaría irecta&ente e "a entraa a "a sa"ia@ / una 'uena parte e" =o"u&en e" recipiente seria espacio &uerto. En e$ecto "a característica &as i&portante es "a a!itaci#n e" reactor C.S.T.R. puee ser escrito en consecuencia en t:r&inos &as a'stractos@ co&o un siste&a e reacci#n e =arias etapas para e" ue "a pri&era aproFi&aci#n &as i#nea es "a esti&aci#n e su co&porta&iento@ se 'asa en "a %ip#tesis e una &ezc"a per$ecta en caa etapa. La &ezc"a %ace ue entro e caa tanue@ toos "os e"e&entos e" 9uio ten!an =irtua"&ente "a &is&a co&posici#n / ue esta sea "a &is&a ue "a co&posici#n e sa"ia. Esto ori!ina un ca&'io iscontinuo e co&posici#n ese un tanue a" si!uiente@ / ta&'i:n una peria por recircu"aci#n una &o":cu"a ue entra en un tanue en un &o&ento ao tiene una pro'a'i"ia 6nita e encontrar casi in&eiata&ente e" ca&ino e "a corriente necesaria e sa"ia. Esta es "a raz#n por "o ue es corriente&ente necesario uti"izar =arios tanues en serie si %u'iese so"o uno o os@ porían proucirse perias aprecia'"es e reacti=o sin reaccionar.  aunue esta peria@ es en cierto sentio@ una consecuencia e "a a!itaci#n@ %a'ría un re circu"ante &uc%o &a/or@ entro e un tie&po corto co¶o con e" tie&po e resiencia &eio@ si no %u'iese a!itaci#n@ puesto ue esto aría "u!ar@ co&o se %a &encionao@ a un paso irecto entre "a entraa / "a sa"ia. Otra =enta
+ , ! i n a  - 22

Las características principa"es e este tipo e reactores son "as si!uientes? (. La reacci#n uí&ica se ""e=a a ca'o en siste&a a'ierto 1. Los reactantes se aHaen / escar!an continua&ente 0. Operan a r:!i&en esta'"e. En "a 6!ura 1.* poe&os o'ser=ar "os reactores tipo tanue a!itao en serie / en uno so"o.

+ , ! i n a  - 2 2.2.2. Reacto, contin)o t)b)la,.

Se caracteriza por un !raiente continuo e coniciones e concentraciones en "a irecci#n e" 9u
Las características e "os reactores tu'u"ares son "as si!uientes? (. La reacci#n se ""e=a a ca'o en siste&a a'ierto. 1. Toos "os reactantes / prouctos se aHaen / escar!an continua&ente. 0. Operan a r:!i&en esta'"e. +or ene@ nin!una e "as propieaes e" siste&a =aria con respecto a" tie&po en un punto ao e" reactor. 2. La te&peratura@ presi#n / co&posici#n pueen =ariar con respecto a" tie&po e resiencia o "on!itu e" reactor. En "a 6!ura 1.) se &uestran e
+ , ! i n a  - 2'

2.2.. Reacto,e* *e6icontin)o*.

Se sue"e e&p"ear un so"o tanue con a!itaci#n. A"!unos e "os reactantes se car!an en e" reactor e una =ez@ / "os restantes entran co&o a"i&entaci#n continua. Este &oo e operaci#n es &u/ con=eniente cuano se proucen e$ectos t:r&icos nota'"es@ /a ue per&ite retrasar "as reacciones tanto enot:r&icas co&o eFot:r&icas por "i&itaci#n e "a concentraci#n e uno e "os reactantes@ &anteni:nose así "a reacci#n entro e "os "i&ites aecuaos para "a trans&isi#n e" ca"or. Ta&'i:n es con=eniente este tipo e operaci#n cuano "a $or&aci#n e prouctos en concentraciones e"e=aas puee ori!inar prouctos secunarios inesea'"es@ o 'ien cuano uno e "os reactantes es un !as e so"u'i"ia "i&itaa@ ue so"a&ente puea entrar co&o a"i&entaci#n a "a =e"ocia e iso"uci#n.

+ , ! i n a  - 20

2.2.'. Reacto,e* di*contin)o*

Este reactor tiene "a =enta
 To&ano en consieraci#n "as $ases presentes poe&os c"asi6car a "os reactores e" &oo si!uiente? 4ASE OMO>ENEA?  

>as Liuio

4ASE ETERO>ENEA?     

>as"iuio Liuio"iuio >asso"io Liuioso"io So"io"iuio!as

+ara "os reactores e &arc%a continua istin!uire&os os tipos eFtre&os e rea"izaciones?  

Reactor tu'u"ar o con !raiente e concentraci#n Reactor per$ecta&ente a!itao o e concentraci#n uni$or&e

+ , ! i n a  - 2( En rea"ia a &enuo@ "os reactores ser,n inter&eios entre estos os tipos@ sieno un caso i&portante e" e" reactor Pen etapas o con os zonas e concentraci#n.

En "a ta'"a anterior@ poe&os o'ser=ar "a c"asi6caci#n e "os reactores en 'ase a "as $ases presentes. En "a si!uiente 6!ura poe&os apreciar "os siste&as %o&o!:neos / sus i=ersos tipos e reactores.

+ , ! i n a  - 2&

2.'. Cla*i;cacin en ba*e a la 4,e*encia de catali
 To&ano en cuenta "a presencia o ausencia e cata"izaores poe&os c"asi6car a "os reactores e" &oo si!uiente?   

Reactores cata"íticos Reactores auto cata"íticos Reactores no cata"íticos

2.'.1. Reacto,e* cataltico*.

Los tres tipos principa"es e reactores con una $ase 9uia / una so"ia ue sir=e e cata"izaor son? "os reactores e "ec%o 6o.

E" cata"izaor 'a
+ , ! i n a  - 25 2.'.1.2. Reacto,e* de lec=o 6?il

Co&o su no&'re "o inica@ este tipo e reactores posee un "ec%o e cata"izaor en &o=i&iento e" cata"izaor circu"a 'a
4aci"ia e re!eneraci#n e" cata"izaor en un reactor conce'io Bnica&ente para esta operaci#n. 4,ci" sustituci#n e" cata"izaor urante "a &arc%a e "a unia. Contro" &as 9eFi'"e e "a te&peratura@ pui:nose ca"entar o en$riar e" cata"izaor antes e su introucci#n a" reactor.

Sin e&'ar!o estas =enta
La t:cnica e "ec%o posee@ ""e=aas a" eFtre&o@ "as =enta
+ , ! i n a  - 2%

+ , ! i n a  - /

Reactores e "ec%o 6
+ , ! i n a  - 1

+ , ! i n a  - 2

+ , ! i n a  - 

+ , ! i n a  - '

+ , ! i n a  - 0

2.'.2. Reacto,e* a)to cataltico*.

Cuano un reactante esaparece e acuero a una ecuaci#n cin:tica e pri&ero a se!uno oren en un reactor iscontinuo@ a" principio su =e"ocia e esaparici#n es r,pia /a ue su concentraci#n e" reactante es e"e=aa@ / espu:s is&inu/e pro!resi=a&ente a &eia ue e" reactante se =a consu&ieno. Sin e&'ar!o@ en una reacci#n auto cata"ítica@ a" principio "a =e"ocia es peueHa e'io a ue %a/ poco proucto presente@ au&enta a un =a"or &,Fi&o a &eia ue e" reactor se consu&e.

+ , ! i n a  - ( +ara sa'er@ e" reactor &,s aecuao para un 6n eter&inao e" ue tiene un =o"u&en &as peueHo se encuentra ue? (. +ara presiones 'a
+ara esta c"asi6caci#n so"a&ente e'e&os consierar "os reactores ue no uti"izan un cata"izaor para ""e=ar a ca'o "a reacci#n reueria. 2.0.Cla*i;cacin en ba*e a *) te64e,at),a de o4e,acin.

De acuero a esto =a&os a c"asi6car a "os reactores e "a $or&a si!uiente?     

Reactores isot:r&icos te&peratura constante Reactores pseuoisot:r&icos te&peratura &as o &enos constante Reactores no isot:r&icos te&peratura no constante Reactores aia',ticos Reactores no aia',ticos.

2.0.1. Reacto,e* i*ot,6ico*.

En estos reactores@ se &antiene "a te&peratura urante "a reacci#n e &anera ue ser, necesario aHair o e"i&inar ca"or e" reactor@ se!Bn "a reacci#n sea enot:r&ica o eFot:r&ica respecti=a&ente. Este es e" reactor &,s $,ci" e ca"cu"ar@ pero su uti"izaci#n es "i&itaa. 2.0.2. Reacto,e* no i*ot,6ico*.

Una cantia e ca"or se aHae o e"i&ina e" reactor@ e &anera ue "a te&peratura no per&anece constante urante e" transcurso e "a reacci#n. Este es e" tipo e reactor &as uti"izao en ap"icaciones inustria"es. 2.0..Reacto,e* P*e)doi*ot,6ico*.

A esta c"asi6caci#n =a&os a consierar "os reactores ue ten!an un co&porta&iento inter&eio a "os os tipos &encionaos anterior&ente. Es ecir@ ue a"!unas =eces urante e" transcurso e "a operaci#n "a te&peratura ser, constante / otras no.

+ , ! i n a  - & 2.0.'.Reacto,e* adiab7tico*.

Supone un ais"a&iento tota" e" reactor con e" &eio eFterior. Las =ariaciones e "a te&peratura entro e" reactor =ienen eter&inaas por e" ca"or e reacci#n. 2.0.0.Reacto,e* no adiab7tico*.

Se supone para este tipo e reactores una p:ria e ca"or a "os a"reeores. NOTA? es i&portante ac"arar ue para esta c"asi6caci#n "os reactores &as uti"izaos para operaci#n aia',tica / en 'ase a su te&peratura e operaci#n son? e" reactor e 9u
Las insta"aciones iseHaas en principio para "as operaciones e contacto entre $ases@ co&o "a asorci#n@ "a esti"aci#n o "a eFtracci#n@ se e&p"ean $recuente&ente para "a rea"izaci#n e reacciones uí&icas. Muc%as reacciones %etero!:neas en $ase 9uia se e$ectBan en co"u&nas e re""eno. Las operaciones e"ectrouí&icas@ ta"es co&o "a oFiaci#n@ "a reucci#n / "a e"ectro"isis reuieren aparatos especia"es. E" 6"tro prensa e p"acas / &arcos sir=e co&o reactor e po"i&erizaci#n@ / se e&p"ea cuano resu"ta es=enta
+ , ! i n a  - 5

2.(.1. Reacto,e* de lla6a.

A"!unas reacciones entre !ases se e$ectBan a te&peraturas e"e=aas sin cata"izaor@ por &ezc"a e "os reactantes en un ue&aor e escar!a e "a &ezc"a incanescente en una &is&a 'oui""a e" !eneraor@ en "a c,&ara o 'ien en "a sa"ia e "a &is&a. Las reacciones en ""a&as per&iten o'tener r,pia&ente "as te&peraturas &as a"tas. Si a continuaci#n se ispone e un en$ria&iento r,pio por e/ecci#n e una corriente $ría@ puee e=itarse "a $or&aci#n e su'prouctos. La ""a&a so"o es esta'"e entro e "os "i&ites re"ati=a&ente estrec%os e =e"ociaes e reacci#n / caua" e "os !ases. Las =e"ociaes espacia"es =arían a&p"ia&ente@ epenieno e" tipo e reacci#n e ue se ispon!a o no e una c,&ara e pre&ezc"ao e "os reactantes antes e" reactor. E" iseHo e "os reactores es re"ati=a&ente senci""o / consta e 'oui""as e &ezc"ao o ue&aores@ c,&ara a'ierta / siste&as e en$ria&iento. En "a 6!ura 1.() poe&os o'ser=ar este &oe"o e reactor.

+ , ! i n a  - %

En "a &a/oría e "os casos@ "os reactores son recipientes e proceso así co&o %ornos@ &ezc"aores@ euipos e contactores e !asso"io@ interca&'iaores e ca"or u otro euipo con=enciona" e proceso uí&ico@ aaptaos o &oi6caos para una reacci#n especí6ca.

CAPITULO III. SELECCIÓN DE REACTORES "U#$ICOS. .1.

Seleccin de e3)i4o de 4,oce*o.

La se"ecci#n e "os tipos / ta&aHos e" euipo para "a p"anta e proceso reuiere una consiera'"e eFperiencia en este ca&po para poer e$ectuar un 'uen tra'a
+ , ! i n a  - '/ Despu:s e ue e" in!eniero %a %ec%o una "ista e toas "as necesiaes e" euipo 'as,nose en "os ia!ra&as e in!eniería / espu:s e %a'er rea"izao "os c,"cu"os e iseHo necesarios ""ena una $or&a con "as especi6caciones para caa pieza e euipo i&portante@ usano euipo nor&a" sie&pre ue sea posi'"e. Si se necesitan cotizaciones e" euipo se e'en presentar a "os pro=eeores %o
+ , ! i n a  - '1

.1.2.E3)i4o e*4ecial  e3)i4o no,6al

E" =a"or e uti"izar euipo nor&a" e" tipo e 'o&'as / ca&'iaores e ca"or es 'ien reconocio en e" ca&po e "a in!eniería uí&ica. De too e" euipo se reuiere sie&pre 'uen $unciona&iento / ser=icio "os errores en e"
+ , ! i n a  - '2 Los $a'ricantes e" euipo est,n sie&pre eseosos e ar ser=icio@ /a ue esta es sie&pre una e "as $or&as &eran parte e" euipo para e" &ane
Antes e e&pezar una 'Bsuea en e" cata"o!o e in!eniería uí&ica / en "os arc%i=os e "iteratura co&ercia" o e ponerse en contacto con "os $a'ricantes e euipo@ se e'e $or&u"ar una especi6caci#n cuiaosa&ente escrita en "a cua" se eta""en "os &,r!enes e operaci#n / e&,s reuisitos necesarios. La

+ , ! i n a  - ' escritura e "as especi6caciones no e'e consierarse co&o un arte especia"@ sino co&o un reuisito ue e'e cu&p"ir caa in!eniero uí&ico. Las especi6caciones e'en contener toa "a in$or&aci#n ue se consiere esencia"@ inc"u/eno co&posici#n@ características $ísicas / uí&icas e "os &ateria"es ue se =a/an a &ane
E*4eci;cacione* 4a,a )n ,eacto, 3)6ico.

E" i&ensionao e "os reactores uí&icos es un tra'a
+ , ! i n a  - '' A" $a'ricante e'e ,rse"e "a in$or&aci#n necesaria para "a se"ecci#n / iseHo e" siste&a e a!itaci#n@ e" siste&a para trans$erencia e ca"or / e" recipiente. Los $a'ricantes est,n enteraos e "os secretos e a"!unos procesos@ por "o ue ser, con=eniente escri'ir"es "a reacci#n en t:r&inos e a"!Bn 9uio ue sea si&i"ar. Las propieaes $ísicas e" &is&o e'en ser razona'"e&ente eFactas. A &eia ue se =an &e
+ , ! i n a  - '0 $. Si se necesitan uniones especia"es.

..

!acto,e* 3)e in@)en en la *eleccin del ti4o de ,eacto,.

Cuano se ""e=a a ca'o "a se"ecci#n pre"i&inar e" tipo e reactor@ /a e'e %a'erse esta'"ecio "a cin:tica e "a reacci#n / "a $or&a en ue se =e a$ectaa por "os par,&etros c"a=e e" proceso@ co&o ta&'i:n e'en %a'erse eter&inao "as coniciones #pti&as e operaci#n. En e" iseHo e un reactor inustria"@ "as consieraciones &,s i&portantes para un tipo e reactor ao son@ por "o co&Bn@ e" costo / e" 'ene6cio. Así@ pues "os criterios ue se e"i!en para ic%a se"ecci#n e'en ser ta"es ue reuzcan "os costos a" &íni&o o incre&enten e" 'ene6cio a" &,Fi&o. Estos criterios se eter&inan a tra=:s e $actores ue se c"asi6can en tres !rupos istintos@ a sa'er? t:cnicos@ econ#&icos / socia"es. Los a*4ecto* tcnico* se re"acionan con "os $actores uí&icos / $ísicos e" proceso ue contro"an e" reni&iento / "a ca"ia e" proucto@ en tanto ue "os -acto,e* econ6ico*  inc"u/en "a in=ersi#n e" capita" / "os costos e operaci#n. Los -acto,e* *ociale* co&prenen aue""os ue no tienen un =a"or &onetario irecto@ por e
!acto,e* tcnico*.

a/ so"o tres c"ases e reactores ue !enera"&ente se to&an en consieraci#n / son? e" iscontinuo o se&icontinua@ e" continuo en tanue a!itao / e" tu'u"ar. E" reni&iento en proucto@ / su ca"ia o co&posici#n est,n re!u"aos por $actores t:cnicos ue son característicos e caa c"ase e reactor / sus coniciones e $unciona&iento. ;:ase e" siste&a e reacci#n? aA  'V



'WV  WD

D proucto eseao  sS ineseao



e" +orcenta"o'a" e Reni&iento  / e" proucto eseao D@ 'asao en e" reacti=o "i&itante A@ se e6ne co&o si!ue? a  N  Df  − N  D 0 Y =  × × 100 b  N  A 0 − N  Af 

+ , ! i n a  - '( En one "os su'ínices $ / 8 representan "as coniciones e sa"ia 6na"es e" reactor / "as e entraas inicia"es@ respecti=a&ente. La re"aci#n esteuio&:trica a se inc"u/e para ue  ten!a un =a"or e" (88  en caso e una con=ersi#n co&p"eta e A. .'.1.!acto,e* 3)6ico*.

Los $actores uí&icos e" proceso inc"u/en e" tipo e reacci#n si&p"e o co&p"e


 V  D

En one D es e" cata"izaor. A" iniciarse "a reacci#n e'e estar presente una cantia peueHa e D. En esta c"ase e reacci#n@ "a =e"ocia e" &ecanis&o es inicia"&ente 'a
+ , ! i n a  - '& =ariea e "on!itues e caena / pesos &o"ecu"ares co&o resu"tao e "a in9uencia e =arios $actores uí&icos / $ísicos e" proceso. Las propieaes e" po"í&ero ue constitu/en e" proucto se contro"an a tra=:s e "a istri'uci#n e" &is&o@ ue es e" $actor c"a=e para se"eccionar e" tipo e reactor. De'io a "a natura"eza su&a&ente =iscosa e "a &ezc"a e reacci#n@ "a &a/oría e "as reacciones e po"i&erizaci#n se ""e=an a ca'o en reactores e tanue a!itao@ /a sea e $unciona&iento continuo o iscontinuo. La ecisi#n esta@ entonces@ entre estas os c"ases e reactores / esta re!u"aa por "os reuisitos e "a capacia e proucci#n / "a istri'uci#n e" proucto. +ara proucciones a peueHa esca"a casi sie&pre se pre6ere un reactor iscontinuo. Esta c"ase e reactores se caracteriza ta&'i:n por e" %ec%o e ue toos "os co&ponentes tienen a tener un tie&po e resiencia uni$or&e con$or&e "a concentraci#n e" &on#&ero si!ue ecrecieno a" esarro""arse "a reacci#n. La situaci#n in=ersa pre=a"ece en e" caso e" reactor continuo e tanue a!itao. Así@ pues@ e" reactor iscontinuo ar, un reni&iento e pesos &o"ecu"ares ue e" reactor continuo. +ara reacciones "entas e po"i&erizaci#n@ e" siste&a continuo puee reuerir una 'atería e reactores e tanues a!itaos para satis$acer "as necesiaes e proucci#n. REACCIONES CONSECUTI;AS. En e" curso e una reacci#n consecuti=a e"e&enta" e" tipo

 A K 1 B K 2 D →

→

@ si V es e" proucto eseao@ es o'=io ue C V

pasa por un &,Fi&o en a"!Bn punto inter&eio. En un reactor continuo e tanue a!itao@ %a/ e"e&entos istintos e" 9uio reaccionante ue tenrían una =ariea e tie&pos e resiencia e'io a "as coniciones e 9u
 A → D

Sup#n!ase ue V es e" proucto 'uscao. La ecuaci#n re"ati=a e proucci#n es?

+ , ! i n a  - '5 d C B d C  D

=

 K 1  K 2

m −n

× C  A

Cuano & es &a/or ue n e" reni&iento e V se =e $a=orecio por una !ran concentraci#n e A. Esta conici#n se "o!ra en un reactor iscontinuo o tu'u"ar en e" ue e" ca&'io e concentraci#n e" reacti=o sea !raua" / "a concentraci#n pro&eio e" reacti=o sea superior a "a e" reactor continuo e tanue a!itao. No o'stante@ e" reni&iento e este B"ti&o &e
En esta c"asi6caci#n se inc"u/e "a &oa"ia e trans$erencia e ca"or isot:r&icos@ aia',tica / e otra íno"e@ e" !rao e retro &ezc"ao / "a cantia / "as c"ases e $ases co&prenias. Los $actores est,n casi sie&pre tan ínti&a&ente asociaos con "os $actores uí&icos e" proceso@ ue no sie&pre es posi'"e separar"os. MODALIDAD DE TRANS4ERENCIA DE CALOR. +ara o'tener un reni&iento &,Fi&o e "a reacci#n@ uiz, sea necesario iseHar una &oa"ia e trans$erencia e ca"or ta" ue se o'ten!a "a pro!ra&aci#n e "a te&peratura opti&a. Esta pro!ra&aci#n e "a te&peratura puee ser isot:r&ica@ aia',tica o a"!Bn otro per6" e te&peratura preeter&inao / esta'"ecio se!Bn "os 'a"ances e &ateria / ener!ía. En una reacci#n eFot:r&ica@ cuano "a cantia e ca"or "i'erao es ta" ue "a =e"ocia e reacci#n se sustenta a pesar e "a concentraci#n ecreciente e" reacti=o@ es pre$eri'"e e&p"ear un reactor e tanue a!itao. +or otro "ao@ con=iene usar un siste&a e reactor tu'u"ar e 9u
+ , ! i n a  - '% i&portante ue "a reacci#n &is&a e" tipo e reactor. No o'stante@ casi sie&pre se pre6ere usar en este caso un reactor tu'u"ar e 9uRADO DE RETROMEKCLADO. Este $actor =aria ese un &,Fi&o para un reactor e retro &ezc"ao@ %asta un &íni&o para un reactor iea" e 9u
A partir e una !ran cantia e conoci&ientos / eFperiencias a%ora isponi'"es respecto a "a cin:tica e reacci#n ap"icaa@ puee e&ostrarse ue "as reacciones / "os reactores uí&icos uean &e
Reacto, acon*e>able 4a,a la ,eaccin

 Tu'u"ar =acío@ continuo  Tu'u"ar =acío o recipiente a!itao@ continuo Recipiente a!itao@ por car!as o continuo

+ , ! i n a  - 0/ 8ete,o+nea l3)ido+a* 8ete,o+nea l3)ido*lido 8ete,o+neo l3)ido*lido +a*

Recipiente a!itao@ se&icontinua o continuo.  Torre e a'sorci#n continuo. Recipiente a!itao@ por car!a o continuo Co"u&na e re""eno@ continuo  Tu'os cortos re""enos s#"ios estacionarios@ !as en circu"aci#n@ "ec%o e re""eno 6
Antes e rea"izar una se"ecci#n e" reactor uí&ico se necesita tener una serie e atos? (. La* condicione* de ,eaccin? e'e eter&inarse &eiante tra'a
+ , ! i n a  - 01 Uti"izano "a c"asi6caci#n e "as reacciones aas@ tene&os? 8O$OGFNEAS !a*e +a*eo*a.

V,sica&ente e" reactor consiste en &B"tip"es tu'os peueHos conectaos en para"e"o / ue tra'a
Caía e presi#n? 8.1 "i'raspu"!1.pie Tu'os e acero inoFia'"e e 1 pu"!aas e i,&etro / 18 pies e "on!itu. Densia e" 9u
En "as reacciones enot:r&icas puee aportarse ca"or &eiante %ornos e raiaci#n uti"ícese (* 888 Vtu  %r pie 1. Tanto para ca"enta&iento co&o re$ri!eraci#n se puee uti"izar un coe6ciente !"o'a" e 3 Vtu  %r pie 1 84. e'e conocerse "a te&peratura e se!uria por rotura e "os tu'os ue epener, e "a presi#n interna. En una pri&era aproFi&aci#n uti"ícese para e" acero inoFia'"e (188 84. E
Se uti"izan recipientes 'ien a!itaos tanto en reacciones por car!as co&o en continuo. Xsese un reactor tu'u"ar so"a&ente para reacciones continuas. Se puee e&p"ear un Bnico recipiente a!itao o una co&'inaci#n en serie e os@ tres o cuatro. Casi sie&pre se uti"izan cuatro. (. Recipientes a!itaos. Uti"izar recipientes con a!itaor e tur'ina / cortacorrientes un consu&o e potencia e 1 %p(888 !a"ones sup#n!ase e" contenio e" recipiente co&p"eta&ente &ezc"ao un coe6ciente e trans&isi#n e ca"or a" enca&isao o serpentín e 138 Vtu  %r pie 1 84. si "as necesiaes e trans&isi#n e ca"or son eFcesi=as@ uti"izar un interca&'iaor eFterior. E" ta&aHo e" &ezc"aor tie&po no&ina" e resiencia se eter&ina a partir e "os eFperi&entos e "a'oratorio. 1. Reactores tu'u"ares. E" reactor tu'u"ar puee uti"izarse para reacciones con poco o nu"o ca"or e reacci#n. En este caso e" 9u
+ , ! i n a  - 02 "a&inar@ e" tu'o "ar!o / "a te&peratura / presi#n $,ci"&ente contro"aos. La istri'uci#n e tie&po e resiencia puee to&arse co&o "os e 9u
En este caso se necesita e una 'uena ispersi#n / trans&isi#n e ca"or. Uti"ícese recipientes a!itaos con tur'ina / cortacorriente con un consu&o e 3 %p(888 !a"#n UY(38 Vtu %r pie 1 84 pre=er una c,&ara eFterior para "a separaci#n e $ases@ o@ si se necesita una r,pia separaci#n@ uti"ícese una centri$u!a. E
Uti"ícese tanues a!itaos con cortacorriente / a!itaci#n con tur'ina Bsese (8 %p(888 !a"#n para "íuios no !asi6caos / una =e"ocia e? 8.1 pies  se! para !ases ue se a'sor'en en su &a/or parte. 8.( pies  se! para !ases ue se a'sor'en en un 38 . 8.83 pies  se! para !ases ue en su &a/or parte no se a'sor'en.  T#&ese UY(88 Vtu  %r pie 1 84 sup#n!ase ue "a $racci#n e" =o"u&en reaccionante ue es !as@ es 8.18. E
Uti"ícese recipientes a!itaos con tur'ina / con ro&pe corrientes con una potencia e (8 %p(888 !a"#n@ una re"aci#n "on!itui,&etro e" recipiente? 1 UY(88 Vtu  %r pie 1 84@ coe6ciente e trans&isi#n e "a &asa "iuia@ GLY0.3 pie%r si se uti"iza un cata"izaor 6na&ente i=iio puee uti"izarse 3 "i'ras so"io  pie 0 e suspensi#n.

+ , ! i n a  - 0 E
(. Recipiente ecipiente a!itao a!itao.. A!itao con tur'ina@ tur'ina@ con cortacorrient cortacorrientes es a" &,Fi&o@ &,Fi&o@  L

(8 %p(888 !a"#n UY(88 Vtu  %rpie  4 1

8

 D

2

=

   =e"ocia e"

=apor entre 8.83 / 8.1 piese! contenio en so"ios 3 "i'ras so"ios  pie 0 e suspensi#n $racci#n e !as en "a suspensi#n 8.1. E
(. Reactor eactor tu'u" tu'u"ar ar e peue peueHos Hos tu'os tu'os con re""eno re""eno.. Sa"ia Sa"iass estaci estaciona onaria rias@ s@ con e" !as en &o=i&iento ascenente o escenente. Uti"ícense tu'os e (.3 pu"!aas e i,&etro ta&aHo e "as partícu"as so"ias 8.18 pu"!aas caía e presi#n &enor e" (3 e "a presi#n e "as a!uas arri'a@ en reacciones eFot:r&icas puee esperarse un $uerte au&ento e "a te&peratura. E
+ , ! i n a  - 0' 2. Caía Caía e presi#n presi#n por pie pie e a"tura e" e" "ec%o "ec%o 8.0 "i'raspu "i'raspu"!a "!aa a 1. Dao ue pueen necesitar !ranes cantiaes e !as i&ensi#nese / ca"cB"ese "a potencia e" =enti"aor o sop"ante. 3. +re=:ase +re=:ase una una "on!itu "on!itu sup"etoria sup"etoria e" e" (88 e "a "on!itu "on!itu e" e" reactor reactor para para eFpa eFpans nsi# i#n n e" e" "ec% "ec%o o / rece recept pt,c ,cu" u"o o e "a e"ut e"utri riac aci# i#n n e "os "os s#"ios. 5. Los Los so"io so"ioss se e"utri e"utriar, ar,n n e" "ec%o. "ec%o. +re=er +re=er cic"ones cic"ones separao separaore ress / 6"tros e !ases. Suponer una =e"ocia e e"utriaci#n e 8.8( "i'ras &pie1se!.. .0. .0. !acto acto,e ,e* * *oci *ocial ale* e*.. Los $actores co&prenios en esta c"asi6caci#n no se e=a"Ban irecta&ente en t:r&inos &onetarios@ pero si pueen in9uir en "a ecisi#n e" tipo e reactor ue se auiera. +or e
.(. .(. !acto,e acto,e* * econ6 econ6ico ico*. *.

ESTIMACION DEL COSTO DE LOS EQUI+OS. EFiste una eFtensa 'i'"io!ra$ía so're costo e euipo. esta 'i'"io!ra$ía tiene 'ast 'astan ante te =a"o =a"orr para para un in!e in!eni nier ero o e proc proces esos os@@ pero pero e'e e'e uti" uti"iz izar arse se con con pruencia. a/ =arios aspectos i!nos e consieraci#n? .(.1.#ndice de co*to* de lo* e3)i4o*tie64o.

Los costos e "os euipos e insta"aciones uí&icas no per&anecen constantes@ sino ue ca&'ian con e" tie&po. Co&o re!"a !enera" puee a6r&arse ue "os costos crecen a &eia ue e" tie&po pasa. Se %an %ec%o &uc%os intentos e corre"acionar corre"acionar costes e euipo con i=ersos ínices econ#&icos e &anera ue así así se re9 e9e< e
+ , ! i n a  - 00

E" ínice &,s a&p"ia&ente a&p"ia&ente conocio es e" En!ineerin! NesRecor NesRecor IneF@ ue ca"cu"a / pu'"ica "a re=ista En!ineerin! Ne Recor. 4ue e" pri&ero e "os ínices / es e" ue &as se uti"iza en "a inustria e "a construcci#n. En un ínice &eio ponerao e "os costes e" acero@ &aera@ ce&ento@ / &ano e o'ra. E" r,pio incre&ento e "os costos e construcci#n@ e !ran i&portancia en "a inustria uí&ica@ resu"ta e=iente a" conte&p"ar e" !ra6co en cuesti#n. Muc%as corre"aciones e "os costes e euipos e "a inustria uí&ica@ to&an co&o 'ase un eter&inao ínice ENR por e
+ , ! i n a  - 0( Auí puee %acerse una pertinente ac"araci#n en "o concerniente a" costo e "as &oernas p"antas uí&icas. E" ínice ENR para costos e construcci#n crece &uc%o &as r,pia&ente ue "os ínices re"ati=os a" costo e "os euipos. La conc"usi#n a "a ue se ""e!a e" estuio e estos ínices@ / ue =iene con6r&ao por "a eFperiencia practica@ es ue "os costos e "as p"antas uí&icas est,n crecieno r,pia&ente@ e'io pri&oria"&ente a" r,pio creci&iento en e" costo e "os tra'a
En e" !ra6co e "a 6!ura 0.5.( puee o'ser=arse ue "os tres ínices a@ ' / c crecen casi a "a &is&a =e"ocia / ue cua"uiera e e""os puee uti"izarse para poner a" ía@ o preecir@ "os costes e euipo &eiante "a raz#n? coste del dia dehoy = coste anterior ×

( valor actal del!ndice ) (valor anterior del !ndice )

De'e tenerse en cuenta ue estos costes son costes e co&pra e" euipo. nor&a"&ente =ienen o$ertaos co&o 4OV en "os a"&acenes e" pro=eeor. Despu:s e co&prar"os e" inustria" uí&ico e'e pa!ar toos "os costes e transporte a "a p"anta / "a insta"aci#n / coneFionao en "a &is&a p"anta. Los !astos e transporte@ insta"aci#n / coneFi#n@ pueen ser =arias =eces superiores a" costo e co&pra. E=iente&ente ue un euipo e una insta"aci#n uí&ica e'e conectarse con e" resto e "a p"anta para ue puea tener a"!Bn =a"or. Consecuente&ente "os costos e transporte@ insta"aci#n@ ais"a&iento@ tu'erías@ coneFionao e":ctrico@ e instru&entaci#n e'e aHairse a" costo e" euipo antes e %acer cua"uier estuio si!ni6cati=o. .(.2.Relacione* ent,e co*to de e3)i4ota6aHo.

+ , ! i n a  - 0& Otro aspecto e'e consierarse@ es e" %ec%o e ue "os costos e "os euipos e proceso@ en un &o&ento ao@ ca&'ian con e" tie&po@ potencia o peso e" euipo. en !enera" cuanto &a/or o &as potente es una &auina@ tanue o recipiente@ cuesta &as ue otro &enor@ pero no en una proporci#n irecta. Nor&a"&ente se ap"ica una $unci#n ta&aHocosto e "a si!uiente &anera? costo = K  ( A )

n

( )

( Costo ) L  A L = ( Costo )"  A "

Ó

n

Done? A Y a"!una característica ue e6ne e" ta&aHo ta" co&o =o"u&en@ ,rea o potencia. Z Y Constantes@ =a"or e" costo cuano A es "a unia. L / S Y Su'ínices ue inican ta&aHo &a/or / &enor respecti=a&ente. Una $unci#n e este tipo@ cuano se presenta en coorenaas o'"e "o!arít&ica es una "ínea recta. En estas coorenaas es pre$eri'"e re"acionar "os costos / "os ta&aHos e un tipo particu"ar e euipo en un !ran &ar!en e ta&aHo@ e (88 o &as =eces. +or tanto estos !r,6cos o ecuaciones son &u/ Bti"es porue presentan !ran cantia e in$or&aci#n e una &anera &u/ co&pacta. A"!unos in!enieros consieran ue n es una constante para toos "os ta&aHos / para toos tipos e euipos. A =eces se %acen eFp"icaciones re"ati=as a "a re!"a e "os PSeis:ci&osP # PSiete:ci&os@ si!ni6cao ue n puee consierarse constante e i!ua" a 8.5 # 8.7. esto es =eraera&ente una aproFi&aci#n &u/ atracti=a@ pero no "o su6ciente&ente 'uena en un tra'a
Otro aspecto a consierar en e" ca"cu"o e "os costos es ue en "a 'i'"io!ra$ía no se tienen en cuenta "as re"aciones e ne!ocio ue pueen eFistir. Los pro=eeores e euipo para "a inustria uí&ica puee ue ca&'ien sus precios su'i:no"os o 'a<,no"os e" precio se!Bn? (. E" tipo e co&petencia en =entas ue eFiste en un ne!ocio. A"!unas c"ases e euipo "as =enen &uc%os pro=eeores@ con "o ue eFiste una !ran co&petencia. Los precios o$ertaos por i=ersos =eneores son

+ , ! i n a  - 05 &u/ parecios / 'astante co&petiti=os@ sin e&'ar!o un =eneor puee ue reuzca sus precios inc"uso %asta 08  si cree@ o se "e %ace creer@ ue con e""o reci'ir, un !ran peio. +or otro "ao a"!unos euipos so"o "os $a'rican una o os 6r&as. Dis$rutan e un &onopo"io / por tanto =enen so"o a a"tos precios / con !ranes 'ene6cios. La co&petencia o su ausencia@ in9u/en &uc%o en e" costo e co&pra e "os euipos e "a inustria uí&ica. 1. La co/untura econ#&ica / e" =o"u&en e ne!ocio e "os =eneores. Los $a'ricantes e euipo est,n &u/ "i!aos por su $a'rica@ &auinaria / tra'a
Las esti&aciones e costos e tipo pre"i&inar@ / especia"&ente rea"izaas por in!enieros e proceso sin "a asistencia e pro$esiona"es e "a esti&aci#n e costes@ no son precisas. Un inter=a"o pro'a'"e e precisi#n poría ser e 03  a 13 tenieno &as a acercarse a" "i&ite por e$ecto. Una esti&aci#n 6na" se!ura e'e %acerse en co"a'oraci#n con esti&aores e costos pro$esiona"es@ / so"o espu:s e ue se %an reci'io o$ertas e "os $a'ricantes e euipo. "a preparaci#n e "a esti&aci#n 6na es un tra'a
+ , ! i n a  - 0% .(.0.Una co64ilacin de co*te de e3)i4o.

En "a ta'"a 0.5.3.(. se inc"u/en "os costos e co&pra e euipo insta"ao@ para recipientes e proceso. Los costes se %an corre!io en cuanto a tie&po@ re6ri:no"os toos a" &es e Ju"io e ()78. Esta "ista e costes se %a copi"ao en 'ase a "os tra'aut%rie@ +eters an Ti&&er%aus@ / Vau&an. Los costes se %an ta'u"ao o eFpresao e $or&a ta" ue puee $,ci"&ente ca"cu"arse e" costo para un eter&inao ta&aHo en particu"ar.

En "a ta'"a anterior a caa concepto se "e %a asi!nao os costes? (. E" coste e co&pra@ ue es e" coste o$ertao por e" constructor e" euipo. no inc"u/e nin!uno e "os !astos ue se eri=an e cua"uier

+ , ! i n a  - (/ %ec%o anterior a "a insta"aci#n en "a p"anta / puesta o punto para su $unciona&iento. 1. E" costo insta"ao@ ue es e" costo e co&pra e" euipo &as "os !astos en ue se incurre %asta ue e" euipo esta correcta&ente insta"ao / =eraera&ente "isto para $uncionar. Se %an ta'u"ao "os costes e esta &anera por os &oti=os? (. En "os c,"cu"os e 'a"ances econ#&icos@ se necesita uti"izar e" costo insta"ao &ar!ina" e un euipo en particu"ar / e" costo e co&pra no re9e
En "a 6!ura 0.5.5.(. se &uestra una $or&a r,pia para "a eter&inaci#n e" costo e euipo &encionao en "a "ista a
+ , ! i n a  - (1

+ , ! i n a  - (2

+ , ! i n a  - (

.&.U*o* ind)*t,iale* de lo* ,eacto,e* 3)6ico*.

+ , ! i n a  - (' .&.1. ,eacto,e* t)b)la,e*

a ' c 

Son !enera"&ente usaos para !ases / =apores. Cuano se esea una proucci#n continua / !rane +ara reacciones enot:r&icas / eFot:r&icas. E&pacaos con cata"izaores so"ios@ actBan co&o reactores cata"íticos e ca&a 6
a Son !enera"&ente usaos para "íuios. ' Cuano se esea una proucci#n continua. c +ara reacciones &eiana&ente eFot:r&icas o enot:r&icas. .&.. Reacto,e* de lec=o 6?il.

a +ara "o!rar interca&'ios e ca"or intensos@ e" oren e *888 a *8 888 Gca"%.&0.8C. ' +ara e$ectuar reacciones cata"íticas en "as ue e" cata"izaor so"io se ensucia $,ci"&ente@ pero puee re!enerarse e &oo continuo. c Se %a uti"izao ese %ace &uc%o tie&po para reacciones en "as ue to&a'an partes s#"ios. %orno a"to@ %orno e ca". En !enera" se uti"iza este reactor cuano e" reactante es s#"io. .&.'.Reacto,e* de lec=o @)idio. a: Iso&erizaci#n en $ase =apor. b: +ara cracGin! tipo our/ o cic"o =ersi#n. c: Síntesis e N 0 d: Des %iro!enaci#n e "os 'utanos a "os 'utenos. e: 4a'ricaci#n e oFio e eti"eno. -: Si se trata e un siste&a s#"io9uio@ se uti"iza este tipo e reactor cuano su per&anencia =a a ser pro"on!aa.

.5 enta>a* de lo* ,eacto,e* 3)6ico*. .5.1. Reacto,e* t)b)la,e*.

+ , ! i n a  - (0 a Su costo e operaci#n es 'a
Su costo e operaci#n 'a
.5.. Reacto, di*contin)o.

a ;ers,ti". ' Reni&iento e"e=ao e" proucto. .5.'. Reacto, *e6icontin)o.

a Vuen contro" e te&peratura. ' La istri'uci#n e prouctos eseaa se o'tiene re!u"ano "a concentraci#n e un reacti=o. .5.0. Reacto, de lec=o ;>o.

a Si&p"icia e operaci#n. ' Va
a Te&peratura uni$or&e ' Operaci#n continua con re!eneraci#n e cata"izaor. c Ma/or e6ciencia en e" contacto so"io9uio. .% De*?enta>a* de lo* ,eacto,e* 3)6ico*. .%.1 Reacto,e* contin)o* t)b)la,e*.

a su costo inicia" es a"to. ' No se reco&iena su uso para reacciones ue reuieren &uc%o tie&po e resiencia. c E" tie&po e resiencia esta 6
a Su costo inicia" es a"to.

+ , ! i n a  - (( ' +ara tie&pos e resiencia &u/ !ranes@ su ta&aHo es a "a =es &u/ !rane. c Menos e6ciente en !enera" ue e" reactor tu'u"ar. .%.. Reacto, di*contin)o.

a Costos e operaci#n e"e=aos. ' +roucci#n a peueHa esca"a. c Di$íci" contro" e ca"ia e" proucto. .%.'. Reacto, *e6icontin)o.

a Costos e operaci#n e"e=aos. .%.0. Reacto, de lec=o ;>o.

a ' c  e

Trans$erencia e ca"or !rane. Di$íci" &antener una istri'uci#n uni$or&e e 9u
Ma/or costo e operaci#n@ e'io a a"tas caías e presi#n Erosi#n e" euipo a'rasi#n. Ma/or costo e &anteni&iento. 4or&aci#n e 'ur'u