Reactores homogéneos: Definición y Tipos

Los reactores químicos son piezas fundamentales dentro de los procesos industriales, ya que son equipos en donde se llevan a cabo procesos químicos que permiten convertir reactivos de bajo costo (por lo general) en sustancias o elementos de mucho más valor y aprovechables a nivel industrial y comercial. Una de las tareas del ingeniero químico es entender, diseñar y trabajar con reactores químicos.

Reactores homogéneos de mezcla completa
En los reactores homogéneos se llevan a cabo reacciones químicas en una sola fase. Imagen de stallkamp

Los reactores homogéneos forman parte de una de las tantas clasificaciones que se le otorga a los reactores químicos, y que se centra en las fases que están involucradas en un proceso químico específico a llevarse a cabo dentro del reactor. En este artículo definiremos a los reactores homogéneos y a los principales tipos de reactores homogéneos.

Tabla de contenidos

Clasificación de los reactores químicos

Como comentábamos en el artículo conceptos básicos de reactores químicos, los reactores químicos pueden clasificarse de diferentes formas, y una de ellas es de acuerdo a las fases que se encuentran presentes en la reacción que se lleva a cabo dentro del reactor. Esta clasificación divide a los reactores químicos en:

  • Reactores homogéneos
  • Reactores heterogéneos

A continuación, definiremos a los reactores homogéneos:

Reactores homogéneos

Reactor homogéneo en planta industrial
Reactor homogéneo en planta industrial. Imagen de m77

Podemos definir a los reactores homogéneos como:

Un reactor homogéneo es aquel reactor químico en el cual se lleva a cabo una reacción química que está presente en una sola fase (puede ser un gas o un líquido).

La operación más simple de los reactores homogéneos es la reacción de un solo reactivo en una fase presente dentro del equipo. Sin embargo, estos reactores pueden operar con una mezcla de reactivos, siempre y cuando se encuentren todos en la misma fase. Para ello, se crean soluciones o mezclas homogéneas de reactivos que reaccionarán dentro del equipo a las condiciones de operación adecuadas para el proceso.

La mezcla de los reactivos puede llevarse a cabo dentro del reactor homogéneo o antes de ingresar al reactor (una vez dentro del equipo la reacción se inicia, por lo general, con un cambio de temperatura).

En los reactores homogéneos pueden estar presentes inicialmente otras especies químicas que no son los reactivos, como por ejemplo, catalizadores y especies inertes. Claro está, que todas estas especies químicas deben encontrarse en la misma fase.

Tipos de reactores homogéneos

Los reactores homogéneos pueden presentarse principalmente en tres tipos de reactores, los cuales son los siguientes:

  • Reactores intermitentes o batch: Los reactores intermitentes son aquellos reactores químicos en los cuales las reacciones se realizan dentro del equipo en un tiempo determinado y sin presentar intercambio de masa con los alrededores. Estos reactores operan en estado no estacionario o transitorio.
  • Reactores de mezcla completa: Los reactores de mezcla completa son tanques agitados en donde se realiza la reacción química. Operan en estado estacionario y presentan intercambio de masa con sus alrededores, y homogeneidad en cualquier punto del tanque.
  • Reactores de flujo pistón: En los reactores de flujo pistón, a diferencia de los de mezcla completa, la composición de los reactivos va variando según su posición dentro del reactor. Operan en estado estacionario y presentan intercambio de masa con los alrededores.

Como podemos observar, los reactores homogéneos son bastante versátiles y muy utilizados en muchos procesos químicos a nivel industrial.

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