REACTORES

1. Ecuaciones de velocidad para
reacciones fluido-fluido

2. ●Ecuación de velocidad para reacciones instantáneas;
casos Ay B
A(en fase gaseosa) + bB(en fase líquida) 
productos
• Si CB no es tan alta:

3. • En el estado estacionario el caudal de B hacia el plano de
reacción será b veces mayor que el caudal de A hacia ese plano.
La velocidad de desaparición de A y B vendrá dada por:
A en la película gaseosa
B en la película líquida
Kag: coeficiente de transferencia de materia en la pelicula gaseosa
DAl y DBl : difusividades moleculares de A y B en la pelicula liquida.
A en la película líquida

4. • La relación entre pA y CA en la interfase está dada por
La Ley de Henry (G-L). (Ley de Nerst si se trata de L-L).
• En una película laminar el desplazamiento de una
sustancia se da solo por difusión:

5. Eliminando los valores desconocidos de X, Xo, PAi y CAi,
tenemos:
Combinando los dos últimos términos:
…(I)

6. Ordenamos el primer término:
Por kAL/HA :
):

7. Finalmente la expresión de la velocidad será:
Válida siempre que CB se haga cero dentro de la película

8. ●CASO ESPECIAL CUANDO LA RESISTENCIA DE LA
FASE GASEOSA SEA DESPRECIABLE
Para el caso:
Kag=oo y Pa=Pai
Si no existiera reacción: ‘Absorción pura’ Xo = X (no habria plano de rxn)
A partir de:

9. Entonces la velocidad máxima de transporte de materia:
Comparandolo con:
Se define el factor de incremento de la velocidad debido a la rxn instantánea
que actua produciendo un mayor gradiente de concentraciones, que es la
fuerza impulsora de la difusión:

10. Por tanto la velocidad para un rxn infinitamente rápida sin
resistencia en la fase gaseosa se podria expresar como:

11. ●Caso especial en que CB sea alta
 Si se eleva la concentración de B, es decir, si:
 implica que la zona de reacción se desplace hacia la
interfase y permanezca en ella.

12.  Quedando:
 En consecuencia, la resistencia de la fase gaseosa es la
controlante.
 Por eso un aumento de CB no cambia la velocidad global.

13.  Para determinar cuál forma debe utilizarse en cada caso
específico, se pueden hacer las siguientes estimaciones:
 Para el transporte de materia de un componente a través
de un líquido:
 resultando:
 A través de un gas:
 entonces, para el potencial del proceso, en unidades de
concentración:

14.  Sustituyendo estos valores en:
 se observa que cuando:
• se puede emplear la expresión simplificada de la
velocidad.
 Tener presente que esta expresión sólo permite estimar
órdenes de magnitud.
 La ausencia del coeficiente cinético pone en manifiesto que
la velocidad está controlada por el transporte de materia.
 Incluso aunque la resistencia de la película líquida sea la
controlante, si CB es suficientemente alta, la resistencia
controlante pasa a ser siempre la de la fase gaseosa.

15. El plano de reacción del caso A se extiende ahora a una
zona de reacción donde están presentes tanto A como B
. La reacción es lo suficientemente rápida para que esta
zona de reacción permanezca totalmente dentro de la
película liquida
La forma de la ecuación de velocidad en este caso es:

17. Para el caso en que CB no disminuye
apreciablemente dentro de la película líquida
puede considerarse constante en todos los
puntos. La reacción de segundo orden se
convierte en una pseudoreaccion de primer
orden.
La ecuación general se reduce a

19. La reacción es lo suficientemente lenta para
que alguna cantidad de A se difunda a través
de la película liquida y llegue al seño del fluido.
Aquí se tiene que utilizar la forma general de la
ecuación de la velocidad con sus tres
resistencias.

20. Aquí usamos la forma general de la ecuación
de velocidad con sus tres resistencias

21. ●Ecuación de velocidad para reacción lenta;
caso G
En este caso las dos películas y el seno del
líquido actúan como resistencias en serie y en
donde toda la reacción ocurre en el cuerpo
principal del liquido.

22. ●Ecuación de velocidad para reacción
lenta; caso G
Entonces la siguiente ecuación:
Se reduce a:

23. ●Ecuación de velocidad para reacción
infinitamente lenta; caso H
En este caso la resistencia a la transferencia de
masa es insignificante, las composiciones de A
y B son uniformes en el liquido y la velocidad
esta determinada únicamente por la reacción
química.

24. ●Ecuación de velocidad para reacción
infinitamente lenta; caso H
Entonces la siguiente ecuación:
Y se reduce a:

25. ●PARAMETRO DE CONVERSIÓN EN LA
PELÍCULA, MH
Para decidir si una reacción es rápida o
lenta nos fijamos en la unidad de la
superficie de interface gas-líquido,
suponemos que la resistencia de la fase
gaseosa es despreciable, y definimos un
parámetro de conversión en la película:

26. ●PARAMETRO DE CONVERSIÓN EN LA
PELÍCULA, MH
Si M > 1 la reacción se efectúa íntegramente en
la película, y el área de la superficie es el factor
controlante de la velocidad. Por el contrario, si
M < 1 no se efectúa la reacción en la película, y
el volumen global del líquido es el factor
controlante de la velocidad. De manera más
precisa, se ha encontrado que:
1 . Si M > 4 la reacción se efectúa en la película,
y tenemos los casos A, B, C, D.