Reactores ideales como una ilustración de la resolución de problemas de fenómenos de transporte en ingeniería
Autores: Laín, Santiago; Gandini, Mario A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Reactores ideales como una ilustración de la resolución de problemas de fenómenos de transporte en ingeniería
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Importancia
Reactores ideales
Ingeniería ambiental
Ecuaciones de gobernanza del flujo de masa
Conservación de la masa
Problemas transitorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Esta contribución tiene como objetivo enfatizar la importancia de los reactores ideales en el campo de la ingeniería ambiental y en la educación de los ingenieros correspondientes. La exposición presenta las ecuaciones de flujo másico que rigen los reactores ideales (reactores por lotes, de flujo completamente mezclado y de flujo pistón) como casos particulares derivados de la versión integral de la conservación de la masa de una especie química/biológica. En el caso de problemas transitorios y cinéticas simples, tales expresiones resultan en ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden que pueden resolverse analíticamente cuando son lineales. En este artículo, se muestra que cuando son no lineales, debido a la presencia de una reacción de cinética de segundo orden, también es posible una solución analítica, una situación que no se aborda en los libros de texto. Finalmente, los hallazgos anteriores se integran en una propuesta de enseñanza dirigida a ayudar a los estudiantes de pregrado a resolver de manera más eficiente los problemas de reactores ideales.
Descripción
Esta contribución tiene como objetivo enfatizar la importancia de los reactores ideales en el campo de la ingeniería ambiental y en la educación de los ingenieros correspondientes. La exposición presenta las ecuaciones de flujo másico que rigen los reactores ideales (reactores por lotes, de flujo completamente mezclado y de flujo pistón) como casos particulares derivados de la versión integral de la conservación de la masa de una especie química/biológica. En el caso de problemas transitorios y cinéticas simples, tales expresiones resultan en ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden que pueden resolverse analíticamente cuando son lineales. En este artículo, se muestra que cuando son no lineales, debido a la presencia de una reacción de cinética de segundo orden, también es posible una solución analítica, una situación que no se aborda en los libros de texto. Finalmente, los hallazgos anteriores se integran en una propuesta de enseñanza dirigida a ayudar a los estudiantes de pregrado a resolver de manera más eficiente los problemas de reactores ideales.