Guia 1 Analisis de Flujo en Un Reactor Continuo Completamente Mezclado

UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC FACULTAD FACULTAD DE CIENCIAS CI ENCIAS AMBIENTALES AM BIENTALES PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL LABORATORIO LABORATORIO DE TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES GUIA DE LABORAT LA BORATORIO ORIO 1. TITULO  Análisis de flujo de un reactor continuo completamente completamente mezclado 2.

OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL  Analizar el comportamiento de un reactor reactor continuo completamente mezclado. 

2.2 



OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar los tipos de reactores de flujo continuo empleados normalmente. Estudiar el comportamiento de los reactores en ausencia y presencia de aireadores mecánicos.

3. INTRODUCCIÓN Un reacto reactorr es un recipi recipient ente e o tanque tanque donde donde ocurre ocurren n reaccio reacciones nes físico físico-qu -quími ímicas cas y/o biolóicas. Ejemplos de reactores en el tratamiento de aua potable son las unidades de coaulación! las de desinfección! etc. " en el tratamiento de aua residual los tanques de aireación aireación de lodos acti#ados! acti#ados! las launas launas de o$idación! o$idación! las unidades unidades anaerobias! anaerobias! etc. El flujo puede ser discontinuo o intermitente y continuo% el proceso puede ocurrir con o sin aitación. En el flujo discontinuo se llena el reactor y se suspende el flujo! dejando que ocurra el proceso proceso por un tiempo tiempo determinado! determinado! lueo se e$traen e$traen los productos y se repite el ciclo. ciclo. &eneralmente se tiene aitación para lorar una buena mezcla de los reactantes. A este este tipo de reactores se les conoce como batc'! por tandas o por coc'adas. (u uso en el tratamiento de aua no es muy práctico a menos que el #olumen a tratar sea peque)o! pero pueden ser muy *tiles a ni#el de pruebas de laboratorio o en e$periencias en plantas piloto. En el flujo continuo un caudal + está constantemente entrando a la unidad y dependiendo del #olumen de la misma se tendrá un tiempo de retención teórico determinado. ,e acuerdo con el tipo de mezcla que se d! se pueden tener los dos e$tremos flujo completamen completamente te mezclado mezclado y flujo a pistón! pistón! a los cuales se les denomina denomina flujos ideales0 ideales0 o se puede presentar una situación intermedia entre estos dos e$tremos! lo que se conoce como flujo no ideal% además puede tenerse la presencia de zonas muertas y de cortos circuitos. circuitos. ,e acuerdo acuerdo a la #elocidad #elocidad con que ocurran las reacciones reacciones serán serán de primer! primer! seundo! orden y el resultado total de lo que ocurre en el reactor se puede conocer  mediante un balance de masa alrededor del mismo. (i se requieren estudiar solamente

las características 'idráulicas se debe eliminar la #ariable de la tasa de reacción usando sustancias que no reaccionan con el aua y se puedan medir en el efluente. En este e$perimento se analizan aspectos 'idráulicos referentes a los reactores de flujo continuo de mezcla completa! en los cuales una partícula que entra es inmediatamente dispersada en toda la masa líquida por la presencia de mezcla tanto trans#ersal como lonitudinal! siendo la concentración en el efluente iual a la concentración presente en el reactor. 1ara estudiar el comportamiento 'idráulico de cada uno de los elementos del fluido es necesario conocer la distribución de sus períodos de retención. Esto puede 'acerse marcando estos elementos con una sustancia que no reaccione con el líquido! ni sedimente y sea fácilmente detectable! a la cual se le denomina trazador. 2ay dos formas de aplicación de los trazadores la dosis instantánea y la dosis continua. En la primera una cantidad determinada de trazador es areada rápidamente a la entrada del reactor! en la seunda el trazador se comienza a dosificar de forma continua por un tiempo suficiente 'asta que la concentración en el reactor se estabilice en un má$imo y lueo se suspende abruptamente. En un reactor completamente mezclado la cur#a de concentración de trazador en el efluente es característica y se encuentra en la bibliorafía. 1ara el estudio de las cur#as de trazadores se 'an desarrollado diferentes modelos tales como el modelo simplificado de 3olf-4esnic5 y el análisis de la tendencia de la cur#a! los cuales tratan de cuantificar los tipos de flujo que se presenten en un reactor.

4.

MATERIALES, INSUMOS Y REACTIVOS Rea!"#$ Ma!e%"a& I'()*$ (olución de trazador azul de metileno0 Aitador 6omba peristáltica Unidad de mezcla completa 1ecera0 Espectrofotómetro 7ubos de ensayo 1robeta de 8 litro

+.

REGLAS DE SEGURIDAD

+.1 A)& -e *e!"&e'$ Utilizar uantes de neopreno! lentes de seuridad! pec'era de #inilo! camisa mana lara! mascarillas con cartuc'os para #apores oránicos y metylaminas. . 

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PROCEDIMIENTO

9lene de aua el reactor completamente mezclado una probeta de 8 litro0! mida e$actamente el #olumen 'asta el rebose. :oloque la aitación.

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

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



:alibre la bomba para que de un caudal tal que se produzca un tiempo de retención de ;< minutos y comience a bombear a la unidad. =ida el #olumen de una solución concentrada de azul de metileno necesario para producir una concentración de >< m/l y aruela rápidamente al reactor dosis instantánea0. Anote el tiempo de inicio del e$perimento y tome una muestra del efluente a tiempo <. 7ome muestras del efluente ? ml0 cada ? minutos por un período iual a ? #eces el tiempo de retención o 'asta que la concentración se estabilice. ,urante los primeros cinco minutos es con#eniente tomar muestras cada minuto0. :'equee el caudal cada 8? minutos.  A partir de una solución de ?< m/l prepare patrones de >< nm. 9ea la absorbancia de las muestras y determine su concentración.

.1.1 E(/)e*a

0.

CLCULOS, TABLAS Y CUESTIONARIO.

0.1 C&)&$( ,eterminar los cálculos pertinentes para poder realizar la cur#a de calibración :oncentración #s. Absorbancia0

0.1.2 Ta&a Tabla 1. Datos Obtenidos para la curva de Calibración

Concentración mg/L

Absorbancia

50 40 30 20 10 5

Tabla 2. Absorbancia de las muestras tomadas del reactor Durante la experiencia.

Muestra

Tiempo (min)

1

0

2

1

3

2

4

3

5

4

6

5



6

!

7

"

8

10

9

11

10

12

11

13

12

Absorbancia

Tabla 3. Datos del Reactor Caudal L/seg Volue! "l#

0.1.3 C)e(!"$'a%"$ a0 Elabore la cur#a de concentración #s tiempo. b0 :alcule el tiempo de retención promedio c0 2aa el análisis de 3olf-4esnic5 d0 2aa el análisis de la tendencia de la cur#a e0 B(e cumple el comportamiento esperado de flujo completamente mezcladoC

.

B"&"$5%a67a

=E7:A9D  E,,".Ineniería de auas residuales. Folumen I Editorial =c &raG 2ill. Espa)a! 8HH?. 9A1EA! =iuel 4iola. 7ratamiento de auas industriales auas de proceso y residuales. =arcombo! 8HH. 1E4EJ! A.!  7orres! 1. @<<0. E#aluación del comportamiento 'idrodinámico como 'erramienta para optimización de reactores anaerobios de crecimiento en medio fijo. 4e#ista Dacultad de Ineniería Uni#ersidad de Antioquia! >?0! @K-><. 4L=E4L 4LMA(! Mairo Alberto. 7ratamiento de auas residuales! teoría y principios de dise)o. 6ootá! :L! Escuela :olombiana de Inenieros! @<<>. 4A=A92L! 4ubens (ette% 6E974NO! ,omino Mimnez% ,E 9L4A! Dederico. 7ratamiento de auas residuales. 4e#ert! 8HH<.