Estudio comparativo del diseño de reactores de mezcla completa: enfoque tradicional e integrado

Abstract

En el presente trabajo se hace un estudio comparativo entre el diseño integrado de reactores mezcla completa y el diseño tradicional. Primero se establece el algoritmo para la solución de problemas de programación no lineal con ecuaciones algebraica diferenciales (NLP-DAE), y luego se plantean todos los aspectos técnicos necesarios que describen el sistema, tales como criterios para el diseño de control, basados en la respuesta completa del sistema (error cuadrático integral) en conjunto con algunos aspectos de la respuesta (índice de disminución y sobremodulación). Para el diseño de procesos se utilizaron balances de materia y energía en estado transitorio, en conjunto con restricciones en la máxima temperatura permitida en los reactores, mínimo grado de conversión posible y relación entre la altura y el diámetro de los equipos. Se desarrolla e implementa el algoritmo de cálculo y se valida la metodología propuesta para el diseño de reactores mezcla completa comparando la simulación dinámica del sistema diseñado con los enfoques, y sometidos a incrementos de 10, 20 y 30% en la temperatura de entrada. Se demuestra en todos los casos que el diseño integrado presenta mejor desempeño que el diseño tradicional, su respuesta es mejor con un tiempo de asentamiento más rápido y un sobreimpulso menor.