Diseño de reactores. Parte 12. Comportamiento de un trazador en un reactor continuo con mezcla completa.

Diseño de reactores. Parte 12. Comportamiento de un trazador en un reactor continuo con mezcla completa.

Este ejercicio está basado en ejercicios del capítulo 2 de Martínez y Rodríguez (2005).

Ctr = concentración del trazador dentro del reactor (mg/L)

Ctro = concentración del trazador en la entrada del reactor (mg/L)

Th = tiempo de residencia hidráulica (h)

V = volumen (L)

Qo = flujo de entrada (L/h)

Con entrada continua del trazador:

dCtr/dt=(Qo/V)*Ctro-(Qo/V)*Ctr               ec II-10a

Entrada continua sin trazador a partir de un reactor que ha alcanzado Ctro:

dCtr/dt=-(Qo/V)*Ctr                     ec II-10c

Se escribió un programa para MATLAB en el que se simula la entrada continua del trazador con una concentración Ctro. El programa consta de dos partes, una contiene las ecuaciones del modelo, trazador.m, y el otro contiene las instrucciones para la solución y graficación, ReactorContinuoMezcladoTrazador.m. El programa trazador.m contiene el siguiente código:

function dy=trazador(t, y)

Qo=123.15;   % flujo de entrada (m3/h)

V=5000; % volumen del reactor (m3)

Tro=500;    % concentracion de trazador en el flujo de entrada

if t>300    % despues de un tiempo de 300 se detiene la adicion de trazador

    Tro=0;

end

dy=zeros(1,1);  % vector columna de ceros, inicio

dy=(Qo/V)*(Tro-y);  % ecuacion II-10a

El programa ReactorContinuoMezcladoTrazador.m contiene, a su vez el código siguiente:

% comentarios

% no hay reaccion

% instrucciones para correr el programa:

[t, y]=ode45('trazador', [0, 600], 0);

% instrucciones para graficar los resultados:

plot(t, y)

xlabel('tiempo (h)')

ylabel('Concentracion del trazador (mg/L)')

grid

El gráfico que se genera al correr el programa ReactorContinuoMezcladoTrazador.m se puede ver en la Figura 13.

Figura 13. Gráfico generado con MATLAB que muestra la concentración de trazador que ingresa a un reactor con volumen de 5000m3, con un flujo de entrada de 123.15 m3/h y con una concentración Tro=500 mg/L. La simulación de entrada del trazador termina en la hora 300 y en ese momento el flujo de entrada ya no contiene trazador. La simulación sigue hasta que el trazador sale del tanque.

Bibliografía

Martínez D., Sergio A. y Miriam G. Rodríguez R.2005. Tratamiento de aguas residuales con MATLAB. Editorial Reverté. Universidad Autónoma Metropolitana. México, DF, México.