Diseño de reactores. Parte 14. Degradación de un contaminante en un reactor tipo pistón.

Diseño de reactores. Parte 14. Degradación de un contaminante en un reactor tipo pistón.

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

Degradación de un contaminante en un reactor tipo pistón

En un reactor tipo pistón el sustrato se degrada o reacciona a lo largo de la longitud del reactor, de manera que la concentración del mismo, es diferente en cada punto del recorrido (x). En este caso se habla de tiempo de residencia hidráulico, mientras que en un reactor de mezcla completa es tiempo de reacción. Se elaboró un programa en MATLAB para modelar la concentración del sustrato a lo largo de un reactor de flujo pistón de 50 m de longitud, volumen de 5000 m3, área transversal 100m2, la concentración del contaminante en la entrada es de 500 mg/L (DQO) y el flujo de entrada es de 123.15 m3/h. Los valores de las constantes para una cinética de orden variable son k1=0.9965 y k2=0.0498. El programa resuelve la ecuación II-11.16b:

dS/dx=(A/Qo)*((k1*S)/(1+k2*S)           ec II-11.16b

El código del programa es el siguiente:

% flujopiston

function dy=flujopiston(x,y)

Qo=123.15;  % flujo de entrada (m3/h)

% L=50;   % logitud del reactor (m)

% V=5000; % volumen del reactor (m3)

A=100;  % area transversal del reactor (m2)

k1=0.9965;

k2=0.0498;

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

dy(1)=-(A/Qo)*((k1*y(1))/(1+k2*y(1)));    % ecuacion II-16b

Para ejecutarlo se escribieron las instrucciones en otro archivo, ReactorPiston.m, con las siguientes instrucciones:

% ReactorPiston

[x,y]=ode45('flujopiston', [0,50], 500);

plot(x,y,'k')

xlabel('longitud (m)')

ylabel('Se (DQO: mg/L')

grid

[x,y]

Figura 15. Gráfico de concentración de sustrato contra longitud del reactor generado con MATLAB.

Los resultados se despliegan en la ventana de comandos de MATLAB de la siguiente manera:

ans =

         0  500.0000

    1.2500  480.4887

    2.5000  461.0091

    3.7500  441.5638

    5.0000  422.1557

                .

                .

                .

   49.4674    0.0001

   49.7390    0.0001

   49.8043    0.0001

   49.8695    0.0001

   49.9348    0.0001

   50.0000    0.0001

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.