Desarrollo de una metodología para el cálculo de las limitaciones de transferencia de masa para una reacción catalítica en fase líquida en un reactor por lotes isotérmico

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dc.contributor.advisorBaldovino Medrano, Víctor Gabriel
dc.contributor.advisorCarrillo Moreno, Marcos Fernando
dc.contributor.advisorValderrama Zapata, Rodrigo
dc.contributor.authorSanabria Ardila, Luis Camilo
dc.contributor.authorRojas Salcedo, Diego Alejandro
dc.contributor.evaluatorGuerrero Chavez, Arlex
dc.contributor.evaluatorLopez Contreras, Yuly Fernanda
dc.date.accessioned2025-05-20T15:24:30Z
dc.date.available2025-05-20T15:24:30Z
dc.date.created2025-05-18
dc.date.issued2025-05-18
dc.description.abstractEl estudio de las propiedades de los sólidos catalíticos, inicia por su eficiencia desde el punto de vista químico, es decir, referida a la velocidad química de reacción, la cual debe estimarse en ausencia de limitaciones de transferencia de masa. Para lograrlo, es necesario que la concentración utilizada en la estimación de la velocidad de reacción, corresponda a la de los complejos de transición que se forman en los sitios activos del catalizador. Esto implica, que el ensayo catalítico debe llevarse a cabo bajo condiciones de operación que, proporcionen una velocidad de transferencia de masa lo suficientemente rápida para que no se formen perfiles de concentración dentro y fuera de las partículas catalíticas; lo que se denomina un proceso libre de limitaciones de transferencia de masa. En este contexto, el presente trabajo desarrolló una metodología detallada para evaluar el efecto de las limitaciones de transferencia de masa externas e internas, en una reacción catalítica heterogénea en fase líquida, llevada a cabo en un reactor por lotes agitado e isotérmico, utilizando como criterio el factor de efectividad que relaciona la velocidad de reacción aparente con la velocidad de reacción intrínseca. Además, esta metodología consideró el cálculo de las propiedades termodinámicas y de transporte del líquido, junto con las condiciones de operación del reactor, la cinética de reacción y la solución numérica de los modelos de transferencia de masa, enfatizando en sus consideraciones y aproximaciones. Finalmente, se evaluó el desempeño de los modelos de transferencia de masa, con un análisis de sensibilidad, variando el tamaño de partícula, la velocidad de agitación y la temperatura, en el caso de estudio seleccionado (Eterificación de glicerol por tert-butanol). Como resultado, se logró identificar que para el sistema analizado el factor de efectividad tanto interno como externo fueron más sensibles al cambio de diámetro de partícula que al cambio en la velocidad de agitación o la temperatura.
dc.description.abstractenglishThe study of catalytic solid properties begins with their efficiency from a chemical perspective, that is, concerning the chemical reaction rate, which must be estimated in the absence of mass transfer limitations. To achieve this, the concentration used in estimating the reaction rate must correspond to that of the transition complexes formed at the catalyst's active sites. This implies that the catalytic testing must be conducted under operating conditions that provide a sufficiently fast mass transfer rate to prevent the formation of concentration gradients inside and outside the catalytic particles a scenario referred to as a mass-transfer-limited-free process. In this context, the present work developed a detailed methodology to evaluate the effect of external and internal mass transfer limitations on a heterogeneous liquid-phase catalytic reaction carried out in an isothermal stirred batch reactor. The methodology used the effectiveness factor as a criterion, which relates the apparent reaction rate to the intrinsic reaction rate. Additionally, this approach considered the calculation of the liquid’s thermodynamic and transport properties, along with the reactor’s operating conditions, reaction kinetics, and the numerical solution of mass transfer models, emphasizing their assumptions and approximations. Finally, the performance of the mass transfer models was assessed through a sensitivity analysis by varying particle size, agitation speed, and temperature in the selected case study (glycerol etherification with tert-butanol). As a result, it was found that for the analyzed system, both the internal and external effectiveness factors were more sensitive to changes in particle diameter than to changes in agitation speed or temperature.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002192627
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Químico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45540
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectFactor de efectividad
dc.subjectTransferencia de masa
dc.subjectReacción catalítica
dc.subjectFase líquida
dc.subjectFase sólida
dc.subjectCatálisis heterogénea
dc.subjectCatalizador sólido
dc.subjectIsotérmico
dc.subjectAgitación
dc.subjectLimitaciones externas
dc.subjectLimitaciones internas
dc.subjectConcentración molar
dc.subject.keywordEffectiveness factor
dc.subject.keywordmass transfer
dc.subject.keywordcatalytic reaction
dc.subject.keywordliquid phase
dc.subject.keywordsolid phase
dc.subject.keywordheterogeneous catalysis
dc.subject.keywordsolid catalyst
dc.subject.keywordisothermal
dc.subject.keywordstirred
dc.subject.keywordexternal limitations
dc.subject.keywordinternal limitations
dc.titleDesarrollo de una metodología para el cálculo de las limitaciones de transferencia de masa para una reacción catalítica en fase líquida en un reactor por lotes isotérmico
dc.title.englishDevelopment of a methodology for calculating mass transfer limitations in a liquid-phase catalytic reaction in an isothermal batch reactor.
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dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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