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Equipo para la Enseñanza de Reactores Químicos

La familia Armfield CEXC es una gama de reactores químicos especialmente desarrollados para enseñar y demostrar los tipos de reactores químicos a estudiantes de Ingeniería Química. Reacciones químicas reales tienen lugar en los reactores y Armfield ha desarrollado una serie de reacciones representativas las cuales son fáciles y seguras de reproducir por los estudiantes en el laboratorio.

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CEXC

PRINCIPIOS DE PROCESO BÁSICOS
CEXC Equipo para la Enseñanza de Reactores Químicos – Versión 2

  • Nuevo equipo controlado por ordenador
  • Muchos más tipos de reactores
  • Características Mejoradas
  • Nuevo Reactor Batch Transparente

La familia Armfield CEXC es una gama de reactores químicos especialmente desarrollados para enseñar y demostrar los tipos de reactores químicos a estudiantes de Ingeniería Química. Reacciones químicas reales tienen lugar en los reactores y Armfield ha desarrollado una serie de reacciones representativas las cuales son fáciles y seguras de reproducir por los estudiantes en el laboratorio.

Especificación Para Pedidos

CEXC Equipo para la Enseñanza de Reactores Químicos
  • Unidad de servicio con mesa de trabajo independiente diseñada para proporcionar servicio para 5 reactores químicos diferentes:
    - Reactor Continuo de Tanque Agitado
    - Reactor Tubular
    - Reactor Batch Transparente
    - Reactor de Flujo Pistón
    - Reactor de Flujo Laminar
  • Controlado completamente por ordenador y facilita un software de enseñanza específico para cada reactor. Uso simple del interfaz para el usuario con el uso de ordenador (facilitado por el usuario) a través de puerto USB
  • 2 bombas peristálticas de alimentación con caudales variables independientes, 0-220 ml/min
  • Proporciona controlador PID de temperatura de agua caliente para mantener la temperatura del reactor
  • Completo con 2 termopares, una entrada para un tercer (usuario) termopar y un sensor de rango doble de conductividad
  • Un manual de instrucción completo con todos los detalles de operación y procedimientos de operación
CEMMkII Reactor Continuo de Tanque Agitado (CSTR)
  • Reactor continuo de tanque agitado a pequeña escala para el uso con la unidad de servicio CEXC
  • Volumen ajustable de 0.4-1.5l
  • El recipiente está equipado con un agitador de hoja cuadrada con velocidad variable
  • Construido de cristal de borosilicato y PVC, con un intercambiador de calor de serpentín de acero inoxidable y con deflectores desmontables
  • Puntos estratégicos para los sensores de temperatura y conductividad (proporcionados por el CEXC)

Capacidades de Demostración:

  • Efecto del tiempo de residencia en la conversión
  • Determinación de la constante de velocidad de reacción
  • Distribución del tiempo de residencia
  • Evaluación de las expresiones empíricas de velocidades a partir de los datos experimentales
  • Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción
  • Efecto del mezclado en la velocidad de reacción
  • Efecto de los caudales en la conversión
CETMkII Reactor Tubular
  • Reactor tubular a pequeña escala para el uso con la unidad de servicio CEXC capaz de demostrar el comportamiento de mayor escala
  • Los 20m de largo de serpentín del reactor está insertado en el tanque de acrílico transparente a través del cual el medio calefactor o enfriador es recirculado. El volumen del serpentín del reactor es de 0.4l
  • 2 intercambiadores de calor de serpentín llevan a los reactivos a alcanzar la temperatura de reacción de forma separada antes de que se mezclen y empiece la reacción
  • Puntos estratégicos para los sensores de temperatura y conductividad (proporcionados por el CEXC)

Capacidades de Demostración:

  • Determinación de la constante de velocidad de reacción
  • Investigación del efecto de la alimentación y caudales en la conversión
  • Demostración de la dependencia de la temperatura con la reacción y la velocidad de reacción
  • Determinación de la Distribución del tiempo de residencia
CEBMkIII Reactor Batch Transparente
  • Reactor Batch a pequeña escala para uso con la unidad de servicio CEXC diseñado para demostrar ambos modos de operación: Adiabático e isotermo (El accesorio CW17 es recomendado para el modo de operación isotermo)
  • 1l de volumen de trabajo
  • El reactor incorpora una camisa a través de la cual el agua caliente procedente del CEXC o el agua fría procedente del CW17 es recirculada. Un agitador de velocidad variable ayuda a la transferencia de calor a través del reactor
  • El recipiente está hecho de cristal para ofrecer completa visibilidad de los contenidos y permitir el uso de sustancias con color así ilustrar el proceso de a reacción
  • Puntos estratégicos para los sensores de temperatura y conductividad (proporcionados por el CEXC)

Capacidades de Demostración:

  • Efecto de la temperatura en la cinética de reacción
  • Efecto de la concentración en la conversión
  • Determinación de la ecuación de la velocidad de reacción y de la energía de activación a través de los balances de masa y de energía
  • Estudio de la variación de la temperatura para una reacción exotérmica
  • Uso de sustancias trazadoras con color para ilustrar el progreso de la reacción
CEY Reactor de Flujo Pistón
  • Reactor de flujo pistón a pequeña escala para el uso con la unidad de servicio CEXC, diseñado para demostrar la caracterización del modelo de flujo y la conversión en estado estacionario en un reactor relleno con dispersión axial
  • La columna del reactor es 1044mm de largo, con 1l de volumen de trabajo. Está relleno con bolas de vidrio de 3mm de diámetro
  • Un sistema de alimentación es proporcionado con el reactor el cual consiste en una válvula de inyección de 6 puertos montada sobe una plato base junto con la tubería de Teflón para conexiones con el reactor
  • El reactor está montado sobre una estructura vertical de acero pintado e incorpora un bloque para los sensores de conductividad y de temperatura procedentes del CEXC
  • Se puede llevar a cabo la visualización del flujo donde el progreso de la reacción puede ser monitorizado visualmente utilizando color
  • Reales reacciones pueden llevarse a cabo donde el progreso de la reacción es monitorizado utilizando el sensor de conductividad de la unidad de servicio CEXC y compararlo con la teoría

Capacidades de Demostración:

  • Caracterización del modelo de flujo en un reactor de flujo Pistón relleno con dispersión axial
  • Conversión en estado estacionario para una reacción química en un reactor tubular relleno
  • Comprender los principios de las técnicas trazadoras en la caracterización del modelo de flujo
  • Seguimiento visual de los experimentos con trazadores y de conversión utilizando color
CEZ Reactor de Flujo Laminar
  • Reactor de Flujo Laminar a pequeña escala para el uso con la unidad de servicio CEXC, diseñado para demostrar la caracterización del modelo de flujo y la conversión en estado estacionario en un reactor tubular
  • La columna del reactor es 1300mm de largo incluyendo dos difusores rellenos con bolas de vidrio en cada extremo de la columna, y con 400ml de volumen de trabajo
  • La columna del reactor está rodeada por una camisa con simples conexiones para el sistema de recirculación de agua fría
  • Un sistema de alimentación es suministrado con el reactor el cual incluye 2 amortiguadores de pulsaciones montados sobre una base, 2 botellas con serpentines de acero para recirculación de agua fría y tubería de Teflón para conexiones con el reactor
  • Los serpentines de acero inoxidable están insertados en las botellas de cristal para enfriar los contenidos
  • El reactor está montado sobre una estructura vertical de acero pintado e incorpora un bloque para los sensores de conductividad y de temperatura procedentes del CEXC
  • Se puede llevar a cabo la visualización del flujo donde el progreso de la reacción puede ser monitorizado visualmente utilizando color
  • Reales reacciones pueden llevarse a cabo donde el progreso de la reacción es monitorizado utilizando el sensor de conductividad de la unidad de servicio CEXC y compararlo con la teoría

Capacidades de Demostración:

  • Caracterización del modelo de flujo en un reactor de flujo Laminar
  • Conversión en estado estacionario para una reacción química en un reactor tubular
  • Comprender los principios de las técnicas trazadoras en la caracterización del modelo de flujo
  • Seguimiento visual de los experimentos con trazadores y de conversión

Características

  • Equipo compacto con mesa de trabajo independiente
  • Instrumentación para el seguimiento de las reacciones en tiempo real, eliminando así la inconveniencia y la inexactitud de las valoraciones
  • Reactores transparentes, así el estudiante puede seguir el estado de las reacciones
  • Uso de técnicas trazadoras con color en algunos tipos de reactores
  • Rentable, hasta 5 reactores comparten la misma unidad de servicio
  • Controlado por ordenador y registro de datos de serie
  • Seguro y destinado para estudiantes
  • 5 tipos de reactores diferentes están disponibles:
    – Reactor Continuo de Tanque Agitado (RCTA)
    – Reactor Tubular
    – Reactor Batch
    – Reactor de Flujo Pistón
    – Reactor de Flujo Laminar

Descripción Técnica

CEXC Unidad de Servicio de Reactores Químicos

El CEXC proporciona los servicios necesarios para llevar a cabo varios tipos de reacciones. Incluye un recirculador de agua caliente utilizado para controlar la temperatura de las reacciones, 2 botellas de cristal para contener los reactivos, 2 bombas peristálticas para bombear los reactivos a los reactores, software, sensores e instrumentación.

El equipo CEXC está totalmente controlado por ordenador, y es suministrado con un software el cual permite al usuario variar la velocidad de las bombas y los caudales, variar la potencia del calentador de agua caliente, variar el controlador de temperatura asegurando así que se alcancen temperaturas estables de reacción, encender y apagar la bomba del calentador de agua, así como controlar la velocidad de los agitadores usados en algunos de los reactores.

También facilita instrumentación para las medidas de temperatura y conductividad las cuales se visualizan en la pantalla del ordenador. Están incluidos dos termopares tipo – K, uno para controlar el agua caliente recirculada y el otro para controlar el contenido del reactor, más una entrada para un tercer termopar proporcionado por el usuario para trabajos de proyecto. 2 entradas para sensores de conductividad permiten trabajar en un amplio rango de trabajo. Armfield ha desarrollado un algoritmo para la reacción de saponificación (Hidróxido de sodio y Acetato de Etilo) la cual relaciona el grado de conversión de los reactivos con la conductividad eléctrica, permitiendo así el seguimiento del proceso utilizando el software.

La unidad de servicio incluye una posición para montar cualquier de los reactores que vayan a ser utilizados. Es posible el intercambio de los reactores de una manera fácil y rápida sin el uso de herramientas. Todos los accesorios en los reactores y en la unidad de servicio CEXC son de fijación rápida. Los reactores CEM, CET y CEB son totalmente fijados sobre la unidad de servicio. El CEY y CEZ son facilitados independientemente sobre un stand vertical para ser situados cerca del a Unidad de Servicio CEXC.

La unidad de servicio CEXC proporciona el espacio necesario para colocar las 2 botellas de cristal estándares de 2.5l donde estarán contenidos los reactivos. Todo esto aporta seguridad de uso, de modo que las botellas pueden ser rápidamente cerradas y trasladadas según sea necesario para su seguridad. Dos botellas de 2.5l son también suministradas con el equipo. Como alternativa, para experimentos más extensos, botellas más grandes pueden ser situadas en el suelo o en la mesa de trabajo del equipo.

El CEXC necesita un ordenador para operarlo. El ordenador no es suministrado por Armfield y tiene que tener espacio para conectar un puerto USB y operar con Windows como sistema de operación (32 bits).

Software

Un completo software para la enseñanza es facilitado con la unidad de servicio CEXC para todos los reactores químicos de Armfield. Con cada reactor se facilita un programa separado, y cada programa contiene una selección de ejercicios y experimentos para llevar a cabo. Los detalles de cada software son específicos de cada experimento, pero en general las siguientes interfaces están disponibles:

  • Todas las temperaturas y caudales son visualizadas en la representación diagramática del equipo
  • Las velocidades de las bombas son controladas utililizando los botones de arriba/abajo o simplemente escribiendo el valor del caudal. Los caudales aparecerán visualizados en ml/min y serán utilizados para posteriores cálculos. Estos valores pueden ser calibrados por el usuario para más precisión
  • La temperatura del agua caliente es establecida simplemente introduciendo la temperatura deseada en el controlador de temperatura PID (Proporcional Integral Derivativo)
  • Gráficos sofisticados pueden ser representados. Comparaciones entre datos recogidos en diferentes experimentos pueden ser visualizados al mismo tiempo
  • Todos los datos recogidos por los sensores son registrados en formato de hojas de cálculo
  • Procesado de los valores medidos para obtener valores calculados
  • Las muestras de datos (medidos y calculados) pueden ser guardados o exportados directamente a Microsoft Excel
  • Los datos de los sensores pueden ser representados independientemente del registro de datos. Está representación puede ser con gráficos de barras, o simplemente una visualización gráfica del historial (útil para el control de la estabilidad de la temperatura antes de cualquier toma de datos)
  • Imágines de presentación están disponibles para dar una visión general de cómo funciona el software, el equipo, los procedimientos y la teoría asociada. Esto es reforzado por el apartado ‘Help’ donde se puede encontrar información más detallada y orientación

Reactors

CEMMkII Reactor Continuo de Tanque Agitado (CSTR)

El reactor continuo de tanque agitado es probablemente el más común encontrado en la industria. El CEMMkII de Armfield es una versión de demostración a escala pequeña para su uso en la enseñanza. Es extremadamente flexible en su uso y puede ser operada de forma continua o discontinua. El volumen del reactor es ajustable entre 0.4-1.5l por medio de un conducto ajustable de acero inoxidable, permitiendo mantener dentro del reactor diferentes volúmenes y así investigar diferentes tiempos de residencia. El sensor de temperatura y de conductividad (facilitados con la Unidad de servicio C EXC) pueden ser colocados en el recipiente del reactor. Un serpentín de acero inoxidable es usado para controlar la temperatura en el reactor a través del recirculador de agua caliente proporcionado por el CEXC (o por el recirculador de agua fría CW17). Se incluye un agitador de velocidad variable (controlado por CEXC) junto con deflectores para mejorar el mezclado. CEMMkII utiliza la reacción de saponificación y gracias a la medición de la conductividad mide el progreso de la reacción. También utiliza la técnica trazadora con entrada escalón para obtener la distribución del tiempo de residencia.

Capacidades de Demostración del CEMMkII:

  • Efecto en la conversión del tiempo de residencia 
  • Determinación de la constante de velocidad de reacción 
  • Distribución del tiempo de residencia
  • Evaluación de expresiones empíricas de velocidad gracias a los datos experimentales
  • Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción
  • Efecto del mezclado en la velocidad de reacción
  • Efecto del caudal en la conversión alcanzada en la reacción

Cuando en uso CEMMkII forma parte del CEXC. Cuando está separado del CEXC, las dimensiones para su almacenaje son 350mm de alto, 250mm de ancho, 300mm de profundidad.

CETMkII Reactor Tubular

El Reactor Tubular de Armfield se presenta en forma de tubo enrollado en espiral alrededor de un soporte de acrílico el cual está encerrado en una tanque transparente. El agua a una temperatura controlada (a través del CEXC) es circulada dentro del tanque, y esto mantiene los reactivos a una temperatura constante. Los reactivos son bombeados al reactor tubular de forma separada a através de conectores de fácil sujeción montados en la tapa y son precalentados en serpentines de acero inoxidable en el agua del tanque antes de ser mezclados e inyectados en el serpentín del reactor.

Los sensores de la unidad de servicio CEXC son insertados en el tanque, en el caso del sensor de temperatura, o en la salida del reactor, en el caso del sensor de conductividad. El reactor CETMkII utiliza la reacción de saponificación junto con el registro de la conductividad para medir el progreso de la reacción.

Demostración de las Capacidades del CETMkII

  • Determinación de la constante de velocidad de reacción
  • Investigación del efecto de la alimentación en la conversión
  • Demostración de la dependencia de la reacción y de la constante de la velocidad de reacción con la temperatura
  • Determinación de la distribución del tiempo de residencia
  • Estudio del efecto del caudal en la conversión

Cuando está en uso el CETMkII está completamente contenido en el CEXC. Cuando está separado del CEXC, las condiciones de almacenaje son 500mm de altura, 250mm de ancho, 300mm de profundidad.

CEBMkIII Transparent Batch Reactor

El reactor Batch Transparente es un recipiente de cristal de doble camisa con un volumen de trabajo de 1l, y con un agitador de velocidad variable. Agua caliente procedente del CEXC o agua fría procedente del CW17 puede ser recirculada a través de la camisa del reactor cuando se requiere un control de temperatura, manteniendo los contenidos del reactor a temperatura constante.

Conectores localizados en la tapa del reactor permiten que los sensores de temperatura y de conductividad proporcionados por el CEXC puedan se fijados y así poder seguir el progreso de reacciones importantes como la reacción de saponificación. El reactor opera en 2 modos, Adiabático e Isotérmico (nota: La reacción en modo Isotérmico requiere el uso del CW17 como accesorio si se quiere trabajar a temperaturas más bajas de la temperatura ambiente especialmente en ambientes donde las temperaturas son altas.
En modo Isotérmico, el uso de tintes permite poder seguir el progreso de la reacción por medio del cambio de color en los diferentes grados de conversión alcanzados.

Capacidades de Demostración:

  • Determinación de la constante de velocidad de reacción
  • Investigación del efecto de la concentración de la alimentación en la velocidad de reacción 
  • Investigación del efecto de la temperatura en la conversión
  • Seguimiento visual de las reacciones químicas
  • Estudio de la variación de temperatura de una reacción exotérmica en modo de operación Adiabático
CEY Reactor de Flujo Pistón

El CEY Reactor de Flujo Pistón demuestra la caracterización del Flujo Pistón por medio del uso de técnicas trazadoras con perturbaciones a la entrada del reactor (entrada escalón y de pulso) y la conversión en estado estacionario para una reacción de segundo orden. El reactor consiste en una columna tubular de acrílico transparente rellena de bolas de vidrio y montada sobre un stand de acero. Un premezclador estático en la parte de debajo de la columna a la entrada del reactor, proporciona un premezclado de los reactivos antes de entrar en el reactor y mejora la distribución del flujo.

Los sensores de temperatura y de conductividad procedentes del CEXC son fijados en el bloque de acrílico transparente montado en la parte de arriba del stand. Los reactivos son inyectados en el reactor por las bombas peristálticas del CEXC utilizando tubería de Teflón. Una válvula de inyección de 6 puertos montada en la unidad de servicio CEXC es utilizada para proporcionar los cambios escalón y de pulso a la entrada del reactor en los experimentos de caracterización del flujo.

Los experimentos que utilizan técnicas trazadoras y de conversión pueden ser demostrados y seguidos visualmente. El registro de datos de conductividad permite al estudiante aplicar la teoría de caracterización de modelos de flujo y compararla con los resultados experimentales.

Demostración de las Capacidades del CEY:

  • Determinación de la distribución del tiempo de residencia
  • Estudio de la respuesta del reactor a diferentes perturbaciones a la entrada del reactor: pulso y cambio escalón 
  • Efecto de la velocidad del flujo y de la concentración de la alimentación en la determinación del modelo de flujo
  • Demostración del modelo de flujo en el reactor junto con la comparación con el modelo teórico
  • Determinación de la conversión en estado estacionario de una reacción de segundo orden
  • Efecto del caudal y la concentración del alimento en la conversión en estado estacionario
  • Demostración visual de la respuesta del reactor con el uso de técnicas trazadoras con color
  • Seguimiento visual de la conversión en estado estacionario para una reacción química
CEZ Reactor de Flujo Laminar

El Reactor de Flujo Laminar de Armfield es un reactor tubular de acrílico transparente montado en una stand de acero, que incorpora 2 difusores rellenos de bolas de vidrio en cada extremo de la columna. En la entrada del reactor existe un premezclador estático de acrílico transparente que proporciona un premezclado de los reactivos antes de entrar a la columna y mejora la distribución del flujo.

Incluye 2 botellas de cristal que contienen en su interior 2 intercambiadores de calor de serpentín. Las botellas de alimentación son colocadas en el canal facilitado por la unidad de servicio CEXC. Los intercambiadores de calor son utilizados para enfriar los reactivos antes de ser bombeados al reactor. Una camisa de agua fría alrededor de la columna mantiene el contenido del reactor a una temperatura constante para así alcanzar las características requeridas por el flujo laminar. Es necesario el suministro de agua fría con controlador de temperatura como por ejemplo el CW17 de Armfield. Un bloque de acrílico transparente montado sobre el stand sujeta los sensores de temperatura y de conductividad del CEXC. Los reactivos son alimentados al reactor a través de las bombas peristálticas de CEXC, utilizando tubería de Teflón. 2 amortiguadores de pulsaciones son utilizados para suavizar el flujo. Experimentos utilizando técnicas trazadoras y de conversión pueden ser demostrados y seguidos visualmente. El registro de datos de conductividad permite al estudiante aplicar la teoría de caracterización de los modelos de flujo y compararla con los resultados experimentales.

Demostración de las Capacidades del CEZ:

  • Determinación de la distribución del tiempo de residencia
  • Estudio de la respuesta del reactor a un cambio escalón a la entrada
    Efecto de la velocidad del flujo y de la concentración de la alimentación en la determinación del modelo de flujo
  • Efecto de la temperatura en la caracterización del modelo de flujo laminar
  • Demostración del modelo de flujo en el reactor junto con la comparación con el modelo teórico
  • Determinación de la conversión de una reacción de segundo orden en estado estacionario
  • Efecto del caudal y la concentración del alimento en la conversión en estado estacionario
  • Demostración visual de la respuesta del reactor utilizando técnicas trazadoras y del flujo laminar
  • Seguimiento visual de la conversión en estado estacionario para una reacción química

Acccessorios Opcionales

CW-17 Unidad de Circulación de Agua fría

CW17 es una unidad de circulación de agua fría con controlador de temperatura que puede ser utilizada con cualquiera de los reactores para proporcionarles agua a temperaturas más bajas de la ambiente. La temperatura del agua es controlada por un termostato ajustable montado sobre el CW17. De manera alternativa, puede ser usada como congelador de banco de hielo para proporcionar agua a temperaturas cercanas al punto de congelación.

Accesorios Esencials

CEXCCEMMkIICETMkIICEBMkIIICEYCEZ
Almenos 1 reactor como accesorio CEXC CEXC CEXC CEXC CEXC
Windows PC     CW17 (para Operación Isotérmica)   CW17

Requisitos

Suministro eléctrico:

CEXC-A: 230V 1ph 50Hz 10A
CEXC-B: 115V 1ph 60Hz 20A
CEXC-G: 230V 1ph 60Hz 10A

Accesorios

  • CW-17-A
  • CW-17-G*

*Versión CW-17-G tiene transformador 3kVA opcional disponible para dar cabida a 120V / 1 fase / 60Hz. Si requiere esta opción por favor especifique en el pedido.

Especificaciones de Transporte

  CEXC: CEMMkII: CETMkII: CEBMkIII: CEY: CEZ:
Volumen: 0.4m³ 0.1m³ 0.1m³ 0.1m³ 0.5m³ 0.5m³
Peso bruto: 40kg 10kg 10kg 15kg 22kg 22kg

Dimensiones Totales

Alto: 0.50m
Ancho: 1.00m
Largo: 0.50m

Códigos para pedidos

CEXC-A: 220-240V 1ph 50Hz 10A
CEXC-B: 120V 1ph 60Hz 10A
CEXC-G: 220-240V 1ph 60Hz 10A
CW-17-A: 220-240V 1ph 50Hz 13A
CW-17-G: 220-240V 1ph 60Hz 13A
CEM-MkII    
CET-MkII    
CEB-MkIII    
CEY    
CEZ