Resumen

Este estudio tuvo como propósito el diseño de los reactores de prepolimerización y polimerización de ácido poliláctico. Tal diseño incluye el desarrollo de los modelos cinéticos de estas reacciones, el dimensionamiento de la estructura general de estos y sus componentes principales, y la simulación del comportamiento de los fluidos en ambos reactores.

Se realizaron estudios cinéticos con datos secundarios, los cuales permitieron definir el proceso de producción y las condiciones de operación adecuadas. A través de la cinética de reacción se establecieron parámetros tales como el tiempo y el avance de reacción. Por su parte, se dimensionaron el reactor y los sistemas de agitación y de transmisión de calor. Para la simulación de los reactores de prepolimerización y polimerización se utilizó el software computacional COMSOL Multiphysics en el modo de aplicación de máquina rotatoria en 3D con un solucionador dependiente del tiempo. Se creó la geometría con los cálculos hechos del diseńo estructural de los reactores y se establecieron tanto el modelo matemático a emplear como las condiciones iniciales y de contorno.

La reacción de policondensación no catalizada de ácido L-láctico es de segundo orden, con una constante de velocidad de 0,1895 L/mol*h y la polimerización por rompimiento de anillo sigue un comportamiento de reacción de primer orden, con una constante de velocidad aparente de 0,4228 h^-1. Las velocidades máximas de los fluidos en agitación en los reactores simulados se obtuvieron en las regiones cercanas a las aspas, con velocidades de 3 m/s en el reactor de prepolimerización y 1 m/s en el de polimerización. Además, se visualizaron cambios en las viscosidades y los patrones de flujos y se determinó que en el segundo reactor la agitación es más homogénea que en el primero, aunque con velocidades más bajas.

• Materias:Biopolímeros Ingeniería de la producción Materiales Polimerización
• Subjects:Biopolymers Production engineering Materials Polymerization
• Palabras claves:Ciencia de materiales, Bioplásticos, Ácido poliláctico, PLA, Diseño de reactores, Prepolimerización, Cinética de polimerización, Dimensionamiento, Simulación
• Keywords:Materials science, Bioplastics, Polylactic acid, PLA, Reactor design, Prepolymerization, Polymerization kinetics, Sizing, Simulation