Caracterización dinámica de tiempos de residencia en un reactor de flujo pistón no ideal mediante trazadores pulsados y monitoreo en MATLAB

Resumen

Los reactores de flujo pistón (RFP) son ampliamente empleados en la industria química y constituyen un pilar fundamental en la formación de ingenieros, ya que permiten estudiar el comportamiento hidrodinámico de sistemas no ideales bajo condiciones controladas. Este trabajo presenta el diseño, construcción y caracterización experimental de un reactor de flujo pistón vertical a escala de laboratorio, complementado con una aplicación desarrollada en MATLAB App Designer para la adquisición y análisis en tiempo real de datos mediante sensores de caudal, conductividad y temperatura. Utilizando el método de trazador por pulso con soluciones de NaCl, se determinó la distribución de tiempos de residencia (DTR) en un rango de caudales de 1 a 15 L/min y concentraciones de 0,05 a 0,25 M. Los resultados confirman que, dentro de las condiciones estudiadas, el tiempo medio de residencia depende exclusivamente del caudal volumétrico, siendo independiente de la cantidad de trazador inyectado. Además, se obtuvo un modelo empírico racional que describe con alta precisión la relación inversa entre caudal y tiempo de residencia, facilitando estimaciones rápidas sin necesidad de nuevos ensayos. Más allá de su aporte técnico, esta propuesta constituye una herramienta pedagógica innovadora que integra experimentación física, automatización de bajo costo y procesamiento computacional, fortaleciendo competencias clave en estudiantes de ingeniería química y promoviendo una enseñanza activa, reproducible y alineada con los desafíos actuales de la educación superior. Este estudio se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible ODS 4 (Educación de calidad), ODS 9 (Industria, innovación e infraestructura) y ODS 12 (Producción y consumo responsables).