UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
EFICIENCIA GLOBAL DE UNA TORRE DE DESTILACIÓN
PRESENTADO A: •
Ing. SANABRIA PÉREZ, Elías
POR: • • • •
CASTILLO ZEVALLOS, Eveling BAUTISTA PALIAN, Erick USURIAA TRINI!A!, C"n#$ia VARAS %A%ANI, L&'(eri
ALUMNOS DEL X SEMESTRE HUANCAYO – PERÚ
)
201 *N!ICE RESU%EN.................... RESU%EN........................................ ........................................ ....................................... ....................................... ............................... ........... + INTRO!UCCIN....................................................................................................I.
OBETIVOS OBETIVOS..... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... ............... .............. ..../ / ).) OBETIVO ENERAL................. ENERAL..................................... ........................................ ................................. ........................... ................ / ).0 OBETIVOS ESPEC*1ICOS...................... ESPEC*1ICOS.......................................... ........................................ .................................... ................/ /
II. %ARCO %ARCO TERICO.. TERICO....... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............... .................... ............ 2 0.) ANTECE!ENTES.............. ANTECE!ENTES.................................. ....................................... ....................................... ...................................... .................. 2 0.0 %ARCO CONCEPTUAL.................................... CONCEPTUAL........................................................ ................................ .......................... .............. 2 0.0.) !es#ilaci3n......................... !es#ilaci3n............................................. .......................................................... ............................................... ......... 2 0.0.0 Ti45s 6e 6es#ilaci3n7..................... 6es#ilaci3n7......................................... ........................................ .....................................8 .................8 0.0.+ Ti45s 6e c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n.................... 6es#ilaci3n........................................ ....................................)0 ................)0 0.0.- Princi4ales Princi4ales c5(45nen#es 6e &na c5l&(na 6e 6es#ilaci3n............. 6es#ilaci3n.................. ......)+ .)+ 9: O4eraci3n O4eraci3n 9;sica 9;sica " #er(in5 #er(in5l5gí l5gía.... a......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... ............).......)0.0./ Princi4i5s Princi4i5s 6e !es#ilaci3n............................. !es#ilaci3n..................................................... ...................................... ................ ..)2 )2 0.0.2 El 6iagra(a 6el 4&n#5 6e e9&llici3n.................................................... e9&llici3n.................................................... )2 0.0.<
V5la#ili6 5la#ili6a6 a6 rela#iva rela#iva..... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............... ................)8 ......)8
0.0.8
E=&ili9r E=&ili9ri5 i5 Lí=&i65> Lí=&i65>V Va45r.... a45r......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................... ...............)8 ....)8
0.0.? APLICACIONES IN!USTRIALES............................................................0) III.
PARTE ARTE E@PERI%E E@PERI%ENT NTAL... AL........ .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... ............. ................... ...................0< ........0<
+.) %ETO!OLO*A7.......... %ETO!OLO*A7.............................. ....................................... ................................................ ........................................ ........... 0< +.+ !ESCRIPCIN !EL %O!ULO !E INTERCA%BIA!OR INTERCA%BIA!OR !E CALOR7........ CALOR7............. .........0< ....0< +.- PROCE!I%IENTO PROCE!I%IENTO E@PERI%ENT E@PERI%ENTAL..................................... AL...............................................................08 ..........................08 IV. IV.
CLCUL CLCULOS OS REALIZA REALIZA!OS. !OS...... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .............. ........... ..0? 0?
-.) !ATOS !ATOS OBTENI!OS........................... OBTENI!OS.............................................. ....................................... ......................................0? ..................0? V. !ISCUSI !ISCUSIN N !E RESUL RESULTA!OS...... A!OS........... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................... ..................... ............ ..+ + VI.
CONCLUSION CONCLUSIONES.. ES....... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ............. .....+) +)
VII.
BIBLIOR BIBLIORA1*A A1*A.... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... .............+0 .........+0
VIII. ANE@OS... ANE@OS....... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ...............++ ..........++ 0
RESU%EN En el sig&ien#e in5r(e 6e 6es#ilaci3n se #&v5 c5(5 59De#iv5 6e#er(inar la eciencia gl59al 6e &na #5rre 6e 6es#ilaci3n la c&al se reali'3 en el la95ra#5ri5 6e 54eraci5nes " 4r5ces5s &ni#ari5s &ni#ari5s FLOPU: 6e la ac&l#a6 6e Ingeniería G&í(ica 6e la UNCP. Para la eH4eri(en#aci3n se &s5 el (36&l5 6e 6es#ilaci3n =&e #iene 2 4la#5s, &n c5n6en c5n6ensa sa65r 65r " &n re$er re$ervi6 vi65r, 5r, 4ara 4ara la ali ali(e (en#a n#aci3 ci3n n se &s5 &s5 al cal6er cal6er5 5 4ara 4ara 4r54inarle 4r54inarle va45r, el c&al c5ns#a 6e &n =&e(a65r =&e es#; c5nec#a65 al 9al3n 6e gas F4r54an5:, el ag&a s&(inis#ra6a al cal6er5 es i(4&lsa6a 45r &na 95(9a. Para el in#erca(9i5 6e cal5r se &#ili'3 &n in#erca(9ia65r 6e cal5r 6e 4lacas. Se encen6i3 la cal6era " se es4er5 a =&e la 4resi3n es#e en - 4si 4ara 456er e(4e e( 4e'a 'arr c5n c5n la 6es# 6es#il ilac aci3 i3n, n, &#il &#ili' i'an an65 65 ) 95#e 95#ell llas as 6e ce cerv rve' e'a a C&'= C&'=&e &ea a F!5ra6a: 6e 20 (L 59#eniJn65se ) L 6e 6es#ilaci3n FK$isk":. Una ve' c5ncl&i6a la 6es#ilaci3n se 4r5ce6i3 a reali'ar el 9alance 6e (a#eria " calc&lar la eciencia 6el 6es#ila65r, 59#enien65 &na eciencia 6e )/-/.
+
INTRO!UCCIN La 6es#ilaci3n es el (J#565 6e se4araci3n 6e s&s#ancias =&í(icas 4&ras, (;s an#ig&5 e i(45r#an#e =&e se c5n5ce. La J45ca (;s ac#iva 6e es#a ;rea 6e inves#igaci3n &e en #5rn5 a l5s a5s <. N5 59s#an#e, $5" en 6ía es &n ;rea 6e inves#igaci3n relevan#e, c5n &na gran ac5gi6a #an#5 en el ;(9i#5 in6&s#rial c5(5 en el &niversi#ari5. La 6es#ilaci3n es la se4araci3n 6e &na (e'cla lí=&i6a 45r va45ri'aci3n 4arcial 6e la (is(a la racci3n va45ri'a6a se c5n6ensa " se rec&4era c5(5 lí=&i65. La 5r(a 6e 6es#ilaci3n (;s an#ig&a es la =&e se reali'a 4ara 59#ener 9e9i6as alc5$3licas, c5(5 en n&es#ra eH4eri(en#aci3n 6es#ila(5s cerve'a 4ara la 59#enci3n 6e K$isk". Así, al calen#ar &na (e'cla =&e c5n#iene ag&a " alc5$5l, l5s c5(45nen#es (;s livian5s, en es#e cas5 el alc5$5l, se c5ncen#ran en el 6es#ila65. Las c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n, ele(en#5s &#ili'a65s 4ara llevar a ca95 es#e 4r5ces5, s5n el res&l#a65 6e la ev5l&ci3n #ecn5l3gica en la =&e se $ace eHac#a(en#e l5 (is(5 s3l5 =&e 6e &na (anera (;s eca'. La 6es#ilaci3n se a4lica en casi #56a la in6&s#ria =&í(ica. Mis#3rica(en#e, el gran in#erJs en la 6es#ilaci3n 4r5viene 6e la in6&s#ria 6el 4e#r3le5 4ara 59#ener el c5(9&s#i9le =&e &sa(5s $a9i#&al(en#e, 5 #an#5s 5#r5s 6eriva65s c5(5 l5s 4l;s#ic5s. El 4r5ces5 6e 6es#ilaci3n es &n6a(en#al en la ela95raci3n 6e n&(er5s5s 4r56&c#5s in6&s#riales, a&n=&e sin 6&6a es la in6&s#ria 4e#r5=&í(ica, el ;rea in6&s#rial en la c&al el 4r5ces5 6e 6es#ilaci3n a6=&iere &na (a"5r i(45r#ancia. -
I.
OBETIVOS
).) OBETIVO ENERAL !e#er(inar la eciencia gl59al 6e &na #5rre 6e 6es#ilaci3n. ).0 OBETIVOS ESPEC*1ICOS
Calc&lar el n(er5 6e 4la#5s #e3ric5s.
Reali'ar el 9alance 6e (asa gl59al 6e la 6es#ilaci3n.
/
II.
%ARCO TERICO
0.) ANTECE!ENTES Castellanos, Melissa; Torres, Omar &Quezada, Dania (201 :, reali'ar5n &n
re45r#e 6e la95ra#5ri5 6e !es#ilaci3n en la Universi6a6 6e C$i$&a$&a , 1ac&l#a6 6e Ciencias G&í(icas. Reali'ar5n la 6es#ilaci3n 6e ag&a " e#an5l , $acien65 + c5rri6as c5n 2 re4e#ici5nes 6e ca6a &n5, #enien65 c5(5 in#erval5s l5s #ie(45s 6e ), 0, +, -, / " 2 (ins ca6a c5rri6a se reali'5 #enien65 &na c5ncen#raci3n 6e e#an5l 6e )7) 07) " +7). Para s& la95ra#5ri5 e(4lear5n &n e=&i45 6e 6es#ilaci3n (arca Ar(el6 UOP+ el c&al c&en#a c5n &na c5ns5la =&e a"&6a a (ani4&lar el e=&i45 6e 6es#ilaci3n. En s& eH4eri(en#aci3n #a(9iJn &sar5n &n rerac#3(e#r5 (arca Zeiss 4ara (e6ir las c5ncen#raci5nes 6e la ca9e'a " c5la 6el 6es#ila65. Llegar5n a la c5ncl&si3n 6e =&e eHis#en 65s 4&n#5s 6e e9&llici3n 6is#in#5s Fag&a " e#an5l:, 45r l5 #an#5 aseg&ran =&e 59servar5n el en3(en5 6e la se4araci3n 45r 6ierencias 6e #e(4era#&ras 6e e9&llici3n, "a =&e ca6a &n5 6e l5s c5(4&es#5s 6e la (e'cla #ienen 65s 4&n#5s 6e se4araci3n 6is#in#5s 0.0 %ARCO CONCEPTUAL
0.0.) !es#ilaci3n La 6es#ilaci3n es &na #Jcnica =&e n5s 4er(i#e se4arar (e'clas, c5(n(en#e lí=&i6as, 6e s&s#ancias =&e #ienen 6is#in#5s 4&n#5s 6e e9&llici3n. C&an#5 (a"5r sea la 6ierencia en#re l5s 4&n#5s 6e e9&llici3n 6e las s&s#ancias 6e la (e'cla, (;s eca' ser; la se4araci3n 6e s&s c5(45nen#es es 6ecir, l5s c5(45nen#es se 59#en6r;n c5n &n (a"5r gra65 6e 4&re'a. La #Jcnica c5nsis#e en calen#ar la (e'cla $as#a =&e Js#a en#ra en e9&llici3n. En es#e (5(en#5 l5s va45res en e=&ili9ri5 c5n el lí=&i65 se enri=&ecen en el 2
c5(45nen#e 6e la (e'cla (;s v5l;#il Fel 6e (en5r 4&n#5 6e e9&llici3n:. A c5n#in&aci3n l5s va45res se 6irigen $acia &n c5n6ensa65r =&e l5s enría " l5s 4asa a es#a65 lí=&i65. El lí=&i65 6es#ila65 #en6r; la (is(a c5(45sici3n =&e l5s va45res " 45r l5 #an#5, c5n es#a sencilla
54eraci3n $a9re(5s c5nseg&i65
enri=&ecer el lí=&i65 6es#ila65 en el c5(45nen#e (;s v5l;#il F1ig&ra ):. P5r c5nsig&ien#e, la (e'cla =&e =&e6e en el (a#ra' 6e 6es#ilaci3n se $a9r; enri=&eci65 en el c5(45nen#e (en5s v5l;#il.
1ig&ra ) El &n6a(en#5 #e3ric5 6e es#a #Jcnica 6e se4araci3n se 9asa en la le" 6e !al#5n " en la le" 6e Ra5&l#. A 4ar#ir 6e es#as le"es 6e 4&e6e 6e6&cir =&e si #ene(5s &na (e'cla lí=&i6a en e=&ili9ri5 c5n s& va45r, la racci3n (5lar 6e ca6a c5(45nen#e 6e la (e'cla en es#a65 gase5s5 >4ara &n lí=&i65 6e c5(45r#a(ien#5 i6eal> es#; relaci5na65 c5n las 4resi5nes 6e va45r 6e l5s c5(45nen#es 4&r5s " c5n las racci5nes (5lares 6e l5s (is(5s en es#a65 lí=&i65 (e6ian#e la sig&ien#e eH4resi3n7 0
Y i=
Pi X i
∑ Pi X i 0
Y i Fracciónmolar de cadacomponenteen la fase gaseosa =
X i= Fracción molar decada componente enla fase líquida
<
0
Pi Presiónde vapor de cadacomponente puro =
A 4ar#ir 6e es#a eH4resi3n se 6e6&ce =&e el va45r en e=&ili9ri5 c5n &na (e'cla lí=&i6a es#a enri=&eci65 en el c5(45nen#e (;s v5l;#il. EHis#en 6is#in#5s #i45s 6e 6es#ilaci3n, sien65 l5s (;s &#ili'a65s $5" en 6ía7 la 6es#ilaci3n sencilla, la 6es#ilaci3n racci5na6a, la 6es#ilaci3n a vací5 " la 6es#ilaci3n 9aD5 a#(3sera iner#e. A c5n#in&aci3n se c5(en#ar;n 9reve(en#e s&s 4ar#ic&lari6a6es " s&s 4rinci4ales &#ili6a6es. La acili6a6 6e la se4araci3n 4&e6e 6e#er(inarse (e6ian#e el c5nce4#5 6e v5la#ili6a6 rela#iva, =&e se 6ene c5(5 la relaci3n en#re la c5(45sici3n 6el c5(45nen#e A en el va45r " en el lí=&i65 6ivi6i6a en la relaci3n 6e la c5(45sici3n 6e 5#r5 c5(45nen#e 6e reerencia en la ase va45r " el lí=&i65 así7 α AB=
y A / x A y i / x i
coni≠A
C&an65 el val5r n&(Jric5 6e la v5la#ili6a6 rela#iva es (a"5r a ), la se4araci3n es ac#i9le. Ma" =&e #ener en c&en#a =&e es#e 4ar;(e#r5 es &n val5r =&e varía c5n la c5ncen#raci3n, a&n=&e 4ara sis#e(as 9inari5s =&e 4&e6an ser (56ela65s c5n la le" 6e Ra5&l# la variaci3n es (&" 45ca a 4resi3n c5ns#an#e. En la g&ra se (&es#ran alg&nas c&rvas 6e e=&ili9ri5 4ara 6ieren#es val5res 6e v5la#ili6a6es rela#ivas.
8
0.0.0 Ti45s 6e 6es#ilaci3n7 A. Destilación sencilla Es el #i45 (;s 9;sic5 6e 6es#ilaci3n en el =&e el cicl5 eva45raci3n> c5n6ensaci3n s5la(en#e se reali'a &na ve'. A c5n#in&aci3n se (&es#ra &n e=&i45 (56el5 4ara reali'ar &na 6es#ilaci3n sencilla.
La 6es#ilaci3n
sencilla se
4&e6e &#ili'ar 4ara7 > Se4arar &n s3li65 6e &n lí=&i65 v5l;#il > Se4arar (e'clas 6e lí=&i65s (isci9les 6e 5r(a ecien#e sie(4re " c&an65 l5s 4&n#5s 6e e9&llici3n 6e l5s c5(45nen#es 6e la (e'cla 6ieran al (en5s en )C. > P&ricar &n c5(4&es#5 lí=&i65 > !e#er(inar el 4&n#5 6e e9&llici3n n5r(al 6e &n lí=&i65. B. Destilación Fraccionada En es#e #i45 6e 6es#ilaci3n l5s cicl5s 6e eva45raci3n " c5n6ensaci3n se re4i#en varias veces a l5 larg5 6e la c5l&(na 6e racci5na(ien#5. Es &n #i45 6e 6es#ilaci3n (&c$5 (;s ecien#e =&e la 6es#ilaci3n sencilla " 4er(i#e se4arar s&s#ancias c5n 4&n#5s 6e e9&llici3n (&" 4r3Hi(5s. A c5n#in&aci3n se (&es#ra &n e=&i45 es#;n6ar 4ara reali'ar &na 6es#ilaci3n racci5na6a.
?
El e=&i45 en esencia es si(ilar al &#ili'a65 4ara reali'ar &na 6es#ilaci3n sencilla c5n la n5ve6a6 6e =&e en#re el (a#ra' 6e 6es#ilaci3n " la ca9e'a 6e 6es#ilaci3n se c5l5ca &na c5l&(na 6e racci5na(ien#5. Las c5l&(nas 6e racci5na(ien#5 4&e6en ser 6e 6is#in#5s #i45s 4er5 en general c5nsis#en en &n #&95 6e vi6ri5 c5n a9&l#a(ien#5s 5 &n rellen5 en s& in#eri5r 65n6e se 4r56&cen l5s s&cesiv5s cicl5s 6e eva45raci3n " c5n6ensaci3n 6e la (e'cla a 4&ricar 45r 6es#ilaci3n. La ecacia 6e es#e #i45 6e 6es#ilaci3n 6e4en6e 6el n(er5 6e 4la#5s #e3ric5s 6e la c5l&(na, l5 =&e es#; en &nci3n 6el #i45 " la l5ngi#&6 6e la (is(a. Una 6es#ilaci3n racci5na6a se &#ili'a $a9i#&al(en#e 4ara se4arar ecien#e(en#e lí=&i65s c&"5s 4&n#5s 6e e9&llici3n 6ieran en (en5s 6e )C. C&an#5 (en5r sea la 6ierencia en#re l5s 4&n#5s 6e e9&llici3n 6e l5s c5(45nen#es 4&r5s, (;s 4la#5s #e3ric5s 6e9e c5n#ener la c5l&(na 6e racci5na(ien#5 4ara c5nseg&ir &na 9&ena se4araci3n.
C. Destilación al vaco )
Un lí=&i65 en#ra en e9&llici3n c&an65 al calen#arl5 s& 4resi3n 6e va45r se ig&ala a la 4resi3n a#(5sJrica. En &na 6es#ilaci3n a vací5 la 4resi3n en el in#eri5r 6el e=&i45 se $ace (en5r a la a#(5sJrica c5n el 59De#5 6e =&e l5s c5(45nen#es 6e la (e'cla a se4arar 6es#ilen a &na #e(4era#&ra ineri5r a s& 4&n#5 6e e9&llici3n n5r(al. Una 6es#ilaci3n a vací5 se 4&e6e reali'ar #an#5 c5n &n e=&i45 6e 6es#ilaci3n sencilla c5(5 c5n &n e=&i45 6e 6es#ilaci3n racci5na6a. Para ell5, c&al=&iera 6e l5s 65s e=&i45s $er(J#ica(en#e cerra65 se c5nec#a a &n sis#e(a 6e vací5 >#r5(4a 6e ag&a 5 95(9a 6e vací5 6e (e(9rana 5 acei#e> a #ravJs 6e la sali6a la#eral 6el #&95 c5lec#5r ac56a65.La 6es#ilaci3n a vací5 se &#ili'a 4ara 6es#ilar a &na #e(4era#&ra ra'5na9le(en#e 9aDa 4r56&c#5s (&" 45c5 v5l;#iles 5 4ara 6es#ilar s&s#ancias =&e 6esc5(45nen c&an65 se calien#an a #e(4era#&ras cercanas a s& 4&n#5 6e e9&llici3n n5r(al. Un #i45 6e 6es#ilaci3n a vací5 (&" &#ili'a65 en &n la95ra#5ri5 =&í(ic5 es la !"#$%&#'()* &%+#+%&(#. Es#e #i45 6e 6es#ilaci3n se reali'a en e=&i45s c5(4ac#5s c5(erciales 6en5(ina65s genJrica(en#e &%+#"#$%&!, " se &sa 4ara eli(inar c5n ra4i6e' el 6is5lven#e 6e &na 6is5l&ci3n en la =&e se enc&en#ra 4resen#e &n s5l 45c5 v5l;#il $a9i#&al(en#e a #e(4era#&ras 4r3Hi(as a la #e(4era#&ra a(9ien#e, c5n l5 =&e se (ini(i'a el riesg5 6e 6esc5(45sici3n 6el 4r56&c#5 6e in#erJs =&e =&e6a en el (a#ra' 6e 6es#ilaci3n. A c5n#in&aci3n se (&es#ra &n es=&e(a 6e &n r5#ava45r #í4ic5.
))
D- Destilación !a"o atmos#era inerte És#a 6es#ilaci3n se eec#a en &n e=&i45 $er(J#ica(en#e cerra65 en el =&e el aire a#(5sJric5 se $a s&s#i#&i65 45r &n gas iner#e c5(5 el ni#r3gen5 5 arg3n, (e6ian#e el &s5 6e &na línea 6e vací5 c5nec#a6a a &na &en#e 6e gas iner#e. Es#e #i45 6e 6es#ilaci3n se &#ili'a c&an65 alg&n5 6e l5s c5(45nen#es 6e la (e'cla a 6es#ilar es sensi9le a alg&n5 6e l5s c5(45nen#es 6el aire a#(5sJric5 4rinci4al(en#e 5Hígen5 5 va45r 6e ag&a> 5 4ara 59#ener 6is5lven#es 4&r5s c5(4le#a(en#e an$i6r5s #ras &n 4r5ces5 6e seca65 &#ili'an65 agen#es =&í(ic5s. Inc5r45ra65 en el (a#erial 65cen#e 6e es#e c&rs5 $a" &n vi6e5 #i#&la65 Q6es#ilaci3n en c&"a 4ri(era 4ar#e se 6escri9e 6e 5r(a 6e#alla6a el 4r5ce6i(ien#5 eH4eri(en#al 4ara reali'ar &na 6es#ilaci3n sencilla " en la seg&n6a se (&es#ran l5s 5#r5s #i45s 6e 6es#ilaci3n 6e 5r(a res&(i6a, resal#an65 s&s 4ec&liari6a6es res4ec#5 a la 6es#ilaci3n sencilla. A6e(;s, el al&(n5 456r; visi5nar 5#r5 vi6e5 rela#iv5 a #Jcnicas 6e 6es#ilaci3n =&e se 5c&4a 6el r5#ava45r. El r5#ava45r es &n a4ara#5 (&" &#ili'a65 en l5s la95ra#5ri5s =&í(ic5s " se $ace reerencia a Jl en 5#r5s ví6e5s 6e es#e c&rs5 c5(5 l5s 6e6ica65s a eH#racci3n lí=&i65>lí=&i65 " a cr5(a#5graía 45r c5nsig&ien#e, an#es 6e visi5nar es#5s vi6e5s sería (&" rec5(en6a9le =&e el al&(n5 $&9iese visi5na65 el 6e6ica65 al r5#ava45r.
0.0.+ Ti45s 6e c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n Ma" vari5s #i45s 6e c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n, ca6a &na 6isea6a 4ara &n 6e#er(ina65 #i45 6e se4araci3n " ca6a &na 6iere 6e la 5#ra en #Jr(in5s 6e c5(4leDi6a6. Una (anera 6e clasicar las c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n es 59servar c3(5 54eran. P5r #an#5 #ene(5s7 C5l&(nas !atc$
C5l&(nas c5n#in&as
La elecci3n 6e &n5 & 5#r5 #i45 6e 6es#ilaci3n 6e4en6e a (en&65 6e la clase )0
6e in6&s#ria " 6e la can#i6a6 a 4r5cesar. C&an65 se #ra#a 6e 6es#ilar gran6es v5l(enes, las 54eraci5nes c5n#in&as s5n las (;s c5nvenien#es. En ca(9i5, c&an65 las can#i6a6es s5n (;s 4e=&eas, c5(5 es el cas5 en la in6&s#ria ali(en#icia,
alc5$5lera,
ar(acJ&#ica,
6e
=&í(ica
na
Fa6i#iva,
ar5(a#i'an#e:, 5 6e las (&" es4eciali'a6as, se 4reere la 6es#ilaci3n !atc$. % Columnas !atc$
En &na 54eraci3n !atc$, la ali(en#aci3n a la c5l&(na es in#r56&ci6a 45r l5#es. Es#5 es, la c5l&(na se carga c5n &n l5#e " es en#5nces c&an65 se lleva a ca95 el 4r5ces5 6e 6es#ilaci3n. C&an65 el 59De#iv5 6esea65 es alcan'a65, se in#r56&ce el sig&ien#e l5#e 6e ali(en#aci3n. B.
Columnas continuas
En c5n#ras#e c5n el #i45 an#eri5r 6e c5l&(nas, &na c5l&(na c5n#in&a reci9e &n &D5 6e ali(en#aci3n c5n#in&5. N5 5c&rren in#err&4ci5nes a (en5s =&e se 4resen#en 4r59le(as c5n la c5l&(na 5 en l5s alre6e65res 6e las &ni6a6es 6e 4r5ces5. S5n ca4aces 6e (aneDar gran6es can#i6a6es 6e (a#erial 4ri(a " s5n las (;s c5(&nes 6e l5s 65s #i45s. En el 4resen#e #ra9aD5, s5l5 ser; &#ili'a65 es#e #i45 6e c5l&(nas Ti'os
de
Columnas
Continuas
Las c5l&(nas c5n#in&as 4&e6en ser c5nvenien#e(en#e clasica6as 6e ac&er65 a7 a:La na#&rale'a 6el &D5 6e ali(en#aci3n =&e se es#; 4r5cesan657
C5l&(nas 9inarias 7 el &D5 6e ali(en#aci3n c5n#iene s5l5 65s c5(45nen#es )+
C5l&(na (&l#ic5(45nen#e 7 el &D5 6e ali(en#aci3n c5n#iene (;s 6e 65s c5(45nen#es
9:El n(er5 6e &D5s 6e 4r56&c#5s =&e 45sea7
C5l&(na (&l#i4r56&c#57 c5l&(na =&e #iene (;s 6e 65s &D5s 6e 4r56&c#5s.
c: L5s
6is45si#iv5s
in#ern5s7
C5l&(na 6e 4la#5s 7 65n6e 4la#5s 6e vari5s 6ise5s s5n &sa65s 4ara (aneDar el lí=&i65, 6e (anera =&e se 4r5vee &n (eD5r c5n#ac#5 lí=&i65>va45r, " 45r #an#5 &na (eD5r se4araci3n
C5l&(na 6e rellen57 65n6e en l&gar 6e 4la#5s, se &san rellen5s 4ara acen#&ar el c5n#ac#5 lí=&i65>va45r.
0.0.- Princi4ales c5(45nen#es 6e &na c5l&(na 6e 6es#ilaci3n Las c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n c5ns#an 6e vari5s c5(45nen#es, ca6a &n5 es &sa65 "a sea 4ara #ranserir energía cal5ríca 5 #ranserir (a#eria. Una #í4ica c5l&(na 6e 6es#ilaci3n c5n#iene l5s sig&ien#es c5(45nen#es Fen#re 4arJn#esis va la #er(in5l5gía en inglJs:7
Un ar(a'3n ver#ical 65n6e #iene l&gar la se4araci3n 6e l5s c5(45nen#es 6el lí=&i65
C5(45nen#es in#ern5s 6e la c5l&(na #ales c5(5 4la#5s F tras: "5 e(4a=&e#a6&ras F 'ac)in*s: =&e se &san 4ara 4r5(5ver la se4araci3n 6e c5(45nen#es
Un e9&lli65r Fre!oiler : =&e 4r5vee la va45ri'aci3n necesaria 4ara el 4r5ces5 6e 6es#ilaci3n
Un c5n6ensa65r Fcondenser :=&e se &sa 4ara enriar " c5n6ensar el va45r salien#e 6e la 4ar#e s&4eri5r 6e la c5l&(na
Un #an=&e 6e re&D5 Fre+u drum: =&e (aneDa el va45r c5n6ensa65 )-
=&e viene 6e la 4ar#e s&4eri5r 6e la c5l&(na 6e (anera =&e el lí=&i65 Fre&D5: 4&e6a ser recirc&la65 a la c5l&(na a: El ar(a'3n ver#ical al5Da l5s 6is45si#iv5s in#ern5s " D&n#5 c5n el c5n6ensa65r " el re$ervi65r, c5ns#i#&"en la c5l&(na 6e 6es#ilaci3n. Un es=&e(a 6e &na &ni6a6 6e 6es#ilaci3n #í4ica 6e ali(en#aci3n si(4le " 65s &D5s 6e 4r56&c#5s es (5s#ra65 a9aD57
1ig&ra 0. C5l&(na 6e 6es#ilaci3n " s&s c5(45nen#es
9: O4eraci3n 9;sica " #er(in5l5gía
La (e'cla lí=&i6a =&e ser; 4r5cesa6a es c5n5ci6a c5(5 &D5 6e ali(en#aci3n " es#e es in#r56&ci65 &s&al(en#e en &n l&gar cercan5 a la 4ar#e cen#ral 6e la c5l&(na en &n 4la#5 c5n5ci65 c5(5 4la#5 6e ali(en#aci3n. El 4la#5 6e ali(en#aci3n 6ivi6e la c5l&(na en 65s secci5nes7 &na s&4eri5r F6e enri=&eci(ien#5 5 rec#icaci3n: " &na ineri5r F6e e(459reci(ien#5:. El &D5 6e ali(en#aci3n 6escien6e en la c5l&(na 65n6e es rec5gi65 en la 4ar#e s&4eri5r en el re$ervi65r.
)/
1ig&ra ).0. Par#e ineri5r 6e c5l&(na 6e 6es#ilaci3n c: Se s&(inis#ra cal5r al e9&lli65r 4ara generar va45r. La &en#e 6e cal5r 4&e6e ser &n &D5 a6ec&a65, a&n=&e en la (a"5ría 6e 4lan#as =&í(icas, Js#e es n5r(al(en#e va45r. En renerías, la &en#e 6e cal5r 4&e6e ser l5s &D5s 6e sali6a 6e 5#ras c5l&(nas. El va45r se eleva en el re$ervi65r " es rein#r56&ci65 6en#r5 6e la &ni6a6 en la 4ar#e ineri5r 6e la c5l&(na. El lí=&i65 =&e se re(&eve 6el re$ervi65r es c5n5ci65 c5(5 4r56&c#5 6e 5n65 5 si(4le(en#e, 5n65. 6: El va45r se eleva en la c5l&(na, " sale en la 4ar#e s&4eri5r 6e la &ni6a6, " es enria65 45r el c5n6ensa65r. El lí=&i65 c5n6ensa65 es al(acena65 en &n c5n#ene65r c5n5ci65 c5(5 #an=&e 6e re&D5. Alg5 6e es#e lí=&i65 es 6ev&el#5 a la 4ar#e s&4eri5r 6e la c5l&(na " es l5 =&e se c5n5ce c5(5 re&D5. El lí=&i65 c5n6ensa65 =&e re(5vi65 6el sis#e(a es c5n5ci65 c5(5 6es#ila65 5 4r56&c#5 6e ca9e'a.
1ig&ra +. Par#e s&4eri5r 6e c5l&(na 6e 6es#ilaci3n )2
0.0./ Princi4i5s 6e !es#ilaci3n La se4araci3n 6e c5(45nen#es 6e &na (e'cla lí=&i6a (e6ian#e 6es#ilaci3n 6e4en6e 6e las 6ierencias 6e l5s 4&n#5s 6e e9&llici3n 6e l5s c5(45nen#es in6ivi6&ales.
A6e(;s,
6e4en6ien65
6e
las
c5ncen#raci5nes
6e
l5s
c5(45nen#es 4resen#es, la (e'cla lí=&i6a #en6r; 6ieren#es carac#erís#icas 6e s& 4&n#5 6e e9&llici3n. En c5nsec&encia, el 4r5ces5 6e 6es#ilaci3n 6e4en6e 6e las carac#erís#icas 6e 4resi3n 6e va45r 6e las (e'clas lí=&i6as. A.
-resión de va'or e!ullición
La 4resi3n 6e va45r 6e &n lí=&i65 a &na #e(4era#&ra 4ar#ic&lar es &na 4resi3n 6e e=&ili9ri5 eDerci6a 45r las (5lJc&las salien65 " en#ran65 a la s&4ercie 6el lí=&i65. Ci#e(5s alg&n5s 4&n#5s i(45r#an#es 6e la 4resi3n 6e va45r7
La en#ra6a 6e energía eleva la 4resi3n 6e va45r.
La 4resi3n 6e va45r es#; relaci5na65 c5n la e9&llici3n.
Un lí=&i65 $ierve c&an65 s& 4resi3n 6e va45r ig&ala la 4resi3n circ&n6an#e.
La acili6a6 c5n =&e &n lí=&i65 $ierve 6e4en6e 6e s& v5la#ili6a6.
Lí=&i65s c5n al#as 4resi5nes 6e va45r Flí=&i65s v5l;#iles: e9&llir;n a #e(4era#&ras ineri5res.
La 4resi3n 6e va45r " 45r #an#5 el 4&n#5 6e e9&llici3n 6e &na (e'cla lí=&i6a 6e4en6e 6e las can#i6a6es rela#ivas 6e l5s c5(45nen#es en la (e'cla.
La 6es#ilaci3n 5c&rre a ca&sa 6e las 6ierencias en la v5la#ili6a6 6e l5s c5(45nen#es en la (e'cla lí=&i6a.
0.0.2 El 6iagra(a 6el 4&n#5 6e e9&llici3n )<
El 6iagra(a 6el 4&n#5 6e e9&llici3n (&es#ra c5(5 varían las c5(45sici5nes 6e e=&ili9ri5 6e l5s c5(45nen#es 6e &na (e'cla lí=&i6a c5n la #e(4era#&ra a &na 4resi3n 6e#er(ina6a. C5nsi6ere c5(5 eDe(4l5 6e &na (e'cla lí=&i6a =&e c5n#iene 0 c5(45nen#es FA " B:, &na (e'cla 9inaria. Es#e #iene el 6iagra(a 6e 4&n#5 6e e9&llici3n =&e se (&es#ra en la gr;ca
1ig&ra -. !iagra(a 6e 4&n#5 6e e9&llici3n El 4&n#5 6e e9&llici3n 6e A es el =&e c5rres45n6e c&an65 la racci3n (5lar 6e A es ). El 4&n#5 6e e9&llici3n 6e B es el =&e c5rres45n6e c&an65 la racci3n (5lar 6e A es . En es#e eDe(4l5, A es el c5(45nen#e (;s v5l;#il " 45r #an#5 #iene &n 4&n#5 6e e9&llici3n (en5r =&e el 6e B. La c&rva s&4eri5r en el 6iagra(a es lla(a6a la c&rva 6el 4&n#5 6e r5cí5 (ien#ras =&e &na es lla(a6a la c&rva 6el 4&n#5 6e 9&r9&Da. El 4&n#5 6e r5cí5 es la #e(4era#&ra al c&al el va45r sa#&ra65. El 4&n#5 6e 9&r9&Da es la #e(4era#&ra al c&al el lí=&i65 c5(ien'a a $ervir. La regi3n arri9a 6e la c&rva 6el 4&n#5 6e r5cí5 (&es#ra la c5(45sici3n 6e e=&ili9ri5 6el va45r s59recalen#a65 (ien#ras la regi3n 6e9aD5 6e la c&rva 6el 4&n#5 6e 9&r9&Da (&es#ra la
c5(45sici3n 6e e=&ili9ri5 6el lí=&i65
s&9enria65. )8
P5r eDe(4l5, c&an65 &n lí=&i65 s&9enria65 c5n racci3n (5lar 6e A .F4&n#5 A: es calen#a65, s& c5ncen#raci3n 4er(anece c5ns#an#e $as#a alcan'ar el 4&n#5 6e 9&r9&Da F4&n#5 B:, 45r l5 =&e e(4ie'a a e9&llir. El va45r ev5l&ci5na 6&ran#e la e9&llici3n $as#a alcan'ar la c5(45sici3n 6e e=&ili9ri5 6a6a 45r el 4&n#5 C, a4r5Hi(a6a(en#e 65n6e la racci3n (5lar 6e A es .8. Es#5 es a4r5Hi(a6a(en#e / (;s ric5 en A =&e el lí=&i65 5riginal. La 6ierencia en#re las c5(45sici5nes 6e lí=&i65 " va45r es la 9ase 6e las 54eraci5nes 6e 6es#ilaci3n.
0.0.< V5la#ili6a6 rela#iva
La v5la#ili6a6 rela#iva es la (e6i6a 6e la 6ierencia 6e las v5la#ili6a6es en#re 0 c5(45nen#es, " 45r #an#5 6e s&s 4&n#5s 6e e9&llici3n. In6ica c&an ;cil 5 6iícil 4&e6e res&l#ar la se4araci3n. La v5la#ili6a6 rela#iva 6el c5(45nen#e i c5n res4ec#5 al c5(45nen#e " es#; 6eni65 c5(57
!5n6e7 i racci3n (5lar 6el c5(45nen#e i en el va45r i racci3n (5lar 6el c5(45nen#e " en el lí=&i65
!e es#a (anera, si la v5la#ili6a6 rela#iva en#re 65s c5(45nen#es es 9as#an#e cercana a &n5, in6ica =&e #ienen carac#erís#icas 6e 4resi3n 6e va45r 9as#an#e si(ilares. Es#5 signica =&e #ienen 4&n#5s 6e e9&llici3n 9as#an#e si(ilares " 45r #an#5, ser; 6iícil se4arar l5s 65s c5(45nen#es (e6ian#e 6es#ilaci3n. )?
0.0.8 E=&ili9ri5 Lí=&i65>Va45r
Las c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n s5n 6isea6as 9asa6as en las 4r54ie6a6es 6el 4&n#5 6e e9&llici3n 6e l5s c5(45nen#es 6e las (e'clas sien65 se4ara6as. P5r #an#5 l5s #a(a5s, 4ar#ic&lar(en#e al#5s, 6e las c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n es#;n 6e#er(ina65s 45r la in5r(aci3n e=&ili9ri5 lí=&i65>va45r FELV: 6e las (e'clas.
Curvas e.uili!rio l.uido/va'or (3
La in5r(aci3n 6e ELV a 4resi3n c5ns#an#e es 59#eni6a 6e l5s 6iagra(as 6e 4&n#5 6e e9&llici3n. La in5r(aci3n 6e (e'clas 9inarias es rec&en#e(en#e 4resen#a6a en &na gr;ca. La gr;ca ELV n5s (&es#ra el 4&n#5 6e 9&r9&Da " el 4&n#5 6e r5cí5 6e &na (e'cla 9inaria a 4resi3n c5ns#an#e La línea c&rva es lla(a65 la línea 6e e=&ili9ri5, " 6escri9e las c5(45sici5nes 6e lí=&i65 " va45r en e=&ili9ri5 a &na 4resi3n 6e#er(ina6a.
0
1ig&ra /. !iagra(a 6e c&rva 6e e=&ili9ri5 La gr;ca ELV an#eri5r (&es#ra &na (e'cla 9inaria =&e #iene &n e=&ili9ri5 lí=&i65>va45r =&e es rela#iva(en#e ;cil 6e se4arar. Las gr;cas ELV 4&es#as a9aD5, (&es#ran sis#e(as n5 i6eales =&e s5n 6e se4araci3n (;s 6iícil.
1ig&ra 2. !iagra(as 6e c&rva 6e e=&ili9ri5 6e sis#e(as n5 i6eales Las c&rvas ELV 6e 5r(a (;s a#í4ica s5n genera6as 45r sis#e(as a'e5#r34ic5s. Un a'e5#r345 es &na (e'cla lí=&i6a el c&al c&an65 se va45ri'a, el va45r #iene la (is(a c5(45sici3n 6el lí=&i65. Las 65s gr;cas 4&es#as a9aD5, (&es#ran 65s 6ieren#es sis#e(as a'e5#r34ic5s, &n5 c5n &n 4&n#5 6e e9&llici3n (íni(5 " 5#r5 c5n &n 4&n#5 6e e9&llici3n (;Hi(5. En 0)
a(9as gr;cas, las c&rvas 6e e=&ili9ri5 cr&'an las líneas 6iag5nales Es#5s 4&n#5s 6e in#ersecci3n se lla(an 4&n#5s a'e5#r34ic5s.
1ig&ra <. !iagra(as 6e c&rva 6e e=&ili9ri5 6e sis#e(as a'e5#r34ic5s N5#e las 5r(as 6e las res4ec#ivas líneas 6e e=&ili9ri5 en relaci3n en las líneas 6e e=&ili9ri5 =&e in#ersec#an las c&rvas ELV. A(9as gr;cas s5n sin e(9arg5, 59#eni6as 6e sis#e(as $5(5gJnea(en#e a'e5#r34ic5s. Un a'e5#r545 =&e c5n#iene &na ase lí=&i6a en c5n#ac#5 c5n el va45r es lla(a65 a'e5#r545 $5(5gJne5. Un a'e5#r545 $5(5gJne5 n5 4&e6e ser se4ara65 45r 6es#ilaci3n c5nvenci5nal. Sin e(9arg5, 6es#ilaci3n al vací5 4&e6e ser &sa6a a
4resi5nes 9aDas =&e
4&e6en ca(9iar el 4&n#5
a'e5#r34ic5. Al#erna#iva(en#e, &na s&s#ancia a6ici5nal 4&e6e ser aa6i6a 4ara ca(9iar el 4&n#5 a'e5#r34ic5 a &na 45sici3n (;s av5ra9le.
C&an65 es#e c5(45nen#e a6ici5nal a4arece en can#i6a6es a4recia9les en la 4ar#e (;s al#a 6e la c5l&(na, la 54eraci3n es lla(a6a 6es#ilaci3n a'e5#r34ica.
C&an65 l5s c5(45nen#es a6ici5nales a4arecen en s& (a"5r 4ar#e en al 4ar#e (;s 9aDa 6e la c5l&(na, la 54eraci3n es lla(a6a 6es#ilaci3n eH#rac#iva. 00
La c&rva ELV sig&ien#e es genera6a #a(9iJn 45r &n sis#e(a a'e5#r34ic5, en es#e cas5 &n a'e5#r545 $e#er5gJne5. L5s a'e5#r545s $e#er5gJne5s 4&e6en ser i6en#ica65s 45r &na 45rci3n 4lana en el 6iagra(a 6e e=&ili9ri5.
1ig&ra 8. !iagra(a 6e c&rva 6e e=&ili9ri5 6e &n a'e5#r545 $e#er5gJne5 Es#e 4&e6e ser se4ara65 en 65s c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n, 6a65 =&e es#as s&s#ancias &s&al(en#e 5r(an 65s ases lí=&i6as c5n c5(45sici5nes (arca6a(en#e 6ieren#es. Las ases 4&e6en ser se4ara6as &san65 #an=&es 6e asen#a(ien#5 9aD5 c5n6ici5nes a4r54ia6as.
0.0.? APLICACIONES IN!USTRIALES A. APLICACIN EN LA IN!USTRIA PETROLERA El 4e#r3le5, 45r sí (is(5 es &n c5nD&n#5 6e $i6r5car9&r5s. Sin e(9arg5, l5s 6eriva65s 6el 4e#r3le5 se 4&e6en 59#ener l&eg5 6e alg&n5s 4r5ces5s =&í(ic5s.
Un (565 4ara 6es#ilar el 4e#r3le5 cr&65 es la 6es#ilaci3n
racci5na6a. %e6ian#e es#e (565 se 59#ienen racci5nes " n5 4r56&c#5s 0+
4&r5s.
Para 6es#ilar el 4e#r3le5 se &#ili'an las c5n5ci6as renerías. Es#as s5n en5r(es c5(4leD5s 65n6e se s5(e#e al 4e#r3le5 cr&65 a 4r5ces5s 6e se4araci3n en l5s c&ales se eH#rae gran varie6a6 6e s&s 6eriva65s. Las #5rres 6e 6es#ilaci3n in6&s#rial 4ara 4e#r3le5 45seen alre6e65r 6e ) 9an6eDas. !en#r5 6el 4e#r3le5 eHis#en vari5s c5(4&es#5s 6e l5s c&ales se 59#ienen alre6e65r 6e 0. 4r56&c#5s. La
6es#ilaci3n
#e(4era#&ra
racci5na6a
se
reali'a
4rinci4al(en#e
9as;n65se
en
e9&llici3n. Ca6a s&s#ancia 6en#r5 6el 4e#r3le5 6es#ila a
6is#in#a #e(4era#&ra. En#5nces, a 4ar#ir 6e &na #e(4era#&ra Da se 59#iene &na s&s#ancia 4re6e#er(ina6a. P5r eDe(4l57 se calien#a el cr&65 $as#a l5s ) WC 6e 65n6e se 59#iene na#a, l&eg5 se sig&e calen#an65 el 4e#r3le5 res#an#e 4ara 59#ener 5#ras s&s#ancias 9&sca6as en #e(4era#&ras $as#a llegar a l5s +/- C, #e(4era#&ra en la c&al el 4e#r3le5 e(4ie'a a 6esc5(45nerse. Es 45r es#5 =&e 6en#r5 6e las renerías se s5(e#e al 4e#r3le5 cr&65 a 6e#er(ina6as #e(4era#&ras en 6is#in#as ins#ancias. !e es#e (565, l5s c5(45nen#es se van 6es4ren6ien65 6e &na (anera 5r6ena6a. En el sig&ien#e c&a6r5 se 4&e6en ver 6is#in#5s 6eriva65s Fl5s (;s i(45r#an#es: 6el 4e#r3le5. El 45rcen#aDe 6e eH#racci3n res4ec#5 a la can#i6a6 0-
#5#al 6el cr&65, la #e(4era#&ra 6e e9&llici3n l5s 4r56&c#5s 59#eni65s a 4ar#ir 6e la can#i6a6 6e $5(5s 6e car95n5 6e ca6a c5(45nen#e, se 4&e6en ver en la sig&ien#e #a9la7
. S#/(
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/(7!&%, G#,%/(*#,9 *#+#,
L3&('#*+!,9 #/=3(+&>*
Las renerías es#;n c5(4&es#as 45r al#as #5rres =&e c5n#ienen vari5s 4la#5s en l5s c&ales se lleva a ca95 el c5n#ac#5 en#re la ase lí=&i6a " va45r. El va45r es genera65 45r (e6i5 6e calen#a(ien#5 6el lí=&i65 6e 5n65s =&e se c5(45ne 9;sica(en#e 6e la s&s#ancia (en5s v5l;#il 6el sis#e(a " 45r #an#5 es#; a la (a"5r #e(4era#&ra 6e la #5rre, (ien#ras =&e el lí=&i65 =&e va 6escen6ien65 a #ravJs 6e la #5rre 6es6e el 4ri(er 4la#5, el c&al es (;s ric5 en el c5(45nen#e (;s v5l;#il " es#; c5n la (en5r #e(4era#&ra 6e la #5rre, es 59#eni65 6el c5n6ensa65 6el va45r (;s liger5. La ali(en#aci3n 6e la #5rre 4&e6e c5nsis#ir 6es6e lí=&i65 s&9enria65 $as#a va45r s59recalen#a65, l5 c&al (56ica el n(er5 6e 4la#5s necesari5s 4ara la se4araci3n 6esea6a. Rec5rri65 6el cr&65 0/
El 4e#r3le5 cr&65 4asa 4ri(er5 45r &n $5rn5, 65n6e se calien#a F$as#a &n (íni(5 - C:, " se c5nvier#e en va45r, 4asan65 l&eg5 $acia las al#as #5rres. Una ve' en las #5rres, l5s va45res ingresan F45r 6e9aD5: " s&9en $as#a llegar a las 9an6eDas. %ien#ras l5s va45res van s&9ien65, se van enrian65, "a =&e 4ier6en cal5r " se 6e45si#an a(;#ica(en#e en s&s res4ec#ivas 9an6eDas. L&eg5 6e en#rar en las 9an6eDas, ca6a s&s#ancia #iene "a s& l&gar 6e#er(ina65, (ien#ras =&e el res#5 6el 4e#r3le5 =&e n5 se eva45r5 Fcr&65 re6&ci65: cae $acia la 9ase. !e es#a (anera se 59#ienen7 grasas, ac4(, =&er5sen5, #&r95sina, na#a " gases ric5s en 9&#an5 " 4r54an5. L5s 6e(;s 6eriva65s 6el 4e#r3le5 se 59#ienen l&eg5, al reali'arse 5#r5s 4r5ces5s =&í(ic5s al cr&65 re6&ci65. Las 6ieren#es #5rres 6e 6es#ilaci3n se 456r;n clasicar 6e la sig&ien#e (anera7 P&%'!,%
M#+!&(#/
P&%3'+% F(*#/
E*+&#*+! D!,+(/#'()* #/
Cr&65 re6&ci65
G#,!,9 $#&#@*#,9 &!,(3%,
"#'?% C&#=3!% '#+#/('%
ases, cr&65
G#,%/(*#9 7#, $&%$#*%
R!'3$!&#'()* !
re6&ci65 ases ric5s 6e 5#ras
C%3,+(/!9 7#, $&%$#*%9
V#$%&!,
4lan#as
3+#*% $&%$(/!*%
M!'/#,
Na#as
G#,%/(*# %+%&9 '%&&(!*+!
U*(# !
D!,+(/#%,
$#&#@*#,
*#+#'%,
$#&#@'%,
En 4r5(e6i5, 45r ca6a 9arril 6e 4e#r3le5 =&e en#ra a &na renería se 59#iene - " / 45r cien#5 6e gas5lina. Pr56&cci3n
6e
gas5lina
" 02
si(ilares Tras la 6esalini'aci3n " 4&ricaci3n 6el cr&65, se 4r5ce6e a racci5narl5 en s&s c5(45nen#es in6ivi6&ales en c5l&(nas 6e 6es#ilaci3n. El cr&65, a #e(4era#&ras =&e 4&e6en alcan'ar $as#a -YC F
65n6e
se
c5n6ensa
en
9an6eDas
in#er(e6ias
a
#e(4era#&ras 6ieren#es. C&an#5 (;s 9aD5 sea el 4&n#5 6e e9&llici3n 6e l5s 4r56&c#5s, (;s ascen6er; ca6a c5n6ensa65. La (e6ici3n 6e la #e(4era#&ra, 6e la 4resi3n " 6el nivel 6el 4r56&c#5 es 6e ca4i#al i(45r#ancia 4ara aseg&rar &n &nci5na(ien#5 34#i(5 6e la c5l&(na 6e 6es#ilaci3n.
B. APLICACIN
EN
LA
IN!USTRIA
CERVECERA El 4r5ces5 6e Ela95raci3n 6e Cerve'a c5ns#a 6e #res e#a4as clara(en#e 6eni6as, =&e s5n C5ci(ien#5, 1er(en#aci3n " Re45s5 las c&ales 6e4en6en eHcl&siva(en#e 6el #i45 6e cerve'a =&e se 4iensa ela95rar, 6e9i65 a =&e segn la clase 6e cerve'a varia la can#i6a6 " #i45 6e %a#eria Pri(a. Es#a es &na 6e las ca&sas 4rinci4ales 45r las c&ales eHis#en #an#as varie6a6es 6e cerve'a. Sien65 las 5#ras Jl. •
Ti45 " na#&rale'a 6e Ag&a cervecera
•
Ti45 " na#&rale'a 6e leva6&ra cervecera 0<
•
Tie(45s " Te(4era#&ras en C5ci(ien#5
•
Tie(45s " Te(4era#&ras en 1er(en#aci3n
L&eg5 4asa 45r el 4r5ces5 6e 6es#ilaci3n " 6es$i6ra#aci3n7
El (5s#5 se
6es#ila en 65s e#a4as. En a(9as se &#ili'a a6e(;s 6e va45r el cal5r resi6&al 6e 5#ras '5nas. El n(er5 rec5(en6a65 6e 4la#5s 4ara la se4araci3n ag&a e#an5l es 6e 2 4la#5s se4ara65s 6is#ancias =&e van 6es6e l5s 2 (( a l5s / ((. La 4ri(era e#a4a es en &na c5l&(na 6e 6es#ilaci3n " &na c5l&(na 6es#r5'a65ra =&e 4r56&ce va45res 6e alc5$5l c5n &n c5n#eni65 6el -/ 6e alc5$5l " el 9aga'5 (;s l5s vina'5s =&e ser;n 59De#5 6e 4r5ces5 6e 59#enci3n 6el 4iens5. La c5l&(na 6e 6es#ilaci3n #iene 00 4la#5s se4ara65s a &na 6is#ancia 6e 2 ((. A es#a c5l&(na es a la =&e en#ra el &D5 6e cerve'a 4r5venien#e 6e la er(en#aci3n. L5s &D5s 6e sali6a =&e va(5s a #ener van a ser7 Cerve'a c5n &n gra65 alc5$3lic5 en#5rna al 0/, 4ar#e 6e es#e &D5 se
•
recirc&lar; " se c5n6ensar; 4ara 4r5v5car &na ll&via en la #5rre 6e 6es#ilaci3n. •
Vina'5s =&e ir;n al 4r5ces5 6e seca65 " eva45raci3n. Par#e 6el c5n6ensa65 =&e #ene(5s en la 4ar#e 9aDa 6e la #5rre 4asar; a
•
#ravJs 6e &n $ervi65r =&e l5 c5nver#ir; en gas 45r (e6i5 6e &n a45r#e 6e va45r 6e ag&a. La c5l&(na 6es#r5'a65ra c&en#a c5n )2 4la#5s se4ara65s a / ((. A
•
es#a c5l&(na llega el &D5 6e cerve'a 4r5venien#e 6e la c5l&(na 6e 6es#ilaci3n. Cerve'a c5n &n gra65 alc5$3lic5 en#5rn5 al -/, 4ar#e 6e es#e &D5 se
•
recirc&lar; " se c5n6ensar; 4ara 4r5v5car &na ll&via en la c5l&(na 6es#r5'a65ra. •
•
Vina'as =&e ir;n al 4r5ces5 6e seca65 " eva45raci3n. Par#e 6el c5n6ensa65 =&e #ene(5s en la 4ar#e 9aDa 6e la #5rre 4asar; a #ravJs 6e &n $ervi65r =&e l5 c5nver#ir; en gas 45r (e6i5 6e &n a45r#e 08
6e va45r 6e ag&a. •
L5s va45res 4r56&ci65s van a 4asar a #ravJs 6e &na 6&c$a 6e va$5s c5n c5(4ac#5, el c5n6ensa65 se va a recirc&lar.
La seg&n6a e#a4a eleva el gra65 6e la s5l&ci3n alc5$3lica a ?/ (e6ian#e s& 4as5 45r &na c5l&(na rec#ica65ra. El n(er5 6e 4la#5s es 6e 00 " la se4araci3n en#re ell5s es 6e / ((. En la c5l&(na rec#ica65ra va(5s a #ener #a(9iJn el re$ervi65r en la 9ase 6e la c5l&(na " la recirc&laci3n 6e 4ar#e 6el alc5$5l $(e65 =&e #ene(5s en la 4ar#e s&4eri5r 6e la c5l&(na Es#5s va45res c5n c5n#eni65 alc5$3lic5 6e ?/?2 se recalien#an 6e n&ev5 " se in#r56&cen en el #a(i' (5lec&lar. Es#as, #ienen en s& in#eri5r &n lec$5 6e 'e5li#as es4ecíca(en#e, (&" a9s5r9en#e ca4a' 6e a9s5r9er a la #e(4era#&ra " 4resi3n 6el 4r5ces5, el ag&a 6e l5s va45res alc5$3lic5s elevan65 la c5ncen#raci3n a (;s 6el ??,
0?
III.
PARTE E@PERI%ENTAL
+.) %ETO!OLO*A7 Para l5grar 6e#er(inar la eciencia gl59al 6e &na c5l&(na 6e 6es#ilaci3n es necesari5 calc&lar la relaci3n 6el n(er5 6e 4la#5s #e3ric5s en#re el n(er5 6e 4la#5s reales. Para el c;lc&l5 6el n(er5 6e 4la#5s #e3ric5s se e(4leara el (J#565 6e %c. Ca9e>T$ile el c&al 4er(i#e $allar 6ic$5 n(er5 6e 4la#5s. Para la reali'aci3n 6el 9alance 6e (a#eria gl59al se &#ili'ara la le" 6e c5nservaci3n 6e (asa =&e 6ice #565 l5 =&e en#ra es ig&al a l5 =&e sale, c5nsi6eran65 el es#a65 es#aci5nari5. +.0 EGUIPOS %ATERIALES
Una c5l&(na 6e 6es#ilaci3n Un cal6er5 Un in#erca(9ia65r 6e cal5r Sis#e(a 6e #&9erías %ang&eras 6e c5neHi3n Ins#r&(en#5s 6e (e6ici3n 6e 4resi3nF ) (an3(e#r5: B5(9a 1l&i65 ri5Fag&a: 1l&i65 calien#e Fag&a: ) Cerve'as c&s=&ea F65ra6a, 20 (L:
+.+ !ESCRIPCIN !EL %O!ULO !E INTERCA%BIA!OR !E CALOR7 El (36&l5 c&en#a c5n &na #5rre 6e 6es#ilaci3n, &n cal6er5 " &n in#erca(9ia65r 6e cal5r. La #5rres 6e 6es#ilaci3n c&en#a c5n &n c5n6ensa65r " &n re$ervi65r. La cal6era c&en#a c5n &na 95(9a =&e le s&(inis#ra el ag&a, &n =&e(a65r =&e &nci5na &san65 gas 4r54an5 " c&en#a c5n &n (an3(e#r5 el c&al n5s in6ica la 4resi3n 6en#r5 6el cal6er5. El in#erca(9ia65r 6e cal5r es#a aneHa65 4ara 456er 6ar cal5r al 6es#ila65r.
+
!iagra(a 6e &D5 6e la #5rre 6e 6es#ilaci3n +.- PROCE!I%IENTO E@PERI%ENTAL #- Para e(4e'ar se $i'5 &n rec5n5ci(ien#5 6el e=&i45, s& 6ise5 , s& &nci5na(ien#5 c5(5 #a(9iJn s&s carac#erís#icas - Se $i'5 la ins#alaci3n 6el e=&i45 en &n l&gar c5nvenien#e 4ara =&e es#e cerca 6el gri5 6e ag&a 4ara #ra9aDar c5n el ag&a ría '- El sig&ien#e 4as5 &e $acer &na c5rrec#a li(4ie'a 6el e=&i45 4ara =&e n5 $a"a inc5nvenien#es 6&ran#e el #ra9aD5 en el la95ra#5ri5. La li(4ie'a se reali'3 c5n el va45r calien#e " #a(9iJn se le s&(inis#r5 ag&a c5n 6e#ergen#e 4ara =&e =&e6e li(4i5 6el 6es#ila65r 45r 6en#r5 " c5n a9&n6ar#e ag&a se 4r5ce6i3 a enD&agar el 6es#ila65r. C5n &n 4a5 $(e65 se reali'5 la li(4ie'a 45r &era 6el e=&i45. - Se encen6i3 el =&e(a65r 6el cal6er5 e(4lean65 3s5r5 " 4a4el. !- &na ve' es#a9leci65 el e=&i45 se c5nec#3 al #5(ac5rrien#e #ri;sic5 4ara el &nci5na(ien#5 6el e=&i45 c5(5 #a(9iJn 6e la 95(9a. - El sig&ien#e 4as5 &e c5nec#ar las (ang&eras 4ara s&(inis#rar ag&a a la cal6era " al 6es#ila65r. 7- Se agreg5 la cerve'a al 6es#ila65r " se 4r5ce6i3 c5n la 6es#ilaci3n. 6- P5r l#i(5 se 59#&v5 el 6es#ila65.
IV.
CLCULOS REALIZA!OS
-.) !ATOS OBTENI!OS
+)
V.
!ISCUSIN !E RESULTA!OS En la (e'cla si(4le 6e 65s lí=&i65s s5l&9les en#re sí, la v5la#ili6a6 6e ca6a &n5 es 4er#&r9a6a 45r la 4resencia 6el 5#r5. En la 4r;c#ica las 6es#ilaci5nes se eec#an a 4. c#e., varian65 la #e(4era#&ra, c5n5r(e varía la c5(45sici3n 6el lí=&i65 en e9&llici3n. La #e(4era#&ra 6e la (e'cla se eleva $as#a la e9&llici3n 6e la 4resi3n a4lica6a, 4r56&c#5 6e ig&alarse la 4resi3n #5#al " es#a. El e#an5l #iene &n 4&n#5 6e e9&llici3n 6e <8,/ YC " el ag&a 6e ) YC 45r l5 =&e al $ervir es#a (e'cla se 4r56&cen &n5s va45res c5n a(9as s&s#ancias a&n=&e 6ieren#es c5ncen#raci5nes " (;s ric5s en alc5$5l.
+0
VI.
CONCLUSIONES Se 6e#er(in3 la eciencia gl59al 6e la #5rre 6e 6es#ilaci3n 6el LOPU la c&al es7
Se calc&l3 el n(er5 6e 4la#5s #e3ric5s , sien657
Se reali'3 el 9alance 6e (asa gl59al 6e la 6es#ilaci3n #al c5(5 se (&es#ra en l5s c;lc&l5s reali'a65s.
++
VII.
VIII.
BIBLIORA1*A
KKK.$&(95l6#6e(eHic5.c5(6a#5sKe9sgl5sari56es#ilac.$#(
=&i(icali9re.c5(6es#ilaci5n KKK.gea>nir5.c5(.(Hl5>=&e>s&(inis#r5s6es#ilaci5n.as4
KKK.6isc5verar(el6.c5(6a#a&54+ Oc5nT5D5 T5(5 I. 15&s#, [en'el Princi4i5s 6e O4eraci5nes Uni#arias 5$n [ile" an6
S5ns )??. Perr" C$e(ical Engineer Man6955k %craK>Mill C5(4. NeK 5rk %cCa9e an6 S(i#$ Uni# O4era#i5ns 5 c$e(ical Engineering
%craK>MKll )??8. Pe#ers O4eraci5nes B;sicas 6e Ingeniería G&í(ica Barcel5na )???.
ANE@OS
+-
I#7!* 1- Se (&es#ra c5(5 se 6esna#&rali'5 Fsacar a es4&(a: la cerve'a an#es 6e ingresar a la #5rre 6e 6es#ilaci3n 4ara evi#ar =&e la es4&(a in&n6e la #5rre 6e 6es#ilaci3n
I#7!* 2- !es#ilaci3n 6e la cerve'a.
+/
