UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
E.F.P. Ingenierí en In!"#$ri# A%i&en$ri#
PR'CTICA N()*
“EVALUACIÓN DE COLUMNAS DE PLATOS”
CURSO
: “TRANSFERENCIA DE MASA”
DOCENTE
PANIAGUA SEGOVIA : Ing. JESUS J. PANIAGUA
ALUMNA
: OCHOA MANTILLA, Bets C!"e#$
GRUPO LAB
MI%RCOLES &:'' ( ):'' PM HORAS HORAS : MI%RCOLES
AYACUCHO – PERÚ 2013
I.
OBJETIVOS: •
Estudiar la respuesta de la columna a los caudales de aire y agua (sistema
•
bifásico) circulando al interior de la columna en contracorriente. Evaluar la caída de presión de una columna de platos frente a las variaciones de flujo de aire y agua. Determinar los parámetros de flujo y localizar los puntos de carga e inundación
II.
de la columna. FUNDAMENTOS TEÓRICOS:
La evaluación de una clu!na de a"#$ción Como la de cualuier columna industrial! involucra la determinación de tres características fundamentales" capacidad! eficiencia y costo. #a mayor capacidad se refiere a los flujos posibles en la columna! líuido! gaseoso o de ambos. #a capacidad se mide con base al parámetro $idrodinámico de la columna. #a eficiencia se mide cuando se logre transferir mayor cantidad de masa (permitida por el sistema) por altura empacada de la columna! o cuando la misma cantidad de masa se transfiere con menor altura empacada. #a eficiencia de una columna se mide con base en los parámetros operacionales de transferencia de masa (altura euivalente por plato teórico). El costo de un proceso de separación (o de purificación) depende directamente de la relación entre la concentración inicial y la final de las sustancias a transferir. #os costos serán un reflejo de la capacidad y eficiencia de la columna de separación. %. &arámetros $idrodinámicos El análisis $idrodinámico se realiza e'plorando las diferentes zonas de operación (estable o precarga! turbulencia o carga e inundación)! con el fin de evaluar la capacidad de la columna. #a $idrodinámica de cada empaue se obtiene determinando la caída de presión ue se presenta en la columna debido al paso del gas a travs del lec$o empacado! tanto en seco (flujo líuido cero) como cuando participa el flujo líuido. #a retención líuida total es la suma de los elementos estático y dinámico. #a retención estática es la cantidad de líuido retenido por el empaue! a cero flujos gaseoso y líuido. #a dinámica es la cantidad adicional de líuido retenido por el empaue cuando los flujos gaseoso y líuido se alimentan a la columna (illet! %**+, -tic$lmair et al.! %**).
Clu!na# de %la&# /eneralmente la operación de absorción de gases! igual ue en otras operaciones básicas! como pueden ser la desorción y la rectificación! se realizan en columnas ue son iguales ue en el caso de una torre o columna de absorción con relleno. -on cuerpos cilíndricos dispuestos en posición vertical. En su interior se pueden encontrar unos dispositivos (bandejas! platos!...) El objetivo principal de estos platos es proporcionar una gran superficie de contacto entre las dos fases" la fase gaseosa y la fase líuida. #os platos o bandejas se ponen en contacto con la fase líuida y el gas en contracorriente. #o ue transcurre es una transferencia de materia a causa del gradiente de concentración. El dise0o de las columnas de platos se basa en los principios de los cálculos para la determinación del n1mero de platos teóricos! para conseguir una concentración determinada a partir de la tcnica de absorción de gases. #a utilización de las columnas de platos se realiza básicamente en operaciones a gran escala.
La# ca$ac&e$'#&ica# de a%licación #n: 2 3ienen un contacto discontinuo con el gas. 2 /ran diámetro del gas. 2 -e utilizan cuando $ay sólidos en suspensión. 2 -e aplica en los casos ue puedan $aber cambios bruscos de temperatura. 2 -e utilizan cuando de debe trabajar con presiones elevadas.
Ti%# de %la&#: ( )la&# %e$*$ad#: -on placas con perforaciones ue pueden ser de diferentes tama0os. -u construcción es la más sencilla de todas.
4igura %" Esuema de un plato perforado.
4igura 5" Ejemplo real de un plato perforado.
( )la&# de +ca!%ana de "a$"&e,: -on los más utilizados a lo largo de la $istoria! i por lo tanto $ay de muc$as formas y tama0os. #as campanas están colocadas encima de unos conductos de subida.
4igura 6" Esuema de un plato de barboteo.
4igura 7" Ejemplo real de un plato de campanas de barboteo. 2 )la&# de v-lvula: Es un modelo ue se encuentra en el medio de los dos tipos de platos anteriores. -u construcción consiste en un agujero donde encima $ay una válvula! la cual se eleva con el paso del corriente líuido. Es muy similar al de campana de barboteo.
4igura +" Esuema i tipos de platos de válvulas. 81n ue el más utilizado es el plato perforado! debido a du facilidad de construcción! si se reuiere una mayor fle'ibilidad! de deben utilizar los otros tipos de platos. #os platos de barboteo se suelen utilizar para controlar el tiempo de residencia óptimo para conseguir determinadas reacciones uímicas.
#os tipos más comu2nes de clu!na# de %la&# &$a/ clu!n0 son las de plato de tapa circular o capu2c$a (bubble cap con2tactor) las de plato de válvula (valve tray contactor) y las de plato de orificios o malla (sieve tray contactor). #as más estudiadas son las de tapa circular dis2ponindose para ellas de un n1mero mayor de tablas y ecuacio2nes empíricas. 8ctualmente por precio se están utili2zando más los otros tipos de platos! pero en general las ecua2ciones pueden e'tra2polarse a ellos. #os factores críticos en el dise0o de las columnas de platos necesarios para la operación! además de la determinación del n1mero de etapas teóricas! son" (%) D98:E3;< DE #8 C<#=:>8. De modo ue se evite la inundación (flooding) o la suspensión (entraintment) del líuido en el vapor.
(5) #a E49C9E>C98 de operación de los platos! lo ue nos indica cuanto nos acercamos a la operación de euilibrio. (6) #a &?;D9D8 DE &;E-9@> a lo largo de cada plato.
1.2.2.( E*iciencia de l# %la&# =na vez calculado el n1mero teórico de etapas necesarias para realizar una separa2ción $ay ue conocer la relación entre el n1mero ideal y el valor real del euipo. #a transformación del n1mero de etapas ideales en el n1mero real se realiza utilizando el concepto de E49C9E>C98- de los platos
III.
DATOS 3 DETALLES E4)ERIMENTALES:
2.5.( )$cedi!ien&: a. Unidade# de Cn&ac&: Consiste en la descripción cualitativa de las unidades de contacto e'istentes en
". Ca'da de )$e#ión: A. )a$a Ai$e C!%$i!id:8 diferentes lecturas en el :anómetro de :ercurio! tomar las lecturas respectivas de ∆$! para ase y para 3ope! en los manómetros diferenciales! mientras est fluyendo sólo aire comprimido.
B. )a$a Ai$e C!%$i!id !-# Di*e$en&e# Caudale# de A6ua: 8 las mimas lecturas anteriores (manómetro de :ercurio)! tomar las lecturas correspondientes a
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8enentes:
CONCLUSIONES+ -e logró concluir con 'ito el estudio de la respuesta de la columna de platos a los caudales de aire y agua (sistema bifásico) circulando al interior de la columna en contra corriente. -e pudo evaluar de manera práctica y con muc$o 'ito la caída de presión de una columna de platos frente a las variaciones de fluido de aire y agua. &udimos determinamos los parámetros de flujo y localizar los puntos de carga e inundación de las columnas.
BIBLIO7RAF8A:
'7 +'7 '7 '7 /'7
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8;98- .! 8. 5BB5. &rograma de ase de Datos y /eneración de Coeficiente de Difusión para
-C. 8yacuc$o. &er1. /E>9E;98 F=9:9C8 .Colección ciencia y tcnicas Gsección uímica tomo 9 3;EH8#! ;. E. 5BBB.
