UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA QUÍMICA QU ÍMICA
INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL
LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA I Práctica 7: Caída de presión presión en lechos lechos empacados empacados
Profesor: I.Q.I. Gilberto Antonio Canto y Burgos Núero !e e"#$%o: 5 I&'e(r)&'es *!e $+"#$er!) ) !ere,-) e& .) $)(e&/: •
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Canul Puch, Henry Mauricio (Operario !"nche# $e la Cru#, Mar%a &os' (%$er )#ul Chan, *ellys Abraha+ Bernab' (i+pie#a Bala+ Poot, &i++y A$ri"n (Apuntes Gon#"le# Hau, -elin Beatri# (Auiliar /orres /orres Contreras, &uan Al0re$o (1eacti-os
Gr#%o: G2 Sees're: !eto
ÍNDICE
012 I&'ro!#,,$3&444444444444444444444444%5(1 6
712 A&'e,e!e&'es444444444444444444444444%5(1 8
612 O9e'$;o44444444444444444444444444%5(1 <
812 M)'er$).es = >'o!os4444444444444444444411%5(1
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?12 A&5.$s$s !e res#.')!os = ,o&,.#s$o&es44444444444444%5(1
@12 O9ser;),$o&es = re,oe&!),$o&es444444444444444%5(1
12 Refere&,$)s 9$9.$o(r5f$,)s44444444444444444411%5(1
INTRODUCCIÓN
Actual+ente eisten un gran n3+ero $e operaciones in$ustriales $on$e es +uy co+3n el uso $e lechos e+paca$os $ebi$o a las nu+erosas -enta4as ue se les encuentra in$ustrial+ente. l siste+a consiste en hacer 0luir, un l%ui$o o un gas, a tra-'s $e colu+nas co+pactas rellenas $e part%culas s6li$as $e propie$a$es 0%sicas y u%+icas si+ilares. 7na clasi0icaci6n es $e acuer$o a su estructura 0%sica8 9lechos e+paca$os rellenos: o 9lechos e+paca$os porosos:. l pri+er tipo $e lecho (relleno se con0or+a $e part%culas s6li$as y ho+og'neas co+o pilas $e rocas, 0iltros $e arena, colu+nas $e absorci6n co+o $e ob4etos cer"+icos, $e pl"stico o +et"licos; l segun$o, el poroso, se con0or+a $e +ateriales con $e0or+aciones, es $ecir, con porosi$a$ co+o las part%culas $e al3+ina sinteri#a$as, espon4a $e espu+a $e poliuretano, colchones $e espu+a $e caucho entre otros. n esta pr"ctica, la colu+na $e lechos e+paca$os ser" una parte esencial para po$er $eter+inar la ca%$a $e presi6n. n los lechos e+paca$os, las part%culas per+iten el paso tortuoso $el 0lui$o sin separarse una $e otras, esto hace ue la altura $el lecho se +antenga constante y por tanto la 0racci6n $e -ac%o en el lecho (porosi$a$ se +antiene constante; en esta etapa el 0lui$o eperi+enta la +ayor ca%$a $e presi6n $el proceso. Cuan$o hace+os circular un 0lui$o a tra-'s $e una tuber%a hori#ontal o -ertical (ascen$ente o $escen$ente obser-a+os ue eiste una p'r$i$a $e energ%a $ebi$a a la 0ricci6n eistente entre el 0lui$o y la tuber%a; sta p'r$i$a $e energ%a se +ani0iesta co+o una $is+inuci6n $e la presi6n $el 0lui$o y es lo ue se le conoce co+o Caída de presión. )urante la reali#aci6n $e la pr"ctica utili#a+os agua co+o 0lui$o y el euipo $e lechos e+paca$os ue se encuentra en el laboratorio, el cual, est" con0or+a$o por una re$ $e tuber%as con -arios pasos $e -"l-ulas. !eis 0lu6+etros (o +an6+etros para $eter+inar la ca%$a $e presi6n. Al igual, cuenta con un rot"+etro ue se utili#a para la +e$ici6n $el gasto $e la bo+ba genera$o por el 0lui$o. ntre las aplicaciones in$ustriales se pue$en resaltar los procesos catal%ticos, lii-iaci6n, 0iltraci6n $e +e#clas, en siste+as $e trans0erencia y al+acena+iento $e energ%a t'r+ica, as% co+o ta+bi'n en operaciones agr%colas, la pro$ucci6n $e petr6leo, en la +iner%a, en bo+bas o -"l-ulas.
ANTECEDENTES
l lecho e+paca$o es un siste+a ter+o$in"+ico co+pacto, atra-esa$o por un 0lu4o $e gas. ste siste+a ter+o$in"+ico se con0or+a $e part%culas s6li$as, con propie$a$es 0%sicas y u%+icas si+ilares. a -eloci$a$ $el 0lu4o $e gas ue atra-iesa el lecho $e0ine el tipo $e lecho. !i la -eloci$a$ $el aire es +enor a la -eloci$a$ $e arrastre o sustentaci6n, se lo $eno+ina lecho e+paca$o, porue sus part%culas se +antienen en reposo. !i la -eloci$a$ $el aire es +ayor ue la -eloci$a$ $e arrastre, las part%culas salen $el reposo y el lecho se $eno+ina lecho 0lui$i#a$o. l 0lu4o $e gas, a tra-'s $el lecho e+paca$o es rele-ante en los procesos in$ustriales, ue reali#an trans0erencia y al+acena+iento $e energ%a t'r+ica. stos siste+as, e+pie#an con una te+peratura inicial, posterior+ente, en el proceso $e trans0erencia $e calor entre el lecho y el gas $ar" co+o resulta$o la -ariaci6n $e la te+peratura en el lecho. os lechos e+paca$os son siste+as t'r+icos ue tienen -arias aplicaciones8 In$ustriales, agr%colas, 0iltraci6n, etc.
C.)s$f$,),$3& !e .os .e,-os e%),)!os %or s# ,o&for),$3& es'r#,'#r). os lechos e+paca$os se clasi0ican $e acuer$o a las caracter%sticas 0%sicas en8 •
echos e+paca$os rellenos
•
echos e+paca$os porosos Lecho empacado relleno ste tipo $e lecho se con0or+a $e part%culas s6li$as, ho+og'neas por e4e+plo8 pilas $e rocas, 0iltros $e arena, cigarrillos, colu+nas $e absorci6n. as colu+nas $e absorci6n se rellenan nor+al+ente con ob4etos cer"+icos, $e pl"stico o +et"licos $e 0or+as especiales; tales co+o8 anillos ue tienen una gran "rea super0icial y una ele-a$a 0racci6n $e huecos; por tanto, presentan una ba4a resistencia al 0lu4o.
Pro%$e!)!es fs$,)s !e .os .e,-os e%),)!os re..e&os12 Para el an"lisis t'r+ico $e los lechos e+paca$os rellenos, $eno+ina$os si+ple+ente co+o lechos e+paca$os, es necesario conocer las siguientes propie$a$es, $e las part%culas y $el 0lu4o (aire ue lo atra-iesa8 FIGURA 01 Le,-o e%),)!o re..e&o
Pro%$e!)!es !e .)s %)r',#.)s12
Propie$a$es 0%sicas8 ongitu$ caracter%stica $e la part%cula.
*racci6n $e -ac%o.
Altura $el lecho
Propie$a$es t'r+icas8
Propie$a$es t'r+icas $e las part%culas $el lecho e+paca$o.
Propie$a$es t'r+icas $el 0lui$o $el lecho e+paca$o.
.
Lo&($'#! ,)r),'ers'$,) !e .)s %)r',#.)s l ta+a
Algunas $e sus aplicaciones +"s i+portantes son8 0lu4o $el cru$o, $rena4e $e aguas en el suelo, 0iltraci6n, 0lu4o $e 0lui$os, 0lui$i#aci6n, interca+bio i6nico
OBETIVO )eter+inar eperi+ental+ente la -ariaci6n $e la ca%$a $e presi6n en tuber%as e+paca$os $e $i0erentes $i"+etros y en $i0erentes $irecciones $el 0lu4o a partir $e los $atos presenta$os en 'ste reporte.
MATERIALES Y MTODOS M)'er$).es: • • •
uipo $e lechos e+paca$os &arra $e 5 litros. Cron6+etro
Pro,e!$$e&'o: I&s').),$3& !e. e"#$%o >. ?eri0icar ue el tanue $e ali+entaci6n este lleno y $ebi$a+ente conecta$o a la bo+ba $el euipo $e lechos e+paca$os; -eri0icar ue la +anguera $e retorno este lo +"s 0ir+e posible. 2. ?eri0icar ue la bo+ba est' conecta$a a la ali+entaci6n el'ctrica.
@. ?eri0icar ue las -"l-ulas $e los +an6+etros est'n cerra$as. . Abrir to$as las -"l-ulas $el euipo y pren$er la bo+ba con el arranca$or ue se encuentra en la pare$ atr"s $e euipo. sto se lle-a acabo para purgar las tuber%as. 5. Purgar la +angueras $e lo +an6+etros, para lo cual es necesario $esconectar con cui$a$o $ichas +angueras y $e4ar ue el agua 0luya, en ese preciso +o+ento -uel-a a conectar las +angueras a las -"l-ulas (cuan$o se realice este paso es necesario ue se +antengan cerra$as las -"l-ulas $e los +an6+etros. . 7na -e# reali#a$o esto apagar la bo+ba. . l euipo est" constitui$o $e un gran n3+ero $e -"l-ulas las cuales per+iten $irigir el 0lu4o $e agua $e +anera ascen$ente o $escen$ente a tra-'s $e los lechos e+paca$os.
P#es') e& f#&,$o&)$e&'o D. a pri+era con0iguraci6n ue se -a a +ane4ar es la $escen$ente, para lo cual se $eben abrir y cerrar las -"l-ulas correspon$ientes a $icho 0lu4o. E. 7na -e# coloca$as las -"l-ulas en su posici6n encen$er la bo+ba y esperar unos segun$os para ue el 0lu4o se estabilice. >F. Abrir las -"l-ulas $el +an6+etro $e la colu+na ue se est" ali+entan$o. >>. /o+ar la lectura en el +an6+etro correspon$iente a $icha colu+na y anotarlos en la tabla >. >2. 7na -e# ue se to+aron los $atos apagar la bo+ba y recon0igurar las -"l-ulas para +onitorear la siguiente colu+na. >@. 1epetir la +is+a operaci6n para la 3lti+a colu+na y posterior+ente con0igurar las -"l-ulas para lle-ar acabo las +e$iciones pero ahora con el 0lu4o ascen$ente, y anote los $atos obteni$os en la tabla 2. >. Por 3lti+o se $ebe calcular el gasto $e la bo+ba, esto se hace llenan$o la 4arra $e 5 litros con la +anguera $e retorno $el euipo y +i$ien$o el tie+po en el cual se llena $icha 4arra.
RESULTADOS T)9.) 012 Co&f$(#r),$3& !es,e&!e&'e Colu+na
$i"+etro (+
P> (c+ Hg
P2 (c+ Hg
P (c+ Hg
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Gr5f$,) 012 Co+paraci6n $e los resulta$os obteni$os en los 0lu4os ascen$entes y $escen$entes en la +"uina $e lechos e+paca$os.
Práctica 7.- Lechos Empacados 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
Diferencia de presiones (cm Hg) 0.4
Flujo descendente Flujo ascendente
0.3 0.2 0.1 0 024
Columnas
Efe,'o !e. !$5e'ro = e. )'er$). !e .)s ,o.#&)s e& .) ,)!) !e %res$3&12 Al obser-ar la ca%$a $e presi6n ue se presenta en las tuber%as po$e+os notar ue cuanto +ayor es el $i"+etro, +ayor ser" la +agnitu$ $e 'sta, ya ue tienen una relaci6n $irecta+ente proporcional $ebi$o a ue la canti$a$ $e l%ui$o ue pasa por esta tuber%a es +ayor a la $e las $e+"s y por lo tanto, tiene una +ayor "rea ue e4erce una +ayor presi6n. a colu+na @ ue se encuentra +"s ale4a$a $e la tuber%a $e ali+entaci6n y $e igual $i"+etro ue la colu+na 2 (ubica$a en el +e$io en el circuito $e tuber%as, presenta una +ayor ca%$a $e presi6n $ebi$o a ue se encuentra a una +ayor $istancia $e la corriente $e ali+entaci6n, as% co+o a0ecta el 0actor $e 0ricci6n por posible acu+ulaci6n $e 6i$o en las tuber%as.
I%or')&,$) !e .os .e,-os e%),)!os e& .) $&!#s'r$)12 Co+o bien se sabe, los lechos e+paca$os sir-en actual+ente para in$ustrias ue generan pro$uctos $e uso $iario, y $e -ital i+portancia para los seres hu+anos, co+o la pro$ucci6n $e gasolina en las re0iner%as $e petr6leo, la potabili#aci6n $e aguas subterr"neas, en la pro$ucci6n $e $eso$orantes, para la creaci6n $e algunos +e$ica+entos (espec%0ica+ente antibi6ticos, pro$uctos ali+enticios ue 0a-ore#can a la 0lora intestinal, etc.
REFERENCIAS
Me,5&$,) !e f.#$!os, 1obert . Mott, Pearson $ucaci6n, seta e$ici6n,
M'ico, 2FF, p"gs. >>=>2 http8.+ty.ites+.+$ia$eptosi+ter+o0lui$os+ecJ0lui$oscai$as$epresi on.pdf
