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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transferencia  Materia : Procesos de Separación I (TF-3331) Profesor : J-M. Ledanois Capítulo : 1 EMPAQUES ORDENADOS Y DESORDENADOS PARA SISTEMAS LÍQUIDO-GAS. Las torres empacadas, utilizadas para el contacto continuo de líquido y del gas tanto en el flujo a contracorriente como a corriente paralela, son columnas verticales que se han llenado con empaque o con dispositivos de superficie grande. El líquido se distribuye sobre éstos y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado, de tal forma que expone una gran superficie al contacto con el gas. El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes características: a) Proporcionar una superficie interfacial grande entr e el líquido y el gas. La superfi cie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado a, debe ser grande, pero no en el sentido microscópico. Los pedazos de coque, por ejemplo, tienen una superficie grande debido a su estructura porosa, pero la mayor parte de la superficie será cubierta por la película del líquido que escurre. De todas maneras, la superficie específica de empaque a, es casi siempre más grande que la superficie interfacial líquido-gas. b) Poseer las car acterísticas deseables del flujo de f luidos. Esto generalmente signif ica que el volumen fraccionario vacío o fracción de espacio vacío, en el lecho empacado debe ser grande. El empaque debe permitir el paso de grandes volúmenes de fluido a través de pequeñas secciones transversales de la torre, sin recargo o inundación; debe ser baja la caída de presión del gas. Mas aún, la caída de presión del gas debe ser principalmente el resultado de la fricción pelicular, si es posible, puesto que es más efectivo que formar arrastres al promover valores elevados de los coeficientes de transferencia de masa. c) Ser quími camente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando. d) Ser estructur almente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación. e) Tener bajo precio. Los empaques son principalmente de dos tipos, desordenados y ordenados. Para operaciones que involucren la transferencia de masa en sistemas líquido-gas, existen procesos donde se utilizan tanto empaques arreglados como los desordenados. Para llevar a cabo el diseño de torres empacadas es necesario tomar en cuenta parámetros como: la capacidad (íntimamente ligada a la inundación), la pérdida de carga y la eficiencia que se traduce en la transferencia de masa. EMPAQUES DESORDENADOS Estos son aquellos que simplemente se arrojan en la torre durante la instalación y que se dejan caer en forma aleatoria. En el p asado se utilizaron materiales fácilmente obtenibles; por ejemplo, piedras rotas, grava o pedazos de coque; empero, aunque estos materiales resultan baratos, no son adecuados debido a la pequeña superficie y malas características con respecto al flujo de fluidos. Actualmente, son fabricados los empaques al azar más utilizados; entre ellos se encuentran los anillos Rasching, anillos Lessing, las monturas Berl e Intalox, los anillos Pall (Flexirings), los tellerestes y algunos otros. A manera de orientación general: los tamaños de empaque de 25 mm o mayores se utilizan generalmente para un flujo de gas de 0.25 m3/s (500 ft3/min.), 50 mm o mayores para un flujo de gas de 1 m/s (2000 ft3/min.). Para predecir las características operacionales se utilizan algunos modelos, dentro de los cuales destacan:

Aspectos Sobre Empaques y Disec3b1os de Columnas de Relleno en General

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    UNIVERSIDAD SIMN BOLVARDepartamento de Termodinmica y Fenmenos de Transferencia

    Materia : Procesos de Separacin I (TF-3331)Profesor : J-M. LedanoisCaptulo : 1

    EMPAQUES ORDENADOS Y DESORDENADOS PARA SISTEMAS LQUIDO-GAS.

    Las torres empacadas, utilizadas para el contacto continuo de lquido y del gas tanto en el flujo acontracorriente como a corriente paralela, son columnas verticales que se han llenado conempaque o con dispositivos de superficie grande. El lquido se distribuye sobre stos y escurrehacia abajo, a travs del lecho empacado, de tal forma que expone una gran superficie alcontacto con el gas.

    El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes caractersticas:

    a) Proporcionar una superficie interfacial grande entre el lquido y el gas. La superficie delempaque por unidad de volumen de espacio empacado a, debe ser grande, pero no en el

    sentido microscpico. Los pedazos de coque, por ejemplo, tienen una superficie grandedebido a su estructura porosa, pero la mayor parte de la superficie ser cubierta por lapelcula del lquido que escurre. De todas maneras, la superficie especfica de empaque a,es casi siempre ms grande que la superficie interfacial lquido-gas.

    b) Poseer las caractersticas deseables del flujo de fluidos. Esto generalmente significa que elvolumen fraccionario vaco o fraccin de espacio vaco, en el lecho empacado debe sergrande. El empaque debe permitir el paso de grandes volmenes de fluido a travs depequeas secciones transversales de la torre, sin recargo o inundacin; debe ser baja lacada de presin del gas. Mas an, la cada de presin del gas debe ser principalmente elresultado de la friccin pelicular, si es posible, puesto que es ms efectivo que formararrastres al promover valores elevados de los coeficientes de transferencia de masa.

    c) Ser qumicamente inerte con respecto a los fluidos que se estn procesando.d) Ser estructuralmente fuerte para permitir el fcil manejo y la instalacin.

    e) Tener bajo precio.

    Los empaques son principalmente de dos tipos, desordenados y ordenados. Para operacionesque involucren la transferencia de masa en sistemas lquido-gas, existen procesos donde seutilizan tanto empaques arreglados como los desordenados. Para llevar a cabo el diseo detorres empacadas es necesario tomar en cuenta parmetros como: la capacidad (ntimamenteligada a la inundacin), la prdida de carga y la eficiencia que se traduce en la transferencia demasa.

    EMPAQUES DESORDENADOS

    Estos son aquellos que simplemente se arrojan en la torre durante la instalacin y que se dejancaer en forma aleatoria. En el pasado se utilizaron materiales fcilmente obtenibles; por ejemplo,piedras rotas, grava o pedazos de coque; empero, aunque estos materiales resultan baratos, noson adecuados debido a la pequea superficie y malas caractersticas con respecto al flujo defluidos. Actualmente, son fabricados los empaques al azar ms utilizados; entre ellos seencuentran los anillos Rasching, anillos Lessing, las monturas Berl e Intalox, los anillos Pall(Flexirings), los tellerestes y algunos otros. A manera de orientacin general: los tamaos deempaque de 25 mm o mayores se utilizan generalmente para un flujo de gas de 0.25 m3/s (500ft3/min.), 50 mm o mayores para un flujo de gas de 1 m/s (2000 ft3/min.).

    Para predecir las caractersticas operacionales se utilizan algunos modelos, dentro de los cualesdestacan:

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    a) Modelo de Eckert: Utilizado para determinar la capacidad y la prdida de carga. Es unmodelo grfico que se fundamenta en una lnea de inundacin para determinar caudales deinundacin y un conjunto de curvas cuyo parmetro constante es la cada de presin por pide empaque.

    Inundacin:Se determina a partir de la figura 1.1, donde la ordenada y la abscisa se definen por

    las ecuaciones 1.1 y 1.2. Leyendo con la abscisa, se obtiene y, de donde se despeja el valordel Flux msico de gas de Inundacin:

    Figura 1.1.- Modelo de Eckert de velocidad de flujo

    vsfvs

    vsf

    v

    vsf

    L

    V

    W

    L

    L

    W

    VL

    p

    vsf

    UU

    UG

    VLx

    Fg

    Gy

    =

    =

    =

    =

    85.0

    12.02

    Donde cada variable tiene el siguiente significado:

    (Ec. 1.1)

    (Ec. 1.2)

    (Ec. 1.3)

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    Tabla 1.1. Variables del modelo de Eckert, unidades y forma de determinarlas

    Variable Nombre Unidades SI Forma de determinarla

    Gvsf Flux msico de gas en inundacin kG/s m2 Grfico de Eckert

    g gravedad (9,8) m/s2 Constante

    Fp Factor de empaque m-1

    Tabla 1.2

    v Densidad del vapor kG/m3 Propiedad del Fluido

    l Densidad del lquido kG/m3 Propiedad del Fluido

    w Densidad del agua kG/m3 Propiedad del Fluido

    l Viscosidad del lquido kG/ms Propiedad del Fluido

    w Viscosidad del agua kG/ms Propiedad del Fluido

    L Caudal msico de lquido kG/s Dato

    V Caudal msico de vapor kG/s Dato

    Uvsf Velocidad de Inundacin m/s Grfico de Eckert

    El factor de empaque se determina a partir de la siguiente tabla:

    Tabla 1.2. Factor de empaque para modelo de Eckert

    Tamao de A. Raschig A. Raschig Sillas Berl Anillos Pall

    empaque Cermica Metal Cermicas Metal

    pulg. Fp (ft-1) Fp (ft-1) Fp (ft-1) Fp (ft-1)

    0,5 580 300 240 85

    0,625 380 170 200 700,75 255 155 170 60

    1 155 137 110 48

    1,25 125 110 85 39

    1,5 93 83 65 28*

    2 65 57 45 20

    3 36 32 25 16

    *Los factores de empaque del modelo de Norton son los mismos de esta tabla, excepto este valor que es 33.

    Cada de Presin o Prdida de Carga: Se utilizan las mismas ecuaciones para ordenada yabscisa, solo que al grfico se le aaden nuevas lneas y se obtiene uno distinto (ver Figura 1.2).La diferencia es que se utiliza el Gvs (caudal msico de operacin del gas) en lugar del deinundacin Gvsf. El parmetro constante de las nuevas lneas es la cada de presin enpulgadas de Agua por pi de empaque.

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    Figura 1.2. Modelo de Eckert para el gradiente de presin

    Modelo de Norton:Es un modelo anlogo al de Eckert, solo que los valores de las variablesestn tabulados (Tabla 3) y la ecuacin para la ordenada tiene una pequea modificacin.

    Tabla 1.3. Modelo de Norton

    x(FLV)

    P. In.H20/ft0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 4

    0,05 150 144 140 138 133 116 88 60

    0,10 460 440 420 380 280 200 120 64

    0,25 1100 750 740 660 460 280 155 75

    0,50 1900 1400 1260 1050 650 400 198 85

    1,00 3200 2500 2000 1480 850 470 220 90

    1,50 4000 2800 2200 1700 950 510 240 100

    En este caso:

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    1.0

    2 11)()(

    =

    W

    L

    VLV

    pvs FGy

    Modelo de Monsanto: Este modelo se utiliza para estudiar la transferencia de masa para

    ambas fases en contacto, con ecuaciones que contienen parmetros correlacionados para lostipos de empaques ms utilizados.

    Fase Gaseosa:La ecuacin, permite determinar la altura de la unidad de transferencia para estafase.

    ( ) ( )

    [ ]8.016.025.1

    21

    ;;

    3600

    10

    =

    =

    =

    =

    W

    L

    W

    L

    W

    L

    n

    L

    V

    pm

    c

    G

    fff

    fffG

    ScZ

    d

    H

    A continuacin se definen las variables y la forma de determinarlas:

    Tabla 1.4. Variables de Modelo de Monsanto, fase gaseosa.

    Variable Nombre Unidades SI Forma de determinarla

    dc Dimetro de columna (ficticio) min(dc,2) calcularlo

    Parmetro de empaque Tabla 1.5 o Figura 1.3.

    m Constante, para anillos 1.24

    m Constante, para monturas 1.11Zp Altura de empaque Calculada-Dato

    GL Flux de lquido (se usa para leer en T. V)

    Tensin Superficial Dato

    Scv Nmero de Schmidt del vapor v/vDv calcularlo

    n Constante, para anillos 0.6

    n Constante, para monturas 0.5

    Dv Difusividad del vapor

    HG Altura de la Unidad de Transf. Gas local

    El parmetro de empaque se determina a partir de la siguiente tabla:

    Ec. 1.5

    (Ec. 1.6)

    (Ecs. 1.7; 1.8; 1.9)

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    Tabla 1.5. Clculo del parmetro de empaque

    % inundacin 20 30 40 50 60 70 80

    Tamao, in.

    A. Raschig

    Cermica

    0,5 109 137 154 161 161 153 134

    1 85 99 99 99 95 85 68

    1,5 124 140 144 144 144 144 144

    2 166 185 189 189 189 189 189

    A. Raschig

    Metal

    0,5 41 51 57 60 60 57 50

    1 49 57 57 57 55 49 39

    1,5 72 81 83 83 83 83 83

    2 96 107 109 109 109 109 109

    Sillas Berl

    Cermica

    0,5 29 37 42 46 48 50 51

    1 37 46 50 50 50 50 50

    1,5 53 60 63 64 64 64 64

    Anillos Pall

    Metal

    0,5 51 64 72 75 75 71 62

    1 60 69 69 69 67 60 47

    1,5 87 98 101 101 101 101 101

    2 124 137 141 141 141 141 141

    Este parmetro, tambin puede calcularse, utilizando las figuras 1.3 y 1.4.

    FIGURA 1.3.

    INSERTAR FIGURE 10 A. PACKING PARAMETER FOR VAPOR PHASE MASS TRANSFER,De la gua rellenos desordenados

    FIGURA 1.4.

    INSERTAR FIGURE 10 B. PACKING PARAMETER FOR VAPOR PHASE MASS TRANSFER,De la gua rellenos desordenados

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    HASTA AQUI

    Fase Lquida: correlacin anloga a la anterior, con otros parmetros, para determinar laaltura de la unidad de transferencia de lquido.

    ( )

    vsf

    vs

    L

    p

    FLL

    U

    UFr

    ScZ

    CH

    =

    = 2

    115.0

    10

    Fr es el porcentaje de inundacin.

    Tabla 1.6. Variables del Modelo de Monsanto, Fase Lquida y forma de determinarlas.

    variable nombre valor forma de determinarlaCFL Factor de Carga, f(Fr) de Tablas Con Fr, entrar en Tabla 7 o Figura 5 Parmetro de empaque Tabla 8 o Figuras 6 y 7Scl Nmero de Schmidt del lquido L/LDL calcularloZp Altura de empaque

    TABLA 1.7INSERTAR PRIMERA PARTE DE TABLE V, De la gua rellenos desordenados

    FIGURA 1.5INSERTAR FIGURE 8. LIQUID PHASE VAPOR LOAD FACTOR

    Tabla 1.8. Determinacin del parmetro de empaque, Monsanto, fase lquida.

    GL(lb/hft2) 200 500 1000 2000 5000 10000 20000 40000

    Tamao, in.

    A. Raschig

    Cermica

    0,5 0,038 0,035 0,038 0,047 0,072 0,110 0,179 0,305

    1 0,042 0,044 0,047 0,052 0,064 0,081 0,119 0,213

    1,5 0,036 0,042 0,051 0,063 0,087 0,115 0,161 0,270

    2 0,047 0,052 0,058 0,065 0,081 0,104 0,135 0,177

    A. Raschig

    Metal

    0,5 0,034 0,032 0,034 0,042 0,065 0,099 0,161 0,275

    1 0,038 0,040 0,042 0,047 0,058 0,073 0,107 0,192

    Ec. 1.10

    Ec. 1.11

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    1,5 0,032 0,038 0,046 0,057 0,078 0,104 0,145 0,243

    2 0,047 0,052 0,058 0,065 0,081 0,104 0,135 0,177

    Sillas Berl

    Cermica

    0,5 0,037 0,040 0,044 0,052 0,068 0,083 0,104 0,130

    1 0,019 0,026 0,033 0,043 0,061 0,079 0,108 0,1441,5 0,024 0,028 0,033 0,042 0,058 0,076 0,098 0,128

    Anillos Pall

    Metal

    0,5 0,034 0,032 0,034 0,042 0,065 0,099 0,161 0,275

    1 0,038 0,040 0,042 0,047 0,058 0,073 0,107 0,192

    1,5 0,032 0,038 0,046 0,057 0,078 0,104 0,145 0,243

    2 0,052 0,058 0,064 0,720 0,090 0,115 0,150 0,197

    FIGURA 1.6.INSERTAR FIGURE 9 A. PACKING PARAMETER FOR LIQUID PHASE MASS TRANSFER, De

    gua rellenos desordenados

    FIGURA 1.7.INSERTAR FIGURE 9 B. PACKING PARAMETER FOR LIQUID PHASE MASS TRANSFER, De

    gua rellenos desordenados

    A) Modelo de Onda: Este modelo tambin determina la transferencia de masa, esdecir, las alturas de unidades de transferencia y los coeficientes de T. M. Lasecuaciones son las siguientes:

    ( )

    =

    =

    =

    =

    =

    75.0

    2.005.01.0

    231

    7.0

    4.021

    32

    31

    Re45.1exp1

    )()(23.5

    )(0051.0

    C

    LLLpw

    ppV

    Vp

    V

    Vp

    V

    WV

    VV

    ppL

    Lw

    L

    L

    LL

    LwL

    LL

    WeFraa

    daSca

    G

    Da

    TRk

    PMPak

    GH

    daSca

    G

    gk

    ak

    GH

    (Ec 1.12)

    (Ec. 1.13)

    (Ec. 1.14)

    (Ec. 1.15)

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    Lp

    LL

    a

    G

    =Re (Ec. 1.17)

    2

    2

    L

    Lp

    Lg

    GaFr

    = (Ec. 1.18)

    Lp

    LL

    a

    GWe

    =

    2

    (Ec.

    1.19)

    Tabla 1.9. Variables del Modelo de Onda y forma de determinarlas

    variable nombre valorforma de determinarla /

    restriccioneskL Coeficiente de T. M. Local del lq. ec. 1.13ap rea especfica de empaque De Tabla Tabla 1.10.dp dimetro de empaque De Tabla Tabla 1.10.aw Altura de empaque ec. 1.16P Presin

    PM Peso MolecularReL Nmero de Reynolds del lquido ec. 1.17 0.04

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    TABLE 6.8. Characteristics of Packing

    Packing Material Size FPft2/ft3

    am2/m3

    m3/m3

    Ch C P C L C V

    Berl

    saddle

    ceramic 25 110 260.0 0.680 0.620 1.246 0.387

    Berlsaddle

    ceramic 13 240 545.0 0.650 0.833 1.364 0.232

    Intaloxsaddle

    ceramic 50 40 114.6 0.761 0.747

    Intaloxsaddle

    plastic 50 28 122.1 0.908 0.758

    Pall ring ceramic 50 43 116.5 0.783 1.335 0.662 1.227 0.415Pall ring metal 50 27 112.6 0.951 0.784 0.763 1.192 0.410Pall ring plastic 50 26 111.1 0.919 0.593 0.698 1.239 0.368Rasching

    ring

    ceramic 25 179 190.0 0.680 0.577 1.329 1.361 0.412

    Raschingring

    ceramic 15 380 312 0.690 0.648 1.276 0.401

    Raschingring

    ceramic 10 1000 440 0.650 0.791 1.303 0.272

    Raschingring

    ceramic 6 1600 771.9 0.620 1.094 1.130

    Raschingring

    metal 15 170 378.4 0.917 0.455

    Mellapak plastic 250 Y 22 250 0.960 0.554

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    B) Modelo de Bolles y Fair: utiliza las mismas ecuaciones que el modelo deMonsanto, solo que los parmetros de correlacin se ajustaron de maneraestadstica para mejorar la solucin.

    C) Otro modelo para determinar la T. M. (ver Figura 1.8.)

    FIGURA 1.8.INSERTAR HOJA: CORRELACIONES PARA CALCULAR Htg Y Htl

    Empaques Ordenados

    Los empaques regulares ofrecen las ventajas de una menor cada de presin parael gas y un flujo mayor, a expensas de una instalacin ms costosa que la necesaria paralos empaques aleatorios. La malla de alambre tejida o de otro tipo, enrollada en uncilindro como si fuese tela (Neo-Kloss), u otros arreglos de gasa metlica (Koch-Sulzer,Hyperfil y Goodloe) proporcionan una superficie interfacial grande de lquido y gas encontacto y una cada de presin muy pequea; son especialmente tiles en la destilacinal vaco. Los mezcladores estticos se disearon originalmente como mezcladores enlnea, para mezclar dos fluidos que fluyen a corriente paralela. Hay varios diseos, peroen general constan de dispositivos en forma de rejas para huevos, los dispositivos seinstalan en un tubo; causan multitud de roturas de fluidos. Se ha mostrado que estosdispositivos son tiles para el contacto gas-lquido a contracorriente, poseen buenascaractersticas de transferencia de masa a cadas bajas de presin del gas. En esteapartado trataremos los empaques ordenados Mellapak, de la casa Sulzer, cuyo catlogose analiza a continuacin:

    Utilizando este catalogo se plantea un procedimiento para el diseo de unacolumna con Mellapak 250-y.

    1. Se debe calcular la ordenadaL

    G

    G

    Lx

    = con caudales msicos de lquido (L) y

    gas (G)

    2. De la figura 1.9, se lee el valor de cV,GL

    GinGV wc

    = , , con wG,in en m/s

    FIGURA 1.9.

    INSERTAR FIGURE 2. Mellapak 250Y, del Catalogo Mellapak

    3. De esta ultima ecuacin se despeja wG,in.

    4. Calcular el caudal volumtrico de operacin para el gasG

    opG

    GQ

    =, , con G

    msico.

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    5. Calcular el rea transversal de torre S,4

    2tDS

    =

    6. Calcular el wG,op, SQ

    w opGopG,

    , = , en m/s

    7. Calcular el porcentaje de inundacin, inGopG

    r w

    w

    F ,,

    = , es necesario comprobarque la torre no est inundada, es decir, un Fr

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    ( ) ( )DS

    D

    C

    D

    D uUUU

    ==

    +

    11 0

    (ec. 2.17)

    ... porosidad del lecho, caracterstico de cada empaque

    B.2) Velocidad caracterstica:

    26.02

    165.02

    16.0

    4

    30 1

    =

    CTC

    pC

    CC

    C

    gDg

    a

    gc

    u

    Tabla 2.3. Variables

    variable nombre valorDT dimetro de torreap rea especfica de empaque De Tabla 1.10

    gc factor de correccinc constante, para anillos Rasching 4.9c constante, para monturas Berl 6

    B.3) velocidad terminal de las gotas:

    Con la figura 2.1, previa determinacin del nmeroP...

    ( )

    =

    4

    32

    C

    CC

    g

    gP (ec. 2.19)

    D

    DC

    vsU

    u

    g

    gd

    = 092.0 (ec. 2.20)

    C

    tvsC vd

    =Re (ec. 2.21)

    FIGURA 2.1.INSERTAR FIG. 10.11. Terminal settling velocities of single liquid drops in infinite lliquid media

    en esta figura, se calcula la ordenada:c

    vs

    g

    Pgdy

    =

    3

    4 5.02 (ec. 2.22), con cuyo

    valor se corta la grfica y se obtiene la abscisa, de donde se calcula el Re y de este se

    despeja la vt. 15.0Re

    Px= (ec. 2.23)

    B.4) Otra manera de calcular la velocidad caracterstica:

    (Ec. 2.18)

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    De la figura 2.2, la abscisa

    =

    5.0

    292.038.0

    g

    gd

    v

    gx cF

    tD

    (ec. 2.24), con gc

    igual a 4.18108 en unidades inglesas y dF dimetro de empaque, sirve para determinar

    tv

    u0 (ec. 2.25.)

    FIGURA 2.2.INSERTAR FIG. 10.9. Characteristic drop velocities for packings

    B.5) Velocidad de inundacin:n

    CFC

    p

    C

    CpCF

    C

    D

    C

    D

    U

    ac

    g

    aU

    U

    U

    =

    +

    2

    41

    3

    41

    21

    835.01

    (ec. 2.26.)

    Tabla 2.4. Constantes c y n.

    Tipo de empaque c nAnillas Rasching 0.894 -0.078Monturas Berl 0.882 -0.052Anillos Lessing 0.853 -0.046Esferas 0.839 -0.029

    Tambin se puede utilizar la Figura 2.3., donde la abscisa es

    5.12.0

    =

    p

    C

    Ca

    x

    (ec. 2.27.) Con ella se lee,

    25.0

    1

    Cp

    C

    C

    DCF

    a

    U

    UU

    y

    +

    = , (ec. 2.28.)

    FIGURA 2.3.INSERTAR FIG. 10.10 Flooding in packed towers

    B.6) Algunas consideraciones:

    B.6.1) El dimetro del empaque (tamao) no debe ser mayor de 1/8 del DT.B.6.2) El tamao de empaque no se debe ser menor a al dimetro de empaque

    crtico:5.0

    42.2

    =

    g

    gd CfC

    (ec. 2.29)

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    ndice de mezclado (IM):

    Entonces, se cumple que:

    Nmero de Potencia:

    CLCULO DE LAS PROPIEDADES DE MEZCLA

    Tanque sin mamparas:

    Tanque con mamparas Si 1- D > 0,4

    Si 1- D < 0,4

    Transferencia de Masa:

    +

    =

    DC

    D

    DM

    UU

    UI

    Si IM = 1

    +=

    DC

    DD

    UU

    U

    +=

    + DCD

    DC

    D

    UU

    U

    AQ

    AQ

    AQ

    MT

    CPO

    dN

    gPN

    =

    53

    M

    TM dN

    2

    eR

    =

    Donde P: Potencia consumidaRe: N de Reynolds para el agitadorN: N de revolucionesgC:4,18.10

    8ft/h2

    VER FIGURA 10.11 en la pg A

    ( ) CDDDM += 1

    +

    +

    =

    CD

    DD

    D

    CM

    5,11

    1

    +

    +

    =CD

    DD

    D

    CM

    61

    1

    ( )

    +

    =

    CD

    CD

    D

    DM

    15,11

    Donde = iiM x3131

    [] = lb/ft

    3

    [] = lb/h.ft

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    Eficiencia de Murphee: Aplica slo en mezcladores con bafles o tanque bien agitados

    = hdV 24

    La eficiencia global se estima como:

    5,0833,02

    052,0

    =

    =

    CC

    C

    C

    CT

    C

    MCC

    D

    Nd

    D

    dKSh

    Donde dM: Dimetro del tanque

    Re =

    C

    CT Nd

    2

    =

    CC

    C

    CD

    S

    m=CD/CCDd Difusividad de la fase dispersa

    DCOD KK

    m 11+=

    ( ) ( ) ( )T

    D

    dWeca

    84,01,05,0

    Re =

    Donde a: rea especfica

    23 NdWe MT

    =

    VS

    D

    da = 6

    ad DVS

    =

    6

    = D

    OD

    MD

    a

    exp1 Donde : tiempo de residencia del lquido

    +=

    CD QQ

    V

    +

    =

    C

    DMD

    C

    DMD

    O

    U

    Um

    U

    Um

    1

    1

    VS

    DD

    d

    DK

    =

    9,17

    25,9 (turbina plana de 6 aspas)18,65 (turbina plana de 6 aspas)

    C = 13,65 (turbina inclinada45)

    13,85 (turbina tipo hlice)

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    { }inundacinptodelgasdeCaudal

    diseodegasdeCaudalTDRtorreladeadFlexibilid

    ==

    Dado el TDR y el caudal de gas de diseo, se despeja el caudal de gas en el punto de inundacin y

    no se puede trabajar con uno menor ya que se producira GOTEO y se afectara la eficiencia. Se puedetrabajar con uno mayor sin afectar la eficiencia.

    Grfica Blowing & Dumping.

    Definiciones:

    Se usa generalmente los colocados en negrillas:

    DT: Dimetro de la torre

    TS: Espaciado entre platos (12, 14,16, 18, 24, 36 Y 48)

    W: Altura del vertedero (0-2-4)

    dH: Dimetro de los orificios (1/8- - )e : Espesor de la placa (14- 16- 20 gage) .Donde 14 gage = 0,078

    AT: rea total 4

    2T

    T

    DA

    =

    AN: rea libre

    dTN AAA =

    Ad: rea del vertedero (5- 12- 25% AT) S Se calcula por la cuerda

    rea total del vertedero = 2.Ad

    Aa: rea activa A a = AT 2.A d

    AN: rea libre

    ZT: Longitud del paso

    LW: Longitud del vertedero (77% DT)

    Ah: rea de hueco (8- 12 15% Aa) A hT= N h.Ah

    Tipos de platos :

    - Perforados

    DT

    ZT L W

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    - Vlvula

    - Campana de burbujeo

    Inundacin:

    Para calcular UNF(Inundacin) se debe calcular X para entrar a la figura 13,3y leer C.

    L

    V

    V

    L

    PM

    PM

    V

    Lx = HAFSTF FFFCC =

    FST=

    0,2

    20

    (correccin por tensin superficial)

    FF=

    nAbsorci0,75

    ndestilaciyroshidrocarbu1(correccin por formacin de espumas)

    FHA=

    0,1/AA0,06si5

    0,1/A Asi1

    aH

    aH (correccin por rea perforada)

    NFN

    0,5

    VL

    VNF U85% U

    UC =

    =

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    Arrastre :

    Entro en la grfica 13.26 con FLVy calculo moles de lq. Arrastrados/molestotales de lquido)

    L

    V

    V

    LLV

    PM

    PM

    V

    LF = L

    1

    =

    L

    o

    1

    %

    =

    Ms del 20% es exceso. Si hay arrastre no debera haber goteo. Si es excesivo el arrastre puedo

    aumentar el rea del vertedero.

    Prdida de carga (hT):

    hT= h h+ h f hT = Prdida de carga total

    2

    O

    H

    L

    V

    h C

    U

    0,186h

    = h h= Prdida de carga en el plato seco

    hf= Prdida de carga debido al lquido

    UH= vel. En los orificios (U H =Q/AhT)

    CO= Coeficiente de descarga ( FIGURA 11,8)

    hf= (h h O )

    h altura del vertedero [ft] h cabezal de liquido que fluye

    [ ]nLw

    Q0,48

    3/2

    =Oh Q [gpm]

    Lw [in]

    De la figura 15.7 se lee F VA= Ua v Ua = vel de vapor basada en el

    rea activa

    Tiempo de residencia en el bajante: ( )

    vert

    w

    2U

    h= U vert=Velocidad de lquido en el vertedero

    Inundacin del bajante o vertedero (hDF)

    hDF= h o + hw+ h T+ h DA

    2

    =Lw

    Q0,03hDA (cada de presin en el vertedero) 5,0==

    DF

    DF

    H

    h

    Si < 0,5 el bajante no se inunda

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