Prác. 1 Caida de Presión en Columnas Empacadas

7/17/2019 Prác. 1 Caida de Presión en Columnas Empacadas

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Operaciones Unitarias I UNITEC Campus Sur Mayo 2011

Universidad Tecnológica de México

Ingeniería Química

Materia: Operaciones Unitarias I

Práctica 1

Área: Ingeniería




Práctica No. 1

Caída de presión en columnasempacadas

Fecha de Elaboración: ____________

Fecha Revisión: _________________

Responsable: ___________________

Objetivo

Determinar experimentalmente y mediante una correlación la caída de presión en

columnas empacadas.

Determinar que factores influyen en la caída de presión.

Normas de Seguridad. No tener contacto directo (con piel, ojos o vías respiratorias) con ninguno de los

reactivos empleados en esta práctica. Cuando se pesen o midan los reactivos, tener cuidado de no derramarlos, en caso

contrario limpiarlos inmediatamente. Extraer los reactivos de los frascos con espátulas y pipetas perfectamente limpias y

no devolver a los contenedores los reactivos no utilizados. Al provocar reacciones de combustión, asegurarse de que el material no apunte hacia

ningún compañero Al utilizar pipetas, hacer uso de propipetas, jamás succionar con la boca.

Cuando la sesión experimental haya finalizado, el alumno deberá limpiar su lugar detrabajo y cerciorarse de que las llaves del gas y del agua queden cerradas

Equipo de Seguridad. Bata. Lentes de protección.

Zapatos cerrados.




Investigación Previa

1. Columnas de Absorción

2. mecanismos de absorción de gases.

Equipo

Torre de absorción.

Panel de instrumentos, válvulas, manómetros, etc.

Materiales

Agua




Marco Teórico

Los sistemas de contacto gas-liquido se utilizan para la transferencia de masa entre

ambas fases debido a la diferencia del potencial de concentración existente entre lasfases. Para lograr este objetivo las torres empacadas utilizadas para esta operacióndeben ofrecer un área de contacto grande que permita realizar la transferencia de masamas eficiente. Existen numerosos tipos de empaque desde los no estructurados a losestructurados los cuales se han vuelto mas comunes en los diseños mas novedosos.

La mayoría de las columnas empacadas se fabrican en vasos cilíndricos colocadosverticalmente. El diámetro de la columna que es independiente de la transferencia demasa que se lleva a cabo se determina de manera que la columna opere de formasegura en la sección de precarga (donde la velocidad de operación sea al menos del30% menor de la velocidad de inundamiento en donde la caída de presión aumenta

exponencialmente) con una caída de presión no mayor a 1.5 pulgadas de agua por piede empaque (equivalente a 0.054 psi por pie empaque). Además en la construcción delas columnas debe seleccionarse un empaque cuyo diámetro nominal no sea mayor a 1/8del diámetro de la columna seleccionado de otra manera la distribución del liquido nofluya de manera uniforme a lo largo de la columna. Por estas consideraciones ladeterminación de la caída de presión es un factor muy importante que influye en eldiseño de la columna lo que nos garantice que la operación no se llevara a cabo en lasección de inundamiento.

Para el cálculo de la caída de presión existen varias correlaciones que incluyencaracterísticas fisicoquímicas del gas y el líquido y que además incorporan la retención

del líquido en el empaque como el caso de la correlación de Billet y Achultes. Además dehaber sido evaluada en 54 diferentes tipos de empaque obteniendo resultados acordescon los datos experimentales, esta correlación es muy precisa para la evaluación de lacaída de presión ya que incorpora una ecuación que mide la caída de presión cuando elgas fluye a lo largo de la columna y no hay presencia de líquido.




Descripción del equipo

Medidores de FlujoAire,Co2, Agua

En este extremoConexión CO2

Panel de Control

Tanque - Almacenamiento Bomba para Agua

Col. De Absorción

Dispositivo de

medición presión




Preparación de la Práctica

Se recomienda que la realización de los ensayos, la operación del equipo, la toma y el

análisis del gas de prueba se lleven a cabo por lo menos por 2 personas.

Desarrollo

Encendido

1. Verifique que al inicio ambas ramas de los manómetros diferenciales se encuentren

al mismo nivel.

2. Abra completamente la válvula que regula la presión de la columna.

3. Cierre la válvula que controla el nivel de agua en la columna.

4. Abra completamente la válvula que regula el flujo de aire a la columna.

Interruptor Bomba de Agua

Interruptor Bomba deRecirculación

Interruptor del Compresor

Paro de Emergencia Interruptor Principal

Diagrama




5. Encienda el compresor y regule el flujo de aire.

6. Encienda la bomba de alimentación de agua a la columna y regule su flujo.

7. Mediante la válvula de nivel de agua fije al altura de agua que se va a tener en laColumna.

8. Permita que la columna se estabilice.

9. Establezca un flujo de aire e incremente el flujo de agua, por cada incremento en el

flujo de agua se deberá anotar la caída de presión.

10. Incremente el flujo de aire y varié nuevamente los flujos de agua en la columna,

anote los valores de caída de presión.

Apagado

1. Apague la bomba de alimentación de agua a la columna.

2. Apague el compresor de alimentación de aire.

Recomendaciones

1. Verifique constantemente el nivel de líquido en la columna para evitar que se inunde.

2. Verifique constantemente la presión en la columna ya que al variar alguno de los

flujos de alimentación esta cambiara (La p resión máxima de o peración n o debe

sob repasar de 2 bar ).

3. Permita que la columna se estabilice antes de tomar algún valor.

4. Al finalizar la operación vacié completamente la columna.

5. Tener cuidado al operar la columna con flujos de agua mayores o iguales a 125

litros/hora.

Condiciones de OperaciónPresion = 585 mmHg

Temperatura = 23 ºC

Diámetro de la torre = 0.09 m

Altura del empaque = 1.12 m




Análisis y Presentación de Resultados:

Flujo de Aire litro /minuto

Flujo de AguaLitro / hora

ΔP (mm H2O)

40

50

6040

50

60

Notas para los Alumnos

1. El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina o en procesador de

textos (PC) sin excepción.

2. Las prácticas impresas solo sirven de guía y referencia.

3. No se aceptan copias fotostáticas del reporte final.

4. La entrega del reporte final de la práctica es por alumno.




Conclusiones del Aprendizaje

Recursos Bibliográficos

Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. CECSA. 1998.

Foust, Alan S.; Wenzel, Leonard A.; Clump, Curtis W. Principios de operaciones

unitarias. CECSA. 1987.

Hines; Maddox. Fundamentos de transferencia de masa. Prentice-Hall. 1991.

McCabe, Warren L.; Smith, Julian C.; Harriot, Peter. Operaciones unitarias en

ingeniería química. McGraw-Hill. 2002.

Holland, Charles Donald. Fundamentals of multicomponent distillation. McGraw-Hill.

1981.

Treybal, Robert E. Operaciones de transferencia de masa. McGraw-Hill. 1988.

Ludwing, Ernest. Applied process for chemical engineering design. Gulf. 1980.

Hougen, O. A.; Watson, K. M.; Ragatz, R. A. Principios de los procesos químicos,

parte 2, termodinámica. Reverté. 1982.

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