Transcript Clase Práctica 5 - Laboratorio de Operaciones Unitarias II

República Bolivariana de Venezuela
Universidad del Zulia
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química
Laboratorio de Ingeniería Química Profesor Ydelfonso Arrieta
Laboratorio de Operaciones Unitarias II
Practica # 5
ESTUDIO HIDRODINAMICO DE
TORRES EMPACADAS
Autor: Ing. Alexis Manuel Faneite
Realizado por:
Maylu Paz; Ana Sarcos; Jester Salas
Mejorado por:
Annybeth Fernández; Ana Nieto;
Daniel Paternina; Aidin Urribarri
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Estudiar la hidrodinámica de la
torre empacada a escala piloto
C-501 existente en el Laboratorio
de Ingeniería Química
“Prof. Ydelfonso Arrieta”
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
2.1. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C501 en función del flujo de gas, sin flujo de líquido y verificar la
capacidad de predicción del modelo de Leva.
2.2. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C501 en función del flujo de gas, a dos regímenes de flujo de
líquido bajo y verificar la capacidad de predicción del modelo
de Leva.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
2.3. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C501 en función del flujo de gas, a dos regímenes de flujo de
líquido alto y verificar la capacidad de predicción del modelo de
Leva.
2.4. Establecer el rango de caída de presión óptimo de operación
de la C-501 y la caída de presión en el punto de inundación.
2.5. Desarrollar una correlación empírica para predecir el flujo
gas y la caída de presión de carga en función del flujo de
líquido.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
2.6. Comparar la velocidades lineales de gas de inundación con
las predichas con la correlación generalizada en coordenadas de
Eckert a los distintos regímenes de líquido estudiados.
2.7. Desarrollar un modelo empírico que permita predecir la
caída de presión de la C-501 a cualquier régimen de flujo de
líquido y gas hasta el punto de carga, utilizando las cinco curvas
experimentales halladas.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
¿Que es un estudio Hidrodinámico?
Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las
leyes de los fluidos en movimiento. Específicamente
permite estimar el diámetro de las columnas de tal
forma de que la velocidad de gas de operación no
produzca acumulación de líquidos en la torre. Se
lleva a cabo a escala piloto.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Información generada de estudios hidrodinámicos
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Cambios en la velocidad
lineal del gas producen
cambios proporcionales en
la caída de presión hasta el
punto de carga, luego del
cual pequeños cambios en
la velocidad lineal del gas
producen grandes cambios
en la caída de presión a
través de la columna, hasta
llegar al puto de
inundación.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Punto de inundación:
Es la velocidad lineal de gas que a un flujo de
líquido determinado produce el cambio de las
fases, la fase dispersa pasa a continua y la fase
continua pasa a dispersa. Se observa
físicamente un tapón del líquido en el tope de
la columna a través del cual burbujea el gas.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Punto de carga:
Punto hipotético en donde todo el empaque se
encuentra mojado. Se observa solamente al
graficar la variación de la caída de presión con
respecto a la variación de la velocidad lineal del
gas a un flujo de líquido dado, en donde el
cambio en el comportamiento de la caída de
presión indica dicho punto.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Zona de carga:
Región comprendida entre el punto de carga y el
punto de inundación, en donde a pequeñas cambios
de la velocidad lineal del gas se producen grandes
cambios en la caída de presión. Esta región es única
para cada régimen de líquido establecido en la
columna. En esta zona se presenta la acumulación
de líquido en la columna por la fuerza ejercida por
las grandes velocidades del gas.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Ecuación de Leva:
Modelo semi-empirico que permite predecir la
caída de presión en función del flujo lineal del gas y
líquido hasta el punto de carga
P / Z  C210C3ut  gUt 2
ΔP/Z: caída de presión sobre altura de empaque
C2 y C3: constantes que dependen del tipo de empaque
Ut: velocidad lineal del líquido
Ut: velocidad lineal del gas
g: densidad del gas.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Correlaciones
generalizadas para el
punto de inundación
en coordenadas de
Eckert:
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Coordenadas de Eckert para
anillo es ordenados y
empacados al azar.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Por lo general los
absorbedores y desorbedores
están diseñados para caídas
de presión de 200 a 400
N/m2, al aumentar todavía
mas la velocidad del gas, la
caída de presión también
aumenta, y la línea se hace
casi vertical. Todo depende
del fabricante.
Evidentemente, la velocidad
del gas en una torre de
relleno en operación ha de ser
inferior a la velocidad de
inundación.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Explicación teórica
Columnas Empacadas:
Son columnas verticales que se han
llenado con empaque o con
dispositivos de superficie grande,
por el cual se distribuye el líquido y
escurre hacia abajo, a través del
lecho empacado.
Los empaque pueden estar
dispuestos al azar o de forma
ordenada.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
2da generación
Empaques
al azar
1ra generación
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Empaques
estructurados
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Justificación e importancia
Se utilizará torres empacadas ya
que ellas proporcionan una
menor caída de presión, lo cual
es sumamente importante para
la destilación al vacío.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Justificación e importancia
Debemos saber que las torres
empacadas son las menos
costosas cuanto a problemas de
corrosión se refiere y también
opera a menor burbujeo del gas
a través del líquido.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Descripción del equipo
Compresor K-501
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Descripción del equipo
Filtro de admisión de aire al compresor S-501
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Descripción del equipo
Compresor K-501 de desplazamiento positivo de doble pistón
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Descripción del equipo
cámara de baja presión
cámara de alta presión
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Descripción del equipo
Sistemas de poleas y correas,
reductores de velocidad
Check de salida del pistón de
alta presión
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Descripción del equipo
Línea de venteo de la cámara del pistón de alta presión. La
alinea el presure switch cuando apagan el motor.
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Descripción del equipo
Motor
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Descripción del equipo
Tanque pulmón V-501
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Descripción del equipo
Enfriador de l aire de descarga del compresor
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Descripción del equipo
Válvula check de admisión al pulmón
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Descripción del equipo
Presure swicht PS-501 con los botones de encendido y apagado.
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Descripción del equipo
Drenaje del pulmón V-501
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Descripción del equipo
Deshumidificador en la línea de aire hacia el laboratorio
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Descripción del equipo
Manómetro P-501 en la línea de aire en el laboratorio
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Descripción del equipo
Columna empacada de anillos rasching de ½” C-501 marca QVF
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Descripción del equipo
Rotámetro de agua
Redistribuidor de líquido
Empaques de la columna
Anillos Rashing ½”
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Descripción del equipo
Medidor de caída de presión
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Descripción del equipo
Rotámetro de aire
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
se pone en servicio el
compresor
Se drena el pulmón.
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Procedimiento experimental
Alineación del aire a la columna
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Procedimiento experimental
Se aumenta el flujo de aire desde el 10% hasta el 60 %
en intervalos de 5%
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Procedimiento experimental
Caídas de presión en la torre para el
empaque seco
% Rotámetro Aire
Caída de presión [∆P]
(cms H2O)
10
0.1
15
0.4
20
0.4
25
1.0
30
1.3
35
1.5
40
2.0
45
2.5
50
3.3
55
4.2
60
5.0
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
Admitir el agua a la columna
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Procedimiento experimental
Esperar a que el rotámetro llegue a 110 psi
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Procedimiento experimental
Ponga un caudal bajo de agua a través del rotámetro controlando
el nivel con la válvula de drenaje
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
caídas de presión en la torre
para flujos de agua bajo
Se aumenta el flujo de aire en
intervalos de 2% comenzando desde
10% hasta observar la inundación
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Procedimiento experimental
Momento en que
comienza a bajar agua
por la columna
empacada
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
Se controla la válvula de desagüe a un caudal alto de liquido alto de
manteniendo constante el nivel de operación
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
Caídas de presión en la torre para
flujos de agua alto
Se aumenta el flujo de aire en
intervalos de 2% comenzando desde
10% hasta observar la inundación
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
Se manipula el nivel del líquido con el rotámetro cuidadosamente hasta
llegar a la inundación
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
Se mantiene el rotámetro en el punto de inundación
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Procedimiento experimental
Vista de la columna inundada
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Seguridad, higiene y ambiente
Implementos de protección personal
Guantes
Lentes
Bata
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Seguridad, higiene y ambiente
Riesgos eléctricos
presentes en el área
del compresor
El paso de la corriente por el cuerpo
pueden ocasionar desde lesiones
físicas secundarias (golpes, caídas,
etc.), hasta la muerte por fibrilación
ventricular.
Otros factores fisiopatológicos tales como
contracciones musculares, aumento de la
presión sanguínea, dificultades de
respiración, parada temporal del corazón, etc.
pueden producirse sin fibrilación ventricular.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Seguridad, higiene y ambiente
Riesgos de trabajo con
equipos de alta presión en el
área del compresor
Inhalación de gases, vapores y
partículas contenidas en los
recipientes.
Quemaduras.
Fracturas e incluso la muerte.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Seguridad, higiene y ambiente
Riesgos de trabajo con
equipos rotatorios en el área
del compresor
Daños en la vista por objetos por objetos en el
aire.
Golpes en el cuerpo si el equipo se engancha
con mangas o cualquier tipo de colgantes.
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Seguridad, higiene y ambiente
limpiar
Ordenar y recoger los
materiales e
implementos
Dejar el sitio de
trabajo limpio
Estudio hidrodinámico de torres empacadas
Seguridad, higiene y ambiente
Evitar la contaminación
sónica en el área del
compresor
Un sonido molesto puede producir efectos
fisiológicos ( pérdida de la audición) y
psicológicos (irritabilidad exagerada) nocivos para
una persona o grupos de personas, hay que tener
en cuenta que el oído humano solo puede soportar
ciertos niveles máximos de ruidos (por encima de
los 120 dB).