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República Bolivariana de VenezuelaRepública Bolivariana de VenezuelaUniversidad del ZuliaUniversidad del Zulia

Facultad de IngenieríaFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería QuímicaEscuela de Ingeniería Química

Laboratorio de Ingeniería Química Profesor Laboratorio de Ingeniería Química Profesor Ydelfonso ArrietaYdelfonso Arrieta

Laboratorio de Operaciones Unitarias IILaboratorio de Operaciones Unitarias II

Realizado por:Maylu Paz; Ana Sarcos; Jester Salas

Autor: Ing. Alexis Manuel Faneite

Practica # 5Practica # 5ESTUDIO HIDRODINAMICO DE ESTUDIO HIDRODINAMICO DE

TORRES EMPACADASTORRES EMPACADAS

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”

2.1. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C-501 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 C-501 en función del flujo de gas, a dos regímenes de flujo de líquido bajo 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.

2.3. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C-501 en función del flujo de gas, a dos regímenes de flujo de líquido alto y verificar la capacidad de predicción del modelo de Leva.

2.5. Desarrollar una correlación empírica para predecir el flujo gas y la caída de presión de carga en función del flujo de líquido.

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.

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.

¿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.

Información generada de estudios hidrodinámicos

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.

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.

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.

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.

310/ UtCZP gutC

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

ΔP/Z: caída de presión sobre altura de empaqueC2 y C3: constantes que dependen del tipo de empaqueUt: velocidad lineal del líquidoUt: velocidad lineal del gasg: densidad del gas.

Correlaciones generalizadas para el punto de inundación en coordenadas de Eckert:

Coordenadas de Eckert para anillo es ordenados y empacados al azar.

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.

Explicación teóricaColumnas 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.

Empaques al azar

1ra generación

2da generación

Empaques estructurados

Estudio hidrodinámico de torres empacadasJustificación 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 empacadasJustificación 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 empacadasDescripción del equipo

Compresor K-501

Filtro de admisión de aire al compresor S-501

Compresor K-501 de desplazamiento positivo de doble pistón

cámara de alta presión

cámara de baja presión

Descripción del equipoEstudio hidrodinámico de torres

empacadas

Sistemas de poleas y correas, reductores de velocidad

Check de salida del pistón de alta presión

empacadas

Línea de venteo de la cámara del pistón de alta presión. La alinea el presure switch cuando apagan el motor.

empacadas

Tanque pulmón V-501

Enfriador de l aire de descarga del compresor

Válvula check de admisión al pulmón

Presure swicht PS-501 con los botones de encendido y apagado.

Drenaje del pulmón V-501

Deshumidificador en la línea de aire hacia el laboratorio

Manómetro P-501 en la línea de aire en el laboratorio

Columna empacada de anillos rasching de ½” C-501 marca QVF

Empaques de la columna Anillos Rashing ½”

Rotámetro de agua

Redistribuidor de líquido

Medidor de caída de presión

Rotámetro de aire

Se drena el pulmón.

Estudio hidrodinámico de torres empacadasProcedimiento

experimentalse pone en servicio el compresor

Alineación del aire a la columna

experimental

Se aumenta el flujo de aire desde el 10% hasta el 60 % en intervalos de 5%

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

experimental

Admitir el agua a la columna

experimental

Esperar a que el rotámetro llegue a 110 psi

experimental

Ponga un caudal bajo de agua a través del rotámetro controlando el nivel con la válvula de drenaje

experimental

caídas de presión en la torre para flujos de agua

experimental

Se aumenta el flujo de aire en intervalos de 2% comenzando desde 10% hasta observar la

inundación

Momento en que comienza a bajar

agua por la columna empacada

experimental

Se controla la válvula de desagüe a un caudal alto de liquido alto de manteniendo constante el nivel de operación

experimental

Caídas de presión en la torre para flujos de agua alto

experimental

Se aumenta el flujo de aire en intervalos de 2% comenzando desde 10% hasta observar la

inundación

Se manipula el nivel del líquido con el rotámetro cuidadosamente hasta llegar a la inundación

experimental

Se mantiene el rotámetro en el punto de inundación

experimental

Vista de la columna inundada

experimental

Estudio hidrodinámico de torres empacadasSeguridad, higiene y ambienteImplementos de protección personal

Guantes Lentes Bata

Estudio hidrodinámico de torres empacadasSeguridad, higiene y ambiente

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.

Riesgos eléctricos presentes en el

área del compresor

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.

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.

Riesgos de trabajo con equipos rotatorios en el

área del compresor

limpiarOrdenar y recoger los materiales e implementos

Dejar el sitio de trabajo limpio

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).

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