platos de casquete de burbujeo

7/25/2019 Platos de Casquete de Burbujeo

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REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

TORRES DE FRACCIONAMIENTO

PDVSA, 1983

MDP04CF10 PLATOS DE CASQUETE DE BURBUJEO

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.C.0 44 L.R.

MANUAL DE DISEO DE PROCESO

ESPECIALISTAS
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PLATOS DE CASQUETE DE BURBUJEO NOV.970

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Indice

1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 ANTECEDENTES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 APLICACIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 CONSIDERACIONES BSICAS DEL DISEO 3. . . . . . . . . . . . . . . . .

7 PROCEDIMIENTO DETALLADO DE DISEO 11. . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 NOMENCLATURA 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 PROGRAMAS DE COMPUTACION 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 ALCANCE

Esta subseccin cubre las tcnicas para realizar el diseo de procesos de losplatos de casquetes de burbujeo en aplicaciones de transferencia de masa. Eldiseo mecnico detallado y el arreglo de casquetes los maneja normalmente elfabricante de los platos y sobre esa premisa se ha elaborado esta seccin. Unformato de clculos que muestra paso a paso el procedimiento de diseo seincluye en el Apndice. Para el diseo de otros internos de la torre relacionadoscon el plato tales como boquillas, cajas de retiro y conexiones del rehervidorrefirase a la Subseccin MDP04CF08. Para el diseo de platos de casquetesde burbujeo en servicios de transferencia de calor, refirase a la SubseccinMDP04CF13.

2 REFERENCIASMDP04CF06 Seleccin del Tipo de Plato.

MDP04CF08 Otros Internos de Torres de Fraccionamiento.

MDP04CF13 Transferencia de Calor por Contacto Directo.

Consideraciones Econmicas de Diseo

Ludwig Ernest E. Applied Process Design for Chemical and PetrochemicalPlants. Volume 2. Second. Edition.Gulf Publishing Co.ISBN 0872017532(v2)

Kister Henry Z.Distillation Design,McGraw Hill,inc. ISBN 0070349096

Walas Stanley M.Chemical Process Equipment, Selection and Design.ButterworthHeineman. ISBN 0750693851

PROII Keyword Input Manual. Version 4.1. 1996, by Simulation Sciences Inc.

3 ANTECEDENTESLos platos de casquetes de burbujeo fueron los elementos de contactofundamentales en las columnas de platos hasta los inicios de la dcada de loscincuenta, debido a su alta eficiencia, buena capacidad y alta flexibilidad ante lasvariaciones de flujo tanto de vapor como de lquido. Sin embargo, su alto costoestimul el desarrollo de alternativas ms baratas que eventualmente los

desplazaron de esa posicin de preferencia al permitir rendimientos comparablespor un costo hasta un 50% menor que el de estos platos. En la actualidad una deesas alternativas, los platos perforados, son la primera opcin para la mayora delas aplicaciones de las refineras, pero para ciertas aplicaciones los platos decasquetes de burbujeo siguen siendo la mejor eleccin, tal como se especifica enlas aplicaciones.

4 DEFINICIONESVer Subseccin MDP04CF06.
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5 APLICACIONES

Los platos de casquetes de burbujeo se aplican en la actualidad bien sea enunidades de proceso construidas antes de que entraran en desuso, o en nuevosdiseos que deben cumplir con requerimientos especiales tales como altacapacidad de reduccin de flujos respecto a los de diseo (relaciones deturndownsuperiores a la de 3 a 1), flujos de lquido extremadamente bajos,que requieren el sellado positivo que da este tipo de platos y cuando se requierela minimizacin de fugas. Tambin pueden utilizarse cuando los dispositivos decontacto ms baratos, como los platos perforados o los de vlvulas presentan unadesventaja especfica para el servicio propuesto que no afecte asal plato decasquetes de burbujeo, como pudiera ser el atascamiento de las vlvulas de unplato en servicios sucios o corrosivos o la falta de resistencia mecnica parasoportar los fuertes incrementos de presin que puede causar la vaporizacinrepentina de agua en torres donde pueda entrar o acumularse durante alguna fasedel ciclo de operacinmantenimiento de la torre.

6 CONSIDERACIONES BSICAS DEL DISEOEl diseo apropiado de un plato de burbujeo da como resultado un arreglo de platoque en las condiciones de operacin a las que se ver sometido realizarsufuncin de separacin con eficiencia razonable, ser estable y no presentarcomportamientos inadecuados tales como inundacin por chorro, soplado,vaciado o mala distribucin de vapor, todo ello sin incurrir en costos excesivos.

El procedimiento de diseo que se presenta en esta Subseccin se basa en laaplicacin de criterios para definir una configuracin tentativa del plato, que sesomete a pruebas sucesivas que permiten decidir si el arreglo propuesto fallarfrente a los criterios de comportamiento ya mencionados, que a su vez orientanla modificacin del diseo tentativo para lograr un arreglo final satisfactorio.

En la Subseccin MDP04CF06se tratan en detalle las limitaciones de losplatos mencionadas aqu.

Espaciamiento Entre Platos

La combinacin ptima del espaciamiento entre platos y del dimetro de la torre

es aquella que minimiza la inversin total de la torre sujeta a la condicin de queel espaciamiento entre platos sea suficiente para permitir el acceso paramantenimiento. La informacin de inversiones del Manual de Estimacin deCostos puede ser utilizada como una gua para determinar la inversin como unafuncin del dimetro de la torre y del espaciamiento entre platos.

Los espaciamientos mnimos entre platos se muestran en la tabla de la pgina 11como una funcin del dimetro de la torre, tipo de servicio y requerimientos demantenimiento. Ver tambin las discusiones sobre el llenado del bajante enHidrulica del Plato.
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Dimetro de la Torre

Junto con los criterios discutidos posteriormente en los puntos Dimensionamientodel Bajante, Espacio libre en el Bajantey Llenado del Bajante, el dimetro dela torre debe proveer suficiente rea de seccin transversal para evitar arrastre deacuerdo a la siguiente ecuacin.

Va=Kd Kp H

F3 VL_ V

Ec. (1)

donde:

En unidadesmtricas

En unidadesinglesas

Va = Velocidad superficial del vapor mximapermitida (Disear para un mximo de 100% deVa)

m/s pie/s

Kd = Factor de correccin por capacidad de vaporpara el rea del bajante. Ver ecuacin (1a).

Kp = Factor de velocidad del vapor permitida,basado en las propiedades del sistema.(Fig. 1.).

H = Espaciamiento entre platos. mm pie

rv = Densidad del vapor a condiciones de trabajo. kg/m3

lb/pie3

rL = Densidad del lquido a condiciones de trabajo. kg/m3 lb/pie3

F3 = Factor cuyo valor depende de las unidadesusadas

1000 1

Kd=As _ Adi _ Aw

0.92 AsEc. (1a)

As = Area superficial de la torre. m2 pie2

Adi = Area de entrada al bajante. Con bajantesinclinados o escalonados, se debe utilizar el

promedio de las reas de entrada y salida delbajante.

m2 pie2

Aw = Area estimada de desperdicio m2 pie2

Una modificacin en la ecuacin (1) de Vapara permitir calcular Asdirectamentese presenta en el formato de clculo como ecuacin (2b2). Ya que As y Kddependen una de otra, la solucin de la ecuacin que las liga requiere un clculoiterativo.

Como en todo proceso de solucin iterativa de ecuaciones el esfuerzo de clculopuede reducirse significativamente si se seleccionan buenos valores iniciales para
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las variables de clculo, se sugieren dos procedimientos para estimar el rea

superficial de la torre, y por consiguiente su dimetro. Primer procedimiento deestimacin: para el primer ensayo, Asdebera ser calculada basados en un valorasumido para Kd = 0.95. Del valor resultante de As, se puede calcular un valorfinal, suficientemente preciso, de Kd. Ntese que en el formato de clculo no sedebe tomar crdito de capacidad para espaciamiento entre platos ms grandesque 900 mm (36 pulgadas). Segundo procedimiento: Decida a que porcentaje dela velocidad de vapor a mxima capacidad de la torre (VL(Lim))se va a trabajar enel equipo (siempre por debajo de 100%). Calcule con ayuda de la ecuacin 2c1del formato de clculo el rea libre del plato y para obtener un valor conservadordel dimetro calcule el rea superficial del plato suponiendo que el rea libreestimada es el 88% del rea superficial.

El factor de capacidad de vapor Kppara las propiedades del sistema se presentaen la Fig. 1. Esta correlacin se basa en datos operacionales de torres quemanejan hidrocarburos. Debido a que la correlacin es emprica, debera usarsecualquier dato de capacidad disponible para el tipo de torre que se estdiseando.Esto es especialmente vlido para absorbedoras, servicios que no manejanhidrocarburos y sistemas donde la viscosidad del lquido excede los 0.6 mPa.s(cp). Los valores de Kppara viscosidades de hasta 6 cp pueden leerse en la Fig.1,pero deben utilizarse con precaucin.

Capacidad Mxima

La ecuacin (2c1) del formato de clculos da la carga de vapor limitante para lacapacidad mxima. En caso de excederse esta carga, ocurrirel fenmeno desoplado y el lquido se dispersaren pequeas gotas producindose su arrastre.Debido a esta atomizacin del lquido, aumentar el espaciamiento entre los platosno reducirla cantidad de lquido arrastrado al plato superior. La relacin de lacarga de vapor de diseo VLa la carga de vapor de mxima capacidad VL(Lim)debemantenerse por debajo de 100%. Si es necesario, el dimetro de la torre debeincrementarse, aun cuando la ecuacin (1) sobre arrastre haya sido satisfecha.Sin embargo, el dimetro calculado mediante esta ecuacin normalmente proveesuficiente rea libre para satisfacer las limitaciones de capacidad mxima.

Nmero de Pasos de Lquido

Para dimetros menores o iguales a 1500 mm (5 pie), se deberan utilizar platosde un solo paso. Los platos de casquetes de burbujeo de mltiples pasos deberanser considerados cuando el flujo de lquido esten el rango de 14 a 21 dm3/s pormetro de dimetro (4000 a 6000 gal/h por pie de dimetro) en platos de un solopaso. A esos flujos, el gradiente de lquido en el plato comienza a hacerse grandey por lo tanto se requiere una alta cada de presin a travs del casquete paramantener una distribucin de vapor satisfactoria. Ambas condiciones causaran


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un llenado excesivo del bajante y requeriran espaciamientos muy grandes entre

los platos.

Dimensionamiento del Bajante

El rea requerida en la entrada del bajante se ajusta por las limitaciones desegregacin o separacin de la espuma para dar un lquido claro a la salida delbajante sin acumularla en el plato. Si el rea es insuficiente, la espuma puedeacumularse en el plato y causar inundacin prematura. Esta separacin es msfcil mientras ms difieran las densidades de las fases lquida y vapor, por lo que,a medida que la temperatura del sistema se aproxime a la temperatura crtica, ylas densidades de las fases de vapor y lquido se aproximen una a la otra, la

segregacin del vapor ascomo la prediccin del rea requerida para segregacin,sern cada vez ms difciles de realizar. Esto es ms probable que suceda ensistemas de destilacin a altas presiones, por lo que se recomienda en esos casosser conservadores en la definicin de las reas de bajante.

La Fig.8 da la velocidad mxima permitida del lquido a la entrada del bajantebasada en la velocidad terminal de elevacin de las burbujas de vapor arrastradasa medida que ellas se liberan en el bajante. La velocidad calculada es una funcinde las propiedades fsicas de los fluidos y por lo tanto vara de un sistema a otro.Los datos de FRI indican que la Fig.8 predice bastante bien la mxima velocidadpermisible de entrada al bajante aun para sistemas a alta presin. En

consecuencia, sta puede ser utilizada para todos los sistemas. Sin embargo,mientras no se encuentren disponibles ms datos, la velocidad de entrada albajante debera ser limitada a un mximo de 0.15 m/s (0.5 pie/s). Para sistemasespumantes, deberan usarse velocidades menores (en el orden de 0.06 m/s (0.2pie/s)). La velocidad a la salida de un bajante inclinado o escalonado no deberaexceder dos veces la velocidad de entrada calculada, o 0.18 m/s (0.59 pie/s),cualquiera que sea menor.

Para una buena distribucin de lquido, la longitud de la salida de un bajante tiposegmento circular debe ser al menos 65% del dimetro de la torre. Esto significaque el rea de salida del bajante (que es igual al rea de entrada al plato de abajo)

debe ser por lo menos 6.8% del rea superficial de la torre As. Si el rea de entradaal bajante requerida para satisfacer los criterios de velocidad permitida del lquidoexcede el 12% del rea superficial del plato, el fondo de un bajante recto resultarasobredimensionado, y en ese caso se debera considerar el uso de bajantesinclinados o escalonados.

Cuando un bajante tipo segmento circular resulta en mucha ms rea que larequerida para satisfacer el criterio de velocidad de entrada, se debe considerarun bajante del tipo arco modificado. Ver Fig. 9. Ver otras relaciones geomtricasen MDP03S03Tabla 5.
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Espacio Libre del Bajante

El espacio libre o separacin del bajante es la distancia vertical entre el borde delfondo del bajante y la cubierta del plato a donde descarga. Este espacio libre nodebera ser ms pequeo que 25 mm (1 pulgada) y se basa en una cada depresin de 13 a 38 mm (0.5 a 1.5 pulgadas) de l quido caliente, de acuerdo a lafrmula del vertedero sumergido, Ecuacin (4g1) del formato de clculo.

Sellado del bajante

Para impedir que parte del vapor se desve del plato subiendo a travs del bajante,ste debe sellarse con el lquido del plato inferior, es decir debe tener su extremode descarga sumergido en el lquido circundante. La condicin crtica para este

sello ocurre al flujo mnimo de lquido, por lo tanto, se debe verificar que a estacondicin, la suma de la altura libre del lquido hi a la entrada del plato y la prdidade cabezal hadbajo el bajante sea cuando menos igual al espacio libre del bajantey preferiblemente excederla por 6 mm (0.25 pulgadas) de lquido caliente. Si elclculo muestra que no se obtiene sello, lo cual es raro en este tipo de platos, sedebe considerar el incrementar la altura del vertedero de salida, reducir el espaciolibre o separacin del bajante mediante el uso de una caja de entrada hueca oagregar un vertedero de entrada. No se recomienda el uso de bajantes con bordesperfilados en este tipo de platos, ya que la reduccin de cada de presin que selogra de este modo no es capaz de compensar de modo significativo las elevadascadas de presin que producen los propios casquetes. El diseo final es aquel que

logra sellar el bajante a flujo mnimo y minimiza el llenado del bajante a los flujosde diseo de vapor y de lquido.

Arreglo de los Casquetes de Burbujeo

Se recomiendan los lineamientos generales siguientes para evaluar el arreglo deun plato existente o para disear un plato nuevo. Para el caso de diseo de platosnuevos, se debe indicar al vendedor que manejarlos detalles de diseo del platosi se desea un paso o arreglo triangular o cuadrado, ascomo el dimetro de loscasquetes.

ArregloNormalmente se prefiere el arreglo cuadrado porque reduce el gradiente

hidrulico y casquetes de 6 4 pulgadas. El arreglo cuadrado deberaespecificarse para nuevos diseos, sin embargo, si el gradiente hidrulico seconsidera menos importante que la disponibilidad de rea para colocar casquetes,el arreglo triangular permite la colocacin de mayor nmero de casquetes porunidad de rea de burbujeo que el arreglo cuadrado y pudiera ser el arreglo msconveniente. Este caso puede presentarse cuando se requiere mayor cantidad decasquetes por plato para aumentar capacidad y/o eficiencia, pero el dimetro dela torre ya estfijo, como puede ser el caso de revampso eliminacin de cuellosde botella en plantas existentes.


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Espaciamiento de los CasquetesEn todos los platos de casquetes de burbujeo

se debera especificar un 10% ms de casquetes por unidad de rea de contactoen la mitad de entrada del plato que en la mitad de salida. La mitad de entrada sedefine como el rea de contacto dentro de la primera mitad de la trayectoria delflujo fpcomo se muestra a continuacin.

Con esto se busca compensar el efecto del gradiente hidrulico en el plato, quetiende a desviar el flujo de vapor que viene del plato inferior hacia los casquetesde la zona de salida de lquido, donde la profundidad es menor y entoncesaprovechar el mejor contacto lquido vapor que existe en la zona de entrada delquido al plato.

Normalmente se puede lograr la distribucin de casquetes propuesta si en el terciode entrada de lquido al plato (trayectoria del flujo) se usa un espaciado de filas de

unos 215 mm (8 1/2 pulgadas) con casquetes de 150 mm (6 pulgadas) y unespaciado de 150 mm (6 pulgadas) con casquetes de 4 pulgadas;y en el tercio desalida una separacin de 230 y 165 mm (9 y 6 1/2 pulgadas), respectivamente. Enplatos de torres de vaco, los espaciamientos pueden ser reducidos a 25 mm (1pulgada). Ya que se recomienda un arreglo cuadrado, estos valores definen elespaciamiento dentro de cada fila, para mantener su geometra.

Tamao del Casquete Debido a su baja cada de presin, generalmente seespecifican casquetes elevados de 6 pulgadas para servicios de vaco y para laeliminacin de cuellos de botella en torres existentes. Los casquetes de burbujeo


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de 4 pulgadas se usan en platos con dimetros menores o iguales que 900 mm

(3 pie). Para platos con dimetros mayores que 900 mm (3 pie) se especificancasquetes de 6 pulgadas. No obstante lo anterior, en el caso de torres condimetros mayores que 900 mm (3 pie), a las que por razones de bajo flujo devapor les correspondiera un bajo nmero de casquetes de 6 pulgadas por platoque llevara a una mala distribucin de vapor, se proceder a corregir la maladistribucin de vapor utilizando casquetes de 4 pulgadas. Los casquetes t picosrecomendados se muestran en la Tabla 1.

Distancia desde el VertederoLa lnea central de la fila de casquetes final deberaestar de 150 a 180 mm (6 a 7 pulgadas) de separacin del vertedero cuando seutilizan casquetes de 6 pulgadas y de 125 a 150 mm (5 a 6 pulgadas) en el casode los casquetes de 4 pulgadas.

Arrastre y Vaciado

El vaciado (dump) no debera ocurrir si el plato se disea de acuerdo con loscriterios discutidos en Hidrulica del Plato. Para minimizar el arrastre se requiereque la cada de presin a travs de la ranura hssea menor que la distancia hdsdesde la cubierta o piso del plato hasta el tope de la ranura.

Hidrulica del Plato

Cada de Presin y Distribucin de VaporEl vapor fluyendo a travs de un platodebe vencer la resistencia de friccin en el casquete de burbujeo y chimenea

(riser ) ms el cabezal de lquido arriba del punto donde el vapor sale de lasranuras de los casquetes de burbujeo. Un flujo uniforme de vapor a travs de laseccin transversal del plato depende de una resistencia total igual a travs detodas las secciones del plato. Datos de pruebas han demostrado que el cabezalde lquido es ms grande a la entrada del plato y decrece hacia la salida. Existeun cabezal mnimo de lquido entre la mitad de salida de platos y el vertedero.

El perfil de cabezal de lquido asumido para propsitos de diseo se muestra enla Fig. 5. Para compensar la reduccin en el cabezal de lquido desde la entradaal plato hacia la salida, la cada de presin de los casquetes de burbujeo deberaser menor en la porcin de entrada al plato. Esto se logra mediante la provisin

de 10% ms de casquetes por unidad de rea de contacto en la mitad de entradaque en la mitad de salida, como se discutianteriormente.

Para asegurarse de que todos los casquetes estn activos, la cada de presindel casquete para un flujo de lquido dado debe ser, por lo menos, tan grande comoaquella mostrada por la curva inferior de de la Figura 3. La regin de distribucinpobredebajo de esta curva representa los flujos de lquido para los que loscasquetes de entrada cesan de transportar vapor y por lo tanto vacan el lquido.Cuando el flujo de lquido excede aquel obtenido de la curva de distribucinbuena en la Figura 3, la cada de presin en el casquete debera ser


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incrementada. Esto puede lograrse mediante la clausura de cada tercer casquete

en cada fila en el lado de salida del plato.Un modo alterno de incrementar la cada de presin del casquete es el de colocarestrangulamientos en cada chimenea, restringiendo el flujo de vapor a travs dela misma. La Fig. 4. muestra este arreglo junto con las curvas para determinar elfactor de cada de presin de la chimenea, Kc. Si los obturadores (chokes) sonusados slo en algunos de los casquetes, la cada de presin final de stos (hcap)debe obtenerse por un proceso iterativo. Ello ocurre debido a que el flujo de vapora los casquetes estrangulados (con un alto P) ser menor que a los noestrangulados (bajo P) ya que el vapor se dividirsegn la cada de presin totaldel plato.

Gradiente de Lquido La altura del vertedero de salida se determina con laEcuacin (4f1) del formato de clculo, valor que se redondea por exceso hasta elcuarto de pulgada ms cercano. El procedimiento de clculo asegura que la filade casquetes de salida, asumiendo alturas estndar de la chimenea, sea selladamediante 6 a 13 mm (1/4 a 1/2 pulgadas) de lquido. Asimismo, el procedimientoestbasado en la suposicin de una depresin del cabezal de lquido de 25 mm(1 pulgadas) a la salida del plato (Ver Fig. 5.).

La Figura 3debera ser usada para estimar el gradiente de lquido en el plato, elcual afecta la cada de presin total del vapor al incrementarse el cabezalpromedio de lquido en el plato. La Ecuacin (4h1) muestra el efecto del gradiente

de lquido sobre la cada de presin del plato. Para propsitos de diseo se suponeque el nivel del lquido en el casquete promedio es igual a ho, el cabezal de salidams una tercera parte del gradiente de lquido. El gradiente de lquido en un platodeterminado es la diferencia entre los niveles de entrada y salida del lquido en eseplato o, de modo equivalente, su diferencia de profundidades entradasalida enel plato.

Llenado del Bajante El llenado del bajante, como un porcentaje delespaciamiento entre platos, no debera exceder los valores dados en la Fig.2. donde se representa como una funcin de la presin. Pudiese ser necesarioincrementar el espaciamiento entre platos para cumplir con este requerimiento.

Eficiencia Global

Cuando fuese posible se debera utilizar la experiencia pasada como una guapara determinar la eficiencia de los casquetes de burbujeo. En ausencia de datosse puede asumir que un plato de este tipo, diseado de acuerdo al procedimientodescrito en esta subseccin, tendr la misma eficiencia de un buen diseo deplatos perforados. La eficiencia de los platos perforados puede calcularsesiguiendo el procedimiento en la Subseccin MDP04CF09 Eficiencia dePlatos.
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Transferencia de Calor

La Subseccin MDP04CF13 define el procedimiento para determinar elnmero de platos de casquetes de burbujeo requerido para un servicio dado detransferencia de calor.

7 PROCEDIMIENTO DETALLADO DE DISEOEl procedimiento paso a paso para el diseo de un plato de casquetes de burbujeose muestra en el apndice Formato de Clculo. Bsicamente, el procedimientose basa en proponer un diseo tentativo con la ayuda de los principios arribamencionados, evaluarlo contra las diferentes limitaciones operacionalespotenciales y luego modificarlo como se requiera para llegar a un diseo ptimo

del plato. La decisin de cmo modificar el diseo tentativo requerir juicio yaplicacin de las consideraciones bsicas de diseo discutidas anteriormente. Losnmeros referidos a continuacin son descritos en el formato de clculo para losdiferentes pasos y ecuaciones.

Cargas de Vapor y Lquido (Paso 1)

Esta informacin se calcula normalmente como parte del balance de masa yenerga de la torre. Si las cargas de vapor y l quido mnimas no han sidoespecificadas se asume que son el 50% de las cargas de diseo.

Arreglo, Tamao y Espaciamiento Preliminar de los Platos (Paso 2)

Areas del BajanteLa velocidad del lquido libre de vapor entrando al bajantedebera estar limitada a aquella calculada de la Figura 8.En todo caso, no se debenexceder los 0.15 m/s (0.5 pie/s) a la entrada del bajante. La velocidad de salida enun bajante inclinado puede ser 2 veces la velocidad de entrada o un mximo de0.6 pie/s (0.18 m/s).

Para sistemas espumantes use 0.2 pie/s (0.06 m/s).

Espaciamiento entre PlatosUn bajo espaciamiento entre platos (entre 450 y 600mm (18 y 24 pulgadas)) a menudo es ms econmico. Para el primer ensayo sepuede utilizar un espaciamiento de 450 mm (18 pulgadas) o un valor tomado de

la tabla que se muestra abajo (el que sea ms grande). Los valores dados acontinuacin son los mnimos, determinados por consideraciones demantenimiento y espesor de la viga de soporte. En casos especiales, se puedenutilizar espaciamientos menores (pero no por debajo de 300 mm (12 pulgadas));sin embargo, ello dificulta el mantenimiento y requiere el uso de un pasahombrede ms en el plato por paso.


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ESPACIAMIENTO MNIMO ENTRE PLATOS, mm(3)

Dimetro de la Torre Servicio Limpio Servicio Sucio

mm pie

v1500 de 5 menos 450 525

>1500, 2300 de 51/2 a 71/2 525 600>2300, 3100 de 8 a 10 600 750>3100, 6000 de 101/2 a 161/2 675 850>6000 (2) de 17 y ms 750 925

NOTAS:

1. El mnimo espaciamiento entre platos con pasahombre (manhead) presente es 600 mm (24pulgadas).

2. Para torres de dimetro mayor de 600 mm (24 pulgadas) se deben utilizar armaduras del tipo rejillapara facilitar el mantenimiento y una buena distribucin de vapor (Ver Subseccin MDP04CF08donde se muestra un dibujo de una armadura enrejada)

3. Para convertir de mm a pulgadas divida entre 25.4

Tamao Preliminar del PlatoEl dimetro preliminar se calcula a partir del reasuperficial As, la cual se determina con la Ecuacin (2b2)(Tambin se puedeutilizar el segundo procedimiento sugerido en la pgina 8 de esta Subseccin). Eneste punto, Adiy Ado(paso 2A) deberan ser chequeados para asegurarse que Ado0.068 As. Si Adi es mayor que 0.12 As considerar un bajante en pendiente o

escalonado. Si la suma de Adiy Adosobrepasa 45% de As, el dimetro de la torredebera ser incrementado. Si el Adirequerido de acuerdo a la Ecuacin (2a2) esmucho menor que 0.068 Asy el dimetro de la torre es mayor que 1800 mm (6 pie)se puede considerar un bajante de arco modificado. Ver Fig.9.

Nmero de Pasos de LquidoLos platos de dos pasos se deberan considerarcuando el flujo de lquido esten el rango de 14 a 20 dm3/s por metro (4000 a 6000gal/h por pie) de dimetro en un arreglo de un solo paso, donde los gradientes delquido y el llenado del bajante se hacen excesivos.

Capacidad MximaLa carga de vapor correspondiente a la capacidad mxima

se calcula a partir de la Ecuacin (2c1). La relacin de las capacidades de diseoy mxima debe mantenerse por debajo de 100%.

Arreglo, Tamao y Espaciamiento Final de los Platos (Paso 3)

Usar el ltimo valor de Dtcalculado en la etapa 2(b) o 2(c) para el dimetro final.Para dimetros calculados mayores de 3000 mm (10 pie) ste debera serredondeado por exceso hasta el mltiplo de 150 mm (6 pulgadas) ms cercanoy para dimetros calculados menores que 3000 mm (10 pie) hasta el mltiplo mscercano de 75 mm (3 pulgadas).


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Bajantes y vertederosLa longitud de la parte inferior del bajante debera ser

verificada para estar seguros de que sea por lo menos 65% del dimetro.Adicionalmente, para platos de dos pasos, el ancho del bajante interior debe serpor lo menos 200 mm (8 pulgadas). Ver las relaciones geomtricas enMDP03S03 Tabla 5.

Placas Deflectoras para Evitar Mezclado en el BajanteCuando el flujo de lquidoexcede 10 dm3/s por metro (3000 gph/pie) de dimetro por paso, en platos depasos mltiples se debe usar una placa deflectora para evitar mezclado en elbajante. La misma debe colocarse longitudinalmente, suspendida sobre el bajanteinterno o central y debe extenderse a todo lo largo del mismo. De este modo seevita que la espuma salte de una seccin del plato a otra y se le obliga a llegar al

bajante. Ver SubseccinMDP04CF08.

Hidrulica del Plato (Paso 4)

El arreglo cuadrado debera usarse para diseos de nuevas torres en conjunto conuno de los casquetes estndares descritos en la Tabla 1. Si el vendedor de losplatos es el responsable de realizar el arreglo detallado, se debe especificar elnmero de casquetes y verificar que se pueda obtener una distribucin de vaporrazonable. Sin embargo no se requiere definir el arreglo detallado del plato.

Cada de Presin del CasqueteLa cada de presin del casquete es la suma de

las cadas de presin de la chimenea y de la abertura. El clculo de cada depresin en la chimenea para los casquetes estndares mostrados en la Tabla 1,se realiza con la ecuacin (4b1). Para casquetes no estndares, debera usarseel procedimiento descrito en la Tabla 2. La cada de presin del casquete debemantener al plato por encima de la curva de distribucin pobrede la Figura 3entodo su rango de flujos de operacin.

Cada Total de Presin del PlatoLa Ecuacin (4h1) da el P total a travs delplato.

Sellado del BajanteA flujos mnimos, la suma del cabezal de entrada en el platoh

iy la prdida de cabezal bajo el bajante H

uddeben ser mayores que el espacio

libre del bajante. Si el sello no se puede obtener se debe considerar el uso de unespacio libre menor, un vertedero de salida ms grande, un vertedero de entradao una caja de receso.

Llenado del BajanteEl llenado del bajante, Ecuacin (4k1), como un porcentajedel espaciamiento entre platos, debe ser igual o menor que el valor permisibledeterminado en la Figura 2. Si lo anterior no se cumple probablemente se tendrque incrementar el espaciamiento entre platos en vez de hacer otros ajustes parareducir la cada de presin en el plato.
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8 NOMENCLATURA

Aa = Area anular del casquete, m2(pie2) (Tabla 1)

Ab = Area de burbujeo, m2(pie2) (Figura 6.)

Ac = Area transversal interior de la chimenea, m2(pie2) (Tabla1)

Acap = Area transversal interior del casquete, m2(pie2) (Tabla 2)

Adi = Area de entrada al bajante, m2(pie2) (Figura 6.)

Ado = Area de salida del bajante, m2(pie2) (Figura 6.)

Af = Area libre de la torre, m2 (pie2) (Figura 7.)

Am = La menor del rea anular entre el casquete y la chimenea (Aa) y el rea dereversin (At) m

2(pie2) (Tabla1)

Ar =

Area de reversin, ej. rea entre el tope de la chimenea y el lado inferior delcasquete, m2 (pie2) (Tabla1)

As = Area superficial de la torre, m2(pie2)

As = Area de la ranura por casquete, m2(pie2) (Tabla 1)

Aw = Area desperdiciada, m2(pie2)

c = Espacio libre del bajante, mm (pulg)

D = Dimetro de la torre, mm (pie)

Dt = Dimetro preliminar de la torre, mm (pie)

d = Dimetro interior de la chimenea

Fi = Factor que depende de las unidades usadas (ver tabla al final)

G = Flujo msico del vapor, kg/s (pulg. de lquido caliente)H = Espaciamiento entre platos, mm (pie)

Hs = Altura de la ranura del casquete, mm (pulg) (Tabla 1)

Hs = Distancia vertical desde el tope de la ranura hasta algunos puntos sumidosdebajo del borde del casquete, mm (pulg) (ej. (Hs+ E) > Hs> Hsver Tabla 1

hl = Cabezal de lquido sobre vertedero de salida, mm (pulg) de lquidocaliente

hcap = Cada de presin del casquete, mm (pulg) de lquido caliente

hch = Cada de presin total de la chimenea, mm (pulg) de lquido caliente

hd = Llenado del bajante, mm (pulg) de lquido caliente

hds = Distancia desde el tope de la bandeja del plato al tope de la ranura, mm(pulg) de lquido caliente

hG = Gradiente del lquido del plato, mm (pulg) de lquido caliente

ht = Cada de presin total en el plato, mm (pulg) de lquido caliente

hi = Cabezal de entrada al plato, mm (pulg) de lquido caliente

ho = Nivel de lquido en la salida del plato, mm (pulg) de l quido caliente

hr = Porcin de la cada de la chimenea para casquetes no estndares, mm(pulg) de lquido caliente (Tabla 2)

hs = Cada de presin de la ranura, mm (pulg) de lquido caliente


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ht = Cada de presin total del vapor por plato, mm (pulg) de lquido caliente

hu = Porcin de la cada de presin de la chimenea para casquetes noestndares, mm (pulg) de lquido caliente (Tabla 2)

hud = Prdida de cabezal en el bajante, mm (pulg) de lquido caliente

hwi = Altura de la entrada al vertedero, mm (pulg) (Figura 6.)

hwo = Altura de la salida al vertedero, mm (pulg) (Figura 6.)

Kc = Coeficiente de cada de presin de la chimenea, adimensional (Tabla 1)

Kd = Factor de correccin de la capacidad de vapor para el rea del bajante,adimensional

Kw = Factor de la altura del vertedero de salida, adimensional (Tabla 1)

Kp = Factor de la capacidad del vapor basado en las propiedades del sistema,adimensional

L = Flujo msico de lquido, kg/s (sistema mtrico)

LL = Flujo de lquido a condiciones de operacin pie3/s

lfp = Longitud de la trayectoria del flujo, distancia entre la entrada y la salida delbajante, m (pie)

li = Longitud del vertedero de entrada, mm (pulg)

lo = Longitud del vertedero de salida , mm (pulg)

lud = Longitud del borde del fondo del bajante, mm (pulg)

ML = Carga de lquido, lb/s (solo unidades inglesas)

Np = Nmero de pasos de lquido, adimensional

QL = Flujo de lquido en el plato dm3/s a las condiciones de operacin

QLD = Flujo de lquido en el plato, dm3/s por metro de dimetro (gph/pie de

dimetro) por paso a las condiciones de operacin

SL = Gravedad especfica del lquido a las condiciones de operacin,adimensional

Va = Velocidad permitida de lquido basada en el rea superficial de la torre,m/s (pie/s)

Vc = Flujo de Vapor, dm3/s (pie3/s) por casquete (Tabla 2)

Vdi = Velocidad permitida de entrada del bajante, m/s (pie/s)

VL = Carga de vapor de diseoF3 Mvv

vLv , dm3s (pie3s)

VL(Lim) = Carga mxima de vapor dependiente de las propiedades del sistema,dm3/s (pie3/s)

Vr = Velocidad del vapor a la chimenea, m/s (pie/s)

Vs = Velocidad del vapor a la ranura, m/s (pie/s)

Vs = Velocidad del vapor a la ranura (basada en el rea de la ranura obtenidausando Hs, m/s (pie/s)

L = Viscosidad del lquido a condiciones de operacin, mPa. s (cp)

L = Densidad del lquido a condiciones de operacin, kg/m3(lb/pie3)


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v = Densidad del vapor a condiciones de operacin, kg/m3(lb/pie3)

L = Tensin superficial del lquido a condiciones de operacin mN/m

Factores que dependen de las unidades usadas

En unidadesmtricas

En unidadesinglesas

F2 = Fig. 5 25 1.0

F3 = Ec. 1 1000.0 1.0

F4 = (Tabla 2) 2.085x1012 1.4726

F5 = (Tabla 2) 3.5832x106 2.1840

F6 = (Tabla 2) 3065.48 1.7472

9 PROGRAMAS DE COMPUTACIONEl simulador de procesos PROII de la empresa Simulation Sciences Inc., en suseccin de hidrulica de columnas cuenta con una opcin de dimensionamientoy evaluacin de platos de casquetes de burbujeo que puede utilizarse parapredimensionar los platos de casquetes de burbujeo.

TABLA 1.


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TABLA1

DIMENS

IONESYCONSTANTESDE

CAIDADEPRESIONDEC

ASQUETEESTANDAR

(*)

(**)

PARACONVERTIRDEmmA

PULGADASDIVIDAENTRE25.4

PARACONVERTIRDEm

AP

IECUADRADO

DIVIDAENTRE0.092

9

2

VAC

IO

6Pu

lg.

ELEVASOS

6Pu

lg.

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TABLA 2. CAIDA DE PRESION DE LA CHIMENEA PARA CASQUETES NO

ESTANDAREShch = hr+ hu

hr = F4

Ld2 Vc V0.5

AcapAm1.71

donde:

En unidadesmtricas

En unidadesinglesas

d = Dimetro interior de la chimenea mm pie

Acap = Area transversal interior del casquete m2 pie2Am = Area anular o reversin, cualquiera sea

menorm2 pie2

Vc = Flujo de vapor por casquete dm3/s pie3/s

L = Densidad del lquido a condiciones deoperacin

kg/m3 lb/pie3

V = Densidad del vapor a condiciones deoperacin

kg/m3 lb/pie3


2.085 x 1012 1.4726

Cuando el rea de reversin es igual o ms grande que el rea de chimenea:

hu F5d

LVc V0.5

d22.09

donde:


3.5832 x 106 2.1840

Cuando el rea de reversin es menor que el rea de chimenea:

hu F6d

2

LAr0.5 Vc V0.5

d2 2.10

donde:

Ar = Es al rea de reversin m2 pie2


3065.48 1.7472

Cada de presin total de la chimenea = hch= hr+ hu


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Figura 1

FACTOR DE CAPACIDAD DE SISTEMA KpPARA PLATOS DE CASQUETES DE BURBUJEOEN SERVICIO DE HIDROCARBUROS

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Fig 1. FACTOR DE CAPACIDAD DEL SISTEMA Kp, PARA PLATOS DE CASQUETES

DE BURBUJEO EN SERVICIO DE HIDROCARBUROS

Fig 2. LLENADO PERMISIBLE DEL BAJANTE PARA PLATOS DE CASQUETES DE

BURBUJEO (TODOS LOS SISTEMAS)

Fig 3.


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FIGU

RA3

C

URVASDEDISTRIBUCION

YGRADIENTESDELIQUID

O

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Fig 4. CAIDA DE PRESION DE LA CHIMENEA PARA CASQUETES DE BURBUJEO DE

6CON ESTRANGULACION


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Fig 5. BALANCE DE PRESION PARA PALTOS DE CASQUETES

DE BURBUJEO DE DOS PASOS

PLATO 1 2

TIPO INTERIOR EXTERIOR

P DEL CASQUETE h*cap hcap

P DEL TIPO h*t h*cap h*ohds h*G3 ht hcap hohds hG3

CABEZAL DE ENTRADA h*i h*wo h*1F2 h*G h i hwo h1F2 hG

LLENADO DEL BAJANTE h*d h*t h*ud LLV hi hd ht hud LLV

h*i


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Fig 6. NOMENCLATURA DE PLATOS

* Para el significado de los smbolos, ver nomenclatura. Los trminos con asteriscos serefieren al bajante interior. Aquellos sin asterisco se refieren al bajante exterior. Ver

tambin la seccin MDP04CF08para el manejo de platos con colectores de retiro.
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Fig 7. DEFINICIONES DE AREAS LIBRES


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Noex

trapo

lar,usar

0.1

5m

/s(0

.5p

ie/s)comomx

imo

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Fig 8. VELOCIDAD PERMISIBLE DE ENTRADA AL BAJANTE


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La elevacin es la distancia minimaentre la pared de la torre y el bajante

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Fig 9. RELACIONES GEOMETRICAS PARA BAJANTES TIPO ARCO MODIFICADO


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Unidades Mtricas

Refinera y Proyecto Fecha

Torre Por

Seccin de la torre (tope a fondo)

Plato Nmero

Diseo basado en No. de Platos

1. Cargas de Vapor y Lquido aCondiciones de Operacin

a. Vapor

Temperatura C

Presin manomtrica kPa

Densidad v, kg/m3

Carga de vapor G, kg/s

Flujo de vapor, dm3s Qv1000 G

V

(a condiciones de operacin)

VL dm3s

VL V Ec.(1a1)

b. Lquido

Temperatura C

Viscosidad L; mPa.s

Tensin superficial L, mN/m

Carga de lquido L, kg/s

Densidad L, kg/m3

Flujo de lquido QL dm3s 1000 LL


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HOJA DE CALCULO PARA PLATOS DE CASQUETES DE BURBUJEO (Parte 1 de 9)


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2. Espaciamiento, Tamao y ArregloPreliminar de Platos

Interior* Exterior Interior* Exterior

a. Area del bajante

L VL

L2

L L

(Para usar la Figura 8)

Vdl** Velocidad permisible de

entrada al bajante, m/s

AdiQl

1000 . Vdi**

, m2 Fig. 6

Ec. (2a2)

Si Adi > 0.12 As, considerar un bajante

escalonado y calcular Adode Ado= 0.5 Adio 0.0055 LLcualquiera sea menor

Mnimo Adoo Adi= 0.068 As.

Para sistemas espumosos useAdi= 0.016 LL

b. Tamao preliminar del plato Kp(Figura 1)

Espaciamiento entre platos H, mmNo se debera tomar crdito decapacidad para espaciamientos

mayores de 900 mm.

AS PreliminarVL

0.95 Kp H, m2 Ec. (2b1)

KdAS Preliminar Adi_ AW

0.92AS Preliminar

* Para platos de 2 pasos

** Usar el valor calculado 0 0.15 m/s, cualquiera sea menor

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Unidades Mtricas


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AS VLKd Kp H, m2 Ec. (2b2)

Dt 10004 AS

1128 As , mmChequear Adiy Adocomo % de As. Sifuese necesario, corregir Kd, Asy Dt.

Np = No. de pasos de lquido

Area libre Af, m2(Figura 7)

c. Capacidad mxima

VL(Lim) 378 Af 1 L V14 Ec. (2c1)



2. Espaciamiento, Tamao yArreglo Preliminar de Platos

b. Tamao preliminar de platos (Cont.) Siel bajante es inclinado o escalonado;use (Adi+ Ado)/2 en lugar de Adi. AsumaAw= 0.

Repita si Aw se le agregaposteriormente

QLD= dm3/s por metro de dimetro

por paso

Donde 1.4 L V

V

Carga de vapor de diseo; VL

VL/VL(LiM)como debe ser < 100%

Si fuese necesario, ajustar eldimetro de la torre y repetir lasetapas 2 (a) y 2 (b).

3. Espaciamiento, Tamao y ArregloFinal del Plato

a. Area de la torre

D; Dimetro de la torre, mm

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Unidades MtricasNmero (s) de Plato


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H, Espaciamiento entre platos, mm

b. Longitud del vertedero


** Para casquetes no estandarizados ver procedimiento de clculo en la Tabla 2

3. Espaciamiento, Tamao yArreglo Final del Plato (Cont.)

4. Hidrulica del Plato

Area de la chimenea Ac, m2(Tabla 1)

a. Areas de la torre (Cont.)

Area superficial AS, m2

Area real de entrada al bajante,Adi, m

2 (Figura 6)

Area desperdiciada (si hay) Aw, m2

Area de salida al bajante, Adom2

(Figura 6)

Area de burbujeo Ab, m2 (Figura 6)

Area libre Af, m2 (Figura 7)

Longitud del vertedero de salidao, mm

Longitud del vertedero de entradal, mm

Longitud del borde del fondo delbajante ud, mm (Figura 6)

a. Informacin sobre el casquete y arreglo

Tipo de arreglo (se recomienda elcuadrado)

Tipo de casquete Tabla 1

Casquetes por palto

Espacio libre del bajante

Para el primer tanteo use 72

casquetes por m2 de rea deburbujeo Ab.

b. Cada de presin de la chimenea **

Velocidad de la chimenea Vr, m/s

Constante del casquete Kc, (Tabla 1)

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Interior* Exterior Interior* Exterior4. Hidrulica del Plato (Cont.)


b. Cada de presin de la chimenea **(Cont.)

Cada de presin de la chimenea

hch, mm de lquido caliente

hch 17100 kc Vr2 VL Ec. (4b1)

Area de las ranuras por casqueteAs, m

2

c. Cada de presin de la ranura

Velocidad de la ranura Vs, m/s

Cada de presin de la ranura hs,mm de lquido caliente

hs 7.6Vs

2Hs

2

L

Nota: hs debe ser menor que h

ds(de Tabla 1) para minimizar elsoplado del plato. Si hs es mayorque Hs, use la siguiente ecuacinpara cada de presin de la ranura:

hs 430 Vs2 V

L

La segunda ecuacin para la cadade presin P de la ranura requiereuna solucin por tanteo, ya que Vsp

es la velocidad a travs del reaabierta total. Esta nueva reacorresponde a la suma de las reasde la ranura y la cilndrica debajodel casquete, un valor puede serasumido por el diseador. Lasolucin es obtenida cuando elvalor calculado de hsse iguale a hsasumido para obtener Vsp

Altura de la ranura Hs, mm

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hch hs Ec.(4d1)

Rata de lquido de diseo QLD, dm3/s

por metro de dimetro por paso

d. Cada de presin del casquete

Mxima rata de lquido permisible(Fig. 3 curva inferior)

Cada de presin del casquete hcap,mm de lquido caliente

La rata de lquido de diseodebera ser menor que la mximapermisible. Asuma el nmeromenor de casquetes y repita losclculos si hcapa la rata de diseocae por debajo de dicha curva en laFigura 3.

6.91000 QLo Np

0.667e. Cabezal sobre el vertedero de salida

Cabezal sobre el vertedero, h1, mmde lquido caliente

f. Altura del vertedero de salida

Factor del vertedero Kw, (Tabla 1)

Altura del vertedero de salida hwo,mm

25 Kw h1 Ec. (4f1)

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1591000 QLc ud Np

2 Ec. (4g1)Asuma c = 38 mm. Si h

ud25 mm,

ajuste hud25 mm y calcule c de:

g. Prdida de cabezal debajo del bajante

Prdida de cabezal del bajante hud,mm de lquido caliente

h. Cada de presin total del plato

Nivel de lquido a la salida del platoho, mm

i. Sellado del bajante

Cabezal sobre el vertedero aMnimos flujos h1(min), mm

6.901000 QL(min)o Np 0.667

c 12 900 QL

ud Np hud

hwo h1 25

Cubierta del plato al tope de la

ranura hds, mm (Tabla1)Gradiente de lquido hg, mm(Figura 3)

Cada de presin total del plato ht,mm de lquido caliente

hcap ho hds hG 3 Ec.(4h1)

Nivel de lquido a la salida del platoa carga mnima ho(min), mm

hwo h1 (min) 25

Prdida de cabezal en el bajante acarga mnima hud, (min), mm


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j. Cabezal de entrada

Para un plato sin vertedero deentrada

k. LLenado del bajante

LLenado hd, mm de lquido caliente

ht hud LL V h i Ec. (4k1)

ho (min) HG (min)

Cabezal de entrada hi, mm = ho+ hGPara un plato con vertedero deentrada

Cabezal de entrada hi, mm

6.901000 QLi Np

0.667 hw

Si se usa una caja de receso,multiplicar huden la Ec. (4k1) por 2.0.


i. Sellado del bajante (Cont.)

Gradiente de lquido a carga mnimahG(min), mm (Figura 3)

Cabezal de entrada a carga mnimahi(min) mm

Suma de hi(min) + hud(min)Si hi(min) + hud(min) < c, el bajanteno sersellado a las ratas mnimas.Considere reducir el espacio libre,incrementando la altura delvertedero usando una caja deentrada rebajada o agregando unvertedero de entrada

= ho+ hG, cual sea mayor

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k. Sellado del bajante (Cont.)

Como porcentaje del espaciamientoentre platos

El porcentaje debe ser menor o iguala lo permisible de la Figura 2


No. de platos tericos requeridos

Plato reales especificados

Eficiencia global (Ver pgina 5 del texto)

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Refinera y Proyecto Fecha

Torre Por

Seccin de la torre (tope a fondo)

Plato Nmero

Diseo basado en No. de Platos

1. Cargas de Vapor y Lquido aCondiciones de Operacin

a. Vapor

Temperatura F

Presin kPa manomtrica

Densidad v, lb/pie3

Carga de vapor G, lb/s

Flujo de vapor, pie3s GV


VL pie3s

VL V Ec.(1a1)

b. Lquido

Temperatura F

Viscosidad L; cP

Tensin superficial L, mN/m

Carga de lquido ML, lb/s

Densidad L, lb/pie3

Flujo de lquido pie3sMLL


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Unidades Inglesas


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2. Espaciamiento, Tamao y ArregloPreliminar de Platos


a. Area del bajante

L VL

L2

L L

(Para usar la Figura 8)

Vdl** Velocidad permisible de

entrada al bajante, pie/s

AdiLL

Vdi**

, pie2 Fig. 6 Ec. (2a2)

Si Adi > 0.12 As, considerar un bajanteescalonado y calcular Adode Ado= 0.5 Adio LL/0.6 cualquiera sea menor

Mnimo Adoo Adi= 0.068 As.

Para sistemas espumosos useAdi= LL/0.2.

b. Tamao preliminar del plato Kp(Figura 1)

Espaciamiento entre platos H, pieNo se debera tomar crdito decapacidad para espaciamientosmayores de 3 pie.

AS PreliminarVL

0.95 Kp H, pie2 Ec. (2b1)

KdAS Preliminar Adi_ AW

0.92AS Preliminar



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Unidades InglesasNmero (s) de Plato


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AS VLKd Kp H, m2 Ec. (2b2)

Dt4 AS

1.128 As , pieChequear Adiy Adocomo % de As. Sifuese necesario, corregir Kd, Asy Dt.

Np = No. de pasos de lquido

Area libre Af, pie2(Figura 7)

c. Capacidad mxima

VL(Lim) 0.62 Af 1 L V14 Ec. (2c1)



2. Espaciamiento, Tamao yArreglo Preliminar de Platos

b. Tamao preliminar de platos (Cont.) Siel bajante es inclinado o escalonado;use (Adi+ Ado)/2 en lugar de Adi. AsumaAw= 0.

Repita si Aw se le agregaposteriormente

QLD= GPH/pie de dimetro por paso

Donde 1.4 L V

V

Carga de vapor de diseo; VL

VL/VL(LiM)como debe ser < 100%

Si fuese necesario, ajustar eldimetro de la torre y repetir lasetapas 2 (a) y 2 (b).

3. Espaciamiento, Tamao y ArregloFinal del Plato

a. Area de la torre

D; Dimetro de la torre, pie

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H, Espaciamiento entre platos, pie

b. Longitud del vertedero


** Para casquetes no estandarizados ver procedimiento de clculo en la Tabla 2

3. Espaciamiento, Tamao yArreglo Final del Plato (Cont.)


Area de la chimenea Ac, pie2(Tabla 1)

a. Areas de la torre (Cont.)

Area superficial AS, pie2

Area real de entrada al bajante,Adi, pie

2 (Figura 6)

Area desperdiciada (si hay) Aw, pie2

Area de salida al bajante, Adopie2

(Figura 6)

Area de burbujeo Ab, pie2 (Figura 6)

Area libre Af, pie2 (Figura 7)

Longitud del vertedero de salidao, pulg

Longitud del vertedero de entradal, pulg

Longitud del borde del fondo delbajante ud, pulg (Figura 6)

a. Informacin sobre el casquete y arreglo

Tipo de arreglo (se recomienda elcuadrado)

Tipo de casquete Tabla 1

Casquetes por palto

Espacio libre del bajante

Para el primer tanteo use 22

casquetes por pie2 de rea deburbujeo Ab.

b. Cada de presin de la chimenea **

Velocidad de la chimenea Vr, pie/s

Constante del casquete Kc, (Tabla 1)

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b. Cada de presin de la chimenea **(Cont.)

Cada de presin de la chimenea

hch, pulg de lquido caliente

Kc Vr2V SL Ec. (4b1)

Area de las ranuras por casqueteAs, pie

2

c. Cada de presin de la ranura

Velocidad de la ranura Vs, pie/s

Cada de presin de la ranura hs,pulg de lquido caliente

hs 0.29Vs

2Hs

2

SL

Nota: hs debe ser menor que h

ds(de Tabla 1) para minimizar elsoplado del plato. Si hs es mayorque Hs, use la siguiente ecuacinpara cada de presin de la ranura:

hs 0.025 Vs2 V

SL

La segunda ecuacin para la cadade presin de la ranura requiereuna solucin por tanteo, ya que Vsp

es la velocidad a travs del reaabierta total. Esta nueva reacorresponde a la suma de las reasde la ranura y la cilndrica debajodel casquete, un valor puede serasumido por el diseador. Lasolucin es obtenida cuando elvalor calculado de hsse iguale a hsasumido para obtener Vsp

Altura de la ranura Hs, pulg

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Unidades Inglesas

Nmero (s) de Plato


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hch hs Ec.(4d1)

Rata de lquido de diseo QLD,GHP/pie de dimetro por paso

d. Cada de presin del casquete

Mxima rata de lquido permisible(Fig. 3 curva inferior)

Cada de presin del casquete hcap,pulg de lquido caliente

La rata de lquido de diseodebera ser menor que la mximapermisible. Asuma el nmeromenor de casquetes y repita losclculos si hcapa la rata de diseocae por debajo de dicha curva en laFigura 3.

0.5GPMo Np0.667

e. Cabezal sobre el vertedero de salida

Cabezal sobre el vertedero, h1, pulgde lquido caliente

f. Altura del vertedero

Factor del vertedero Kw, (Tabla 1)

Altura del vertedero de salida hwo,pulg

Kw h1 Ec. (4f1)

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0.06 GPMc ud Np

2 Ec. (4g1)Asuma c = 1.5 pulg. Si h

ud1.0 pulg,

ajuste hud1 pulg y calcule c de:

g. Prdida de cabezal debajo del bajante

Prdida de cabezal del bajante hud,pulg de lquido caliente

h. Cada de presin total del plato

Nivel de lquido a la salida del platoho, pulg

i. Sellado del bajante

Cabezal sobre el vertedero aMnimos flujos h1(min), pulg

0.5GPM (min)o Np 0.667

c 0.25 GPM

ud Np hud

hwo h1 1.0

Cubierta del plato al tope de la

ranura hds, pulg (Tabla1)Gradiente de lquido hg, pulg(Figura 3)

Cada de presin total del plato ht,pulg de lquido caliente

hcap ho hds hG 3 Ec.(4h1)

Nivel de lquido a la salida del platoa carga mnima ho(min),pulg

hwo h1 (min) 1.0

Prdida de cabezal en el bajante acarga mnima hud, (min), pulg


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j. Cabezal de entrada

Para un plato sin vertedero deentrada

k. LLenado del bajante

LLenado hd, pulg de lquido caliente

ht hud LL V h i Ec. (4k1)

ho (min) HG (min)

Cabezal de entrada hi, pulg = ho+ GPara un plato con vertedero deentrada

Cabezal de entrada hi, pulg

0.5GPMi Np0.667 hwi

Si se usa una caja de receso,multiplicar huden la Ec. (4k1) por 2.0como porcentaje de espaciamiento.


i. Sellado del bajante (Cont.)

Gradiente de lquido a carga mnimahG(min), pulg (Figura 3)

Cabezal de entrada a carga mnimahi(min) pulg

Suma de hi(min) + hud(min)Si hi(min) + hud(min) < c, el bajanteno sersellado a las ratas mnimas.Considere reducir el espacio libre,incrementando la altura delvertedero usando una caja deentrada rebajada o agregando unvertedero de entrada

= ho+ hG, cual sea mayor

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No. de platos tericos requeridos

Plato reales especificados

Eficiencia global (Ver pgina 5 del texto)

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platos de casquete de burbujeo

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