prác. 1 caida de presión en columnas empacadas
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Caída de Presión en Columnas empacadasTRANSCRIPT
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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
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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.
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Investigación Previa
1. Columnas de Absorción
2. mecanismos de absorción de gases.
Equipo
Torre de absorción.
Panel de instrumentos, válvulas, manómetros, etc.
Materiales
Agua
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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.