Cuestionario OPE Parte 3

19. Enumera los tipos de platos o bandejas mas comunes para torres de destilación. Describe brevemente al menos los siguientes tres: tipo sieve o perforados, de capucha o campanas de borboteo y de tipo válvulas. a) Tipo sieve o perforados:

Su construcción es mucho más sencilla, requiriendo la perforación de pequeños agujeros en la bandeja. Los platos perforados representan la solución de diseño más económica en cuanto a platos de transferencia de materia. Para la selección y utilización de este tipo de platos se debe tener en cuenta el limitado rango de condiciones de operación en el que puede trabajar eficazmente debido a la mayor tendencia al goteo que por ejemplo los platos de válvulas.

b) Tipo de capucha o campanas de borboteo:

Ha sido el plato más ampliamente utilizado, las campanas están colocadas sobre unos conductos de subida. La utilización de platos de campanas se ha demostrado especialmente eficaz en algunas aplicaciones específicas como aquellas caracterizadas por: 

grandes rangos de operación



cargas de líquido muy bajas



cargas de gas muy bajas



altos tiempos de residencia de líquidos necesarios



mínimo goteo requerido

c) Tipo válvulas:

Es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos perforados. La construcción es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una válvula que se eleva ante el paso del vapor. Los platos de válvulas, con sus amplias posibilidades de aplicación en un gran número de operaciones de separación, representa actualmente el tipo de plato de transferencia más ampliamente utilizado. Los platos de válvulas se caracterizan por ofrecer una elevada capacidad y eficacia en la transferencia de materia en un amplio intervalo de condiciones de operación. Mediante la utilización de diferentes tipos de válvulas e incluso la combinación de válvulas ligeras y pesadas en un mismo plato es posible ofrecer un diseño optimizado y eficaz para cada aplicación específica. Diferentes tipos de válvulas garantizan un funcionamiento óptimo durante la operación. Las válvulas más comunes son: V1: válvula móvil V4: válvula móvil forma de venturi V0: válvula fija A3: válvula móvil A4: válvula móvil venturi

estándar con tres patas integradas y orificio plano estándar con tres patas integradas y orificio en

con limitador de recorrido y orificio plano con limitador de recorrido y orificio en forma de

20. ¿En qué consiste la inundación de una torre? El Punto de Inundación, es la fase de la operación de la torre donde empieza a existir retención de líquido en las secciones de la torre; este punto se evidencia en la práctica por la notable acumulación del líquido

en las paredes de la torre y el abundante burbujeo del mismo por acción del flujo ascendente del gas. El régimen de la fase líquida se vuelve turbulento y la caída de presión en la torre aumenta de manera abrupta y eventualmente puede presentarse el rebosamiento del líquido por el tope de la misma. El punto de inundación es función exclusiva de la velocidad del gas que asciende, en ocasiones es tal, que alcanza su velocidad de inundación y propicia que el líquido descienda con dificultad y se retenga gran cantidad de éste. Se incrementa la cantidad de líquido que se acumula en la torre porque el gas no permite la circulación continua dentro de la misma, y el proceso de alimentar líquido a la columna no se detiene, aún con el flujo de gas invariable, las pérdidas de carga en la sección empacada de la columna tienden a elevarse dramáticamente. Para efectos del diseño no se poseen datos en la bibliografía que especifiquen la velocidad del gas en el punto de carga, para ciertas columnas y sus características, pero normalmente se recomienda 50 a 75 % de la velocidad en el punto de inundación, el cual debe ser estimado en el laboratorio a las condiciones de operación del proceso que se está diseñando.

21. ¿En qué consiste el lloriqueo en las columnas de destilación? ¿Cómo más se les denomina a este problema? Al iniciar el funcionamiento de la torre de destilación; se observó “Lloriqueo” en los platos. Este es provocado por una baja velocidad de flujo del gas a través de los orificios del plato, lo que provoco que el líquido en lugar de bajar por el vertedero y derramadero del plato, lo hiciera por los orificios del mismo. 22. ¿En qué consiste el arrastre? A cualquier temperatura, siempre hay un pequeño porcentaje de moléculas en un líquido que tienen la suficiente energía cinética como para, si están cerca de la superficie, pasar a estado gaseoso. Una medida de la cantidad de vapor que está en equilibrio con la forma líquida es la presión que ese vapor ejerce sobre el sistema (presión de vapor). La presión de vapor aumenta con la temperatura, hasta que se llega a una temperatura en la que la presión de vapor se iguala a la presión externa y se produce la ebullición (temperatura de ebullición). 23. Enumere las ventajas, desventajas específicas de las columnas de platos. 

 

y principales aplicaciones

Las columnas de platos pueden ser diseñadas para manipular un a mplio rangodevelocidades de flujo de gases y líquidos antes que las columnas empacadas. La eficiencia de un plato puede predecirse con mayor certidumbre antes que el término equivalente para empaques (HTU o HETP). Las columnas de platos pueden diseñarse con mayor seguridad qu e las columnas empacadas. Siempre hay alguna duda de poder mantener una buena distribución de líquido a través de una columna empacada bajo las condiciones de operación, particularmente en columnas grandes.

  

 

 

Es fácil hacer previsiones para enfriamiento en una columna de platos; los enfriadores pueden instalarse en los platos. En columnas de platos es fácil hacer previsiones para salida de corrientes laterales. Si el líquido causa incrustaciones, o contiene sólidos, en columnas de platos es fácil hacer previsiones para la limpieza. Con pequeños diámetros de co lumna, puede ser más económico usar empaques y reemplazarlos cuando se han formado incrustaciones. Para líquidos corrosivos, usualmente es más económica una columna empacada antes que su equivalente de platos. La retención de líquido es apreciablemente menor en una columna empacada que en una columna de platos. Esto puede ser importante cuando se necesita mantener la cantidad de líquidos tóxicos o inflamables en la columna, tan baja como sea posible por razones de seguridad. Las columnas de platos son más adecuadas para manejar sistemas que forman espuma. Los empaques deben considerarse siempre para columnas con diámetro pequeño, menores a 0,6 m donde los platos son dificultosos de instalar, y costosos

24. Describa en que consiste el método de Mc Cabe Thiele en palabras. Se considera el más simple y quizás el más ilustrativo para el análisis de la destilación fraccionada binaria. Este método usa el hecho de que la composición de cada plato teórico (o etapa de equilibrio) está totalmente determinada por la fracción molar de uno de los dos componentes del destilado. El método de McCabe-Thiele se basa en el supuesto de desbordamiento de molar constante que exige que: 

Los calores molares de vaporización de los componentes de la alimentación son iguales.



Así para cada mol de líquido vaporizado se condensa un mol de vapor.



Los efectos del calor, tales como calores de disolución y la transferencia de calor hacia y desde la columna de destilación se consideran despreciables.

25. ¿Para qué tipos de sistemas aplica este método de diseño?



Solo es aplicable a mezclas binarias.



Cuando se necesita más de 25 etapas teóricas.



Cuando las relaciones de reflujo son menores a 1.1Rmin



No

es

recomendable

cuando

hay

diferencias

de

temperatura

importante entre plato y plato. 

El método se puede considerar riguroso para sistemas de isómeros con puntos de ebullición cercanos.

26. ¿Cuáles son las principales asunciones del método de Mc Cabe Thiele y que implica cada una de ellas? Explíquelas detalladamente. Metodo matemático – grafico utilizado para separación de mezclas binarias A y B. Asunciones:  

   



Requiere información de curva de equilibrio Y vs. X. Asume que hay sobre flujo equimolar a través de la torre, entre la entrada del alimento y la bandeja del tope, y entre la entrada del alimento y la bandeja del fondo. Caudales molares de vapor y liquido constantes en cada sector Calor de mezcla despreciable. Columna es perfectamente adiabática Igualdad de calores latentes molares de los componentes de la mezcla. Calor latente molar de vaporización de la mezcla independiente de la composición. Variación de las entalpias específicas de ambas fases es despreciable frente al calor latente de vaporización.

27. ¿Por qué en el diseño de torres de destilación la relación de reflujo externa juega un papel tan importante? ¿Es posible operar columnas de reflujo total o a reflujo cero? Explique cómo se ve afectado el dimensionamiento de la columna cuando está en relación toma valores extremos. Para efectuar una separación determinada en una columna de destilación continua con rectificación se puede elegir arbitrariamente una relación de reflujo, dentro de ciertos límites como son la relación de reflujo mínima y la relación de reflujo total .En la práctica la relación de reflujo varía dentro de este rango:

R.total> R > R.mín De esta relación de reflujo dependerán los costos totales, es decirlos costos fijos (costos de equipos) y los costos de operación. Para un nuevo proyecto la relación de reflujo que debiera utilizarse hade ser la más económica, es decir aquella para la cual los costos totales son los menores. Esta se conoce como la relación de reflujo óptima, que se determina basándose en un balance económico.

BIBLIOGRAFIA

 https://es.scribd.com/doc/96655186/Tipos-de-Platos  http://fraccionamientovii.blogspot.pe/p/unidad-vi-procesos-de-plantasde-gas.html  https://www.academia.edu/7858883/Mc_Cabe_Thiele  http://es.slideshare.net/alexandercolina1972/presentacin-mtodo-demc-cabe-thiele-por-zoraida-carrasquero  https://www.academia.edu/3702392/metodo_de_mc_cabe_thiele? auto=download  http://fraccionamientovii.blogspot.pe/p/unidad-vi-procesos-de-plantasde-gas.html