Cuestionario Previo 4 LEM 4

 

Universidad Nacional Autónoma de México      

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Carrera: Ingeniería Química Alumno: Vázquez Sánchez José Antonio Profa: Elvia Mayen Santos Asignatura: Laboratorio Experimental Multidisciplinario IV Grupo: 2602

1. Describa los constituyentes de una torre empacada 

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Empaque: Los empaque empaquess ten tenen en dos tpos de arreglos: aleaorios y regulares. Y esos pueden ser de maerial como meal, porcelana u madera de acuerdo al proceso que se realizara, asimismo la forma del empaque (tpo). Cuerp Cu erpo o de l a to rre : Es Esa a puede ser de

madera made ra,, mea meal, l, po porc rcel elan ana a quím químic ica, a, ladri ladrill llo o a prueba de ácidos, vidrio, plástco, meal cubiero de plástc plástco o o vi vidri drio, o, u or oro o maer maerial ial,, seg según ún las condiciones de corrosión. Para faciliar su consrucción y aumenar su resisencia, generalmene son circulares en la sección ransversal. 

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Retenedores de empaque: La función prin princi cipa pall de es ese e cons const tuy uye e es prev preven enir ir la expansión o uidización del lecho empacado, así  como manener horizonal su supercie. No debe inervenir con los ujos. Soportes de empaque: Es necesario un espacio abiero en el fondo de la orre, para asegurar la buena disribución del gas en el empaque. Debe se serr lo suci sucien ene eme mene ne fuer fuere e para para sos sosen ener er el peso de una alura razonable de empaque; debe enerr un área libre suci ene sucienem enemene ene amplia para pe perm rmit itrr el ujo ujo de dell líqu líquid ido o y de dell gas gas co con n un mínimo de resricción. Puede utlizarse una rejilla de barras del tpo, pero se preeren los sopores especialmene diseñados que proporcionan paso separado para el gas y el líquido. Distribuidor del líquido: El disribuido de líquido debe esparcir el líquido uniformemene, resistr aponamieno y ensuciamieno, proporcionar es espa paci cio o libr libre e para para el ujo ujo de ga gass y pe perm rmit itrr exibilidad de operación. La disribución perfeca del líquido puede denirse como la provis provisión ión del líquido a igual velocidad por unidad de área de supercie del lecho, el líquido puede aplicarse

mediane rociadore mediane rociadores, s, rebos rebosadero adeross u orici oricios os a presión o por gravedad. Generalmene Generalmene se considera necesario proporcionar al menos cinco cinco punos de inroducción del líquido por cada 0.1 m2 (1

 

2)

de

sección

ransversal

de

la

orre

para

orres

grandes

(

d ≥ 1 1.2 m=4 ft)

 y un número mayor para diámeros pequeños.

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Eliminador de arrastre: Cuando la velocidad del gas es ala, especialmene del gas que sale de la apa de la columna, puede acarrear pequeñas goas de líquido como roció. Para prevenir eso pueden insalarse en la apa de la columna un eliminador de roció en forma de hojas corrugadas o de una capa de malla, para recolecar las goas del líquido, las cuales condensen y caigan nuevamene en la columna.

2. ¿Qu ¿Qué é es es la la zona zona de ca carga rga?  ? 

Es la región comprendida entre el punto de carga y el punto de inundación, en donde a pequeños cambios de la velocidad lineal del gas se producen grandes grandes cambios en la caída de pres presión. ión. 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.

Describa riba la inunda inundación ción y como se produc produce e 3. Desc

En una torre empacada con cierto tipo y tamaño de relleno y con un flujo conocido de líquido, existe un límite máximo para la velocidad del flujo, llamado velocidad de inundación. La torre no puede operar con una velocidad de gas superior a esta. A velocidades gaseosas bajas, el

 

líquido fluye hacia abajo a través del empaque casi sin influencia por el flujo ascendente del gas. A medida que se aumenta el gasto del gas (cuando se trata de velocidades bajas), la caída de presión es proporcional al gasto la potencia. Al llegar el gasto de gas llamado punto de carga, este comienza a impedir el flujo descendente del líquido y al mismo tiempo aparecen acumulaciones o piscinas localizadas en el empaque. La caída de presión del gas comienza a incrementarse a velocidades cada vez mayores; a medida que el gasto aumenta, la acumulación o retención del líquido también aumenta. En el punto de inundación el líquido ya no puede seguir fluyendo a través del empaque y sale expulsado con el gas. 4. Proporcio Proporcione ne una una gráfic gráfica a genera generaliz lizada ada de  ΔP e inundación y describa cada uno de los términos de las coordenadas.

 

 

Donde:

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

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L’: Flujo másico del líquido G’: Flujo másico del gas

 ρG:  ρL:

 Densidad del gas  Densidad del líquido

 P:  Presión Cf  

: Característica de empaque

 μ L:

 Viscosidad del líquido

J: Coeficiente gc: Factor de conversión gravitacional [kg*m/s2]

5. Explique cómo se usa la gráfica anterior para seleccionar un diámetro apropiado de una torre empacada.

Se necesita conocer el peso molecular del gas que entra y su densidad, esta se puede conocer por  la siguiente relación. El flujo másico entre el volumétrico:

Debemos conocer también la densidad del líquido, así como la velocidad superficial de masa liquida, con esos datos podremos encontrar el valor del eje x. utilizando la siguiente ecuación.

El valor de caída de presión nosotros lo supondremos según las condiciones de operación que se desean o en su defecto las que se requieran. Con esto ya podremos interpolar en la gráfica para conocer el valor de las abscisas. Una vez con este valor y obteniendo Cf  de tablas (6.3 del Treybal características del empaque con el fabricante), sustituimos en la siguiente ecuación para encontrar  G:

Una vez que obtuvimos a G’ (masa velocidad superficial), multiplicamos por el flujo másico para encontrar el área de la sección transversal, por último, sustituimos en la siguiente ecuación para encontrar el diámetro de la torre.

 

6° Elabore un diagrama de flujo de inundación del laboratorio de IQ

7° ¿Cómo determinaría experimentalmente la gráfica ΔP/Z contra la velocidad másica del gas?

Se requiere conocer los siguientes datos:   

Diámetro de la tubería Densidad de los fluidos involucrados Las caídas de presión

 

O realizar la medición al abrir la válvula del aire con el flujo másico. A nuestros diferentes valores sacarles el logaritmo base 10 para el eje x. Para el eje Y, sustituimos la velocidad másica en la siguiente ecuación empírica:

8° ¿Cómo determinara en la gráfica anterior la zona de carga y los puntos de inundación?

Como se puede ver en la gráfica, la zona de carga se observa donde las curvas cambian de pendiente (a pesar de que este cambio es muy poco visible), la zona de inundación se observa que está en la zona donde las curvas tienen una pendiente cercana a 1(posición vertical).

9° Elabore una tabla de corridas experimentales en la que se incluya número de corridas, variables independientes y variables dependientes.

 

Bibliografía 

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Geankoplis C. J., "Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias", Editorial Continental, Tercera Edición, México, (1998). Treybal Robert E., Operaciones de transferencia de masa, 2° Ed., Mc GRAW HILL, Tr. García Rodríguez Amelia, México, 1991.

Cibergrafía   

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/caidadepresion_14909.pdf  https://www.u-cursos.cl/usuario/.../mi_blog/r/Operaciones_Unitarias_C18.pdf  https://www.tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/9251/Capitulo4.pdf