Lechos empacados

Laboratorio de Operaciones Unitarias
Escuela de Ingeniería Química
Facultad de Ingeniería
Universidad de Los Andes
Mérida-Venezuela







Resumen
Las torres empacadas, consisten en columnas verticales, cuyo objetivo fundamental es de aumentar el área de contacto para la transferencia de masa, diversas operaciones unitarias hacen uso de estos equipos, como la absorción ydestilación. En el presente trabajo se evaluó la caída de presión en estas columnas y se determinó los puntos de carga e inundación, para dos columnas que difieren en el tamaño del empaque. Para la columna 1 manteniéndose los flujos de liquido constantes para las lecturas del rotámetro en 2, 4, 6, 8, se alcanza la inundación en 0.0035, 0.002849, 0.002765, 0.00258 Kg/s de flujo de gas. De la misma manerapara la columna 2, y lecturas del rotámetro de agua 2, 6, 8 la inundación se alcanza a flujos de gas de 0.00271, 0.00202, 0.001905 Kg/s respectivamente. Para la columna 1 manteniéndose los flujos de gas constante y lecturas del rotámetro de 2 y 3 se alcanzan los puntos de inundación de 84.30 y 68.34 cc/s de flujo líquido respectivamente. De la misma manera alcanza la inundación a 50.78 y 39.61cc/s en la columna 2. La caída de presión aumenta con el incremento de flujo y, disminuyendo el punto de inundación.

1 Marco Teórico
Las torres empacadas son aquellas que se utilizan para proporcionar un contacto continuo del líquido y del gas, tanto en el flujo a contracorriente como a corriente paralela, son columnas verticales que se han llenado con empaque. [3]
La fase líquida sedistribuye sobre la superficie de los empaques y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado, de tal forma que expone una gran superficie al contacto del gas que va subiendo a través de la torre.
El empaque de una torre no es más que material que proporciona el área de transferencia de masa entre el líquido y el gas. Para este efecto se utilizan diversos materiales que van desde madera y rocas,hasta material muy elaborado de formas geométricas complejas y muy caros.
Este empaque debe caracterizarse por ser inerte químicamente, barato, con buenas características de humedecimiento, resistente a la corrosión, tener un gran volúmen vacío y presentar un área interfacial potencialmente grande para el contacto entre las fases. [2]
La distribución de los empaques puede ser al azar y en formaregular. Los empaques al azar son aquellos que se arrojan dentro de la torre y se dejan caer en forma aleatoria, como los anillos raschig; mientras que los regulares son estructuras que se posicionan dentro de la torre de una forma específica, como las rejillas.
Existen varias razones para escoger un tipo de empaque, por ejemplo los regulares ofrecen una menor caída de presión para el gas y unflujo mayor pero su instalación es muy costosa, sin embargo los empaques al azar como los raschig son económicos pero solo en tamaños muy grandes.[3]
La mayoría de los empaques al azar proporciona una caída de presión del gas que se modifica con los flujos de gas y de líquido, tal como se muestra en la figura 1.


Figura 1 Características de la caída de presión en torres empacadas.

El flujode gas a través de la torre es generalmente turbulento, por lo que la pendiente de la curva correspondiente al empaque seco es 2.
Para una velocidad constante de gas, el ΔP aumenta al acercarse el líquido; a medida que el líquido aumenta, los espacios vacíos se llenan reduciendo el área de sección transversal disponible para el gas.
Como se observa en la figura 1, la pendiente de la primeraporción del empaque húmedo es paralela a la pendiente de la curva para empaque seco, sin embargo la caída de presión es mayor, debido a la ocupación del líquido. En el punto 1 tiene lugar un cambio en la pendiente, lo que indica que la caída de presión aumenta rápidamente, es decir, la retención del líquido aumenta velozmente con el flujo de gas y el área libre para el flujo del gas se reduce,...