Torres de absorción

ARepublica Bolivariana de Venezuela
Universidad Rafael Urdaneta
Facultad de Ingeniería Química
Cátedra: Laboratorio de Operaciones Unitarias II

Determinación de la eficiencia de absorción en una torre empacada usando análisis adimensional

RESUMEN

OBJETIVOS

1. Observar el sistema de Absorción en total operatividad.
2. Comprobar la aplicación del análisis dimensionalrazonando los resultados obtenidos.

FUNDAMENTOS TEORICOS

Análisis dimensional.
En el análisis dimensional se deben establecer ciertas dimensiones como fundamentales y expresar todas las demás en términos de éstas. Una de las dimensiones fundamentales es la longitud, L. Por lo tanto, el área y el volumen se pueden expresar, dimensionalmente, en forma L2 y L3, respectivamente. La segundadimensión fundamental es el tiempo, cuyo símbolo es t. Las cantidades cinemáticas: velocidad y aceleración, se pueden expresar en forma: L/t y L/t2, respectivamente.
Otra dimensión fundamental es la masa, cuyo símbolo es M. Un ejemplo de cantidad cuya expresión dimensional involucra a la masa es la densidad, la cual debe expresarse en M/L3. Otras dos cantidades las cuales deben ser incluidas son elcalor y la temperatura que deben considerarse cuando existen variaciones en la temperatura del medio en donde se está realizando el experimento.

El método de Buckingham
Una situación general en la cual es ventajoso utilizar el análisis dimensional es aquella en la cual no existe ninguna ecuación principal que pueda aplicarse obviamente. En una situación como ésta, se necesita un procedimientomás general. Éste es el método de Buckingham.
El paso inicial para su aplicación requiere del listado de las variables significativas para un caso dado. Después, es necesario determinar el número de parámetros adimensionales en los cuales se puedan combinar las variables. Éste número se puede determinar usando el Teorema pi de Buckingham, el cual establece: “El número de grupos sin dimensión loscuales son utilizados para describir una situación dada en la cual se involucra a n variables es igual a, donde r es el rango de la matriz dimensional de las variables:

Donde:
i: número de grupos independientes, adimensionales
n: número de variables implicadas
r: rango de la matriz dimensional
La matriz dimensional es, sencillamente, la matriz formada al tabular los exponentes de lasdimensiones fundamentales M, L, T y t, los cuales aparecen en cada una de las variables involucradas. El análisis dimensional de un problema de transferencia de momento, calor o masa es sencillamente, una aplicación del requerimiento de la homogeneidad dimensional de una situación o proceso dado. Por medio del análisis dimensional, tanto el trabajo como el tiempo necesario para reducir ycorrelacionar los datos obtenidos experimentalmente, disminuyen sustancialmente por medio de la combinación de variables individuales para formar grupos adimensionales, cuyo número será menor comparado con el de las variables originales. Las relaciones adimensionales son útiles para expresar la eficiencia de los sistemas en los cuales se emplean.
Se debe tener presente en el análisis dimensional losiguiente:
* El análisis dimensional no puede predecir cuales son las variables importantes en una situación dada.
* El análisis dimensional no puede ayudarnos a comprender el mecanismo involucrado en la transferencia física.
* Si se conoce la ecuación que describe un proceso dado, el número de grupos adimensionales queda determinado automáticamente al tomar las proporciones entre losdiversos términos de la expresión.
* Si no se conoce alguna ecuación adecuada, se puede emplear el método de Buckingham como relación empírica, pero éste es un enfoque muy general y no proporciona ningún sentido físico a los parámetros obtenidos de éste análisis.
* Aunque con estas limitaciones, las técnicas del análisis dimensional constituyen una valiosa ayuda para el ingeniero....