Diseño de columnas empacadas

Autor: Rosalba Garcia.
Columnas empacadas: Cuerpo de la torre
Esta puede ser de madera, metal, porcelana química, ladrillo a prueba de ácidos, vidrio, plástico, metal cubierto de plástico o vidrio, u otro material, según las condiciones de corrosión. Para facilitar su construcción y aumentar su resistencia, generalmente son circulares en la sección transversal. En su interior se alojanmateriales que la rellenan (Empaques).
Las columnas empacadas son utilizadas en una gran gama de procesos, como destilación, extracción, humidificación (deshumidificación) y en absorción gaseosa.
El diseño de una columna de relleno supone las siguientes etapas:
1. Seleccionar el tipo y el tamaño del relleno.
2. Determinar el diámetro de la columna (capacidad) necesario en función de los flujos delíquido y vapor.
3. Determinar la altura de la columna que se necesita para llevar a cabo la separación específica.
4. Seleccionar y diseñar los dispositivos interiores de la columna: distribuidor del líquido de alimentación, redistribuidores de líquido, platos de soporte y de inyección del gas y platos de sujeción.

Empaque: Este tipo de equipos se usan para proveer un contacto intimo entre lasfases que coexisten en un proceso determinado que se sucede a contracorriente; esto proporciona grandes áreas de contacto interfacial con el objeto de facilitar el intercambio de masa, calor o ambos simultáneamente. En general se recomienda seleccionar un tamaño de empacado menor al 10% del diámetro de lacolumna. Se ha observado que en general, la eficiencia de transferencia de masa es similar paraempacados del mismo tamaño.
El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes características:
1. Proporcionar una superficie interfacial grande entre el líquido y el gas. La superficie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado An debe ser grande, pero no en el sentido microscópico. Los pedazos de coque, por ejemplo, tienen una superficie grande debido a su estructura porosa, perola mayor parte de la superficie será cubierta por la película del líquido que escurre. De todas maneras, la superficie específica de empaque a., es casi siempre mas grande que la superficie interfacial líquido-gas.
2. Poseer las características deseables del flujo de fluidos. Esto generalmente significa que el volumen fraccionario vacio, E, o fracción de espacio vacío, en el lecho empacado debeser grande. El empaque debe permitir el paso de grandes volúmenes de fluido a través de pequeñas secciones transversales de la torre, sin recargo o inundación; debe ser baja la caída de presión del gas. Más aún, la caída de presi6n del gas debe ser principalmente el resultado de la fricción pelicular, si es posible, puesto que es más efectivo que formar arrastres al promover valores elevados de loscoeficientes de transferencia de masa.
3. Ser químicamente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando.
4. Ser estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación.
5. Tener bajo precio.
Los empaques son principalmente de dos tipos, al azar y regulares.

Empaques al azar
Los empaques al azar son aquellos que simplemente se arrojan en la torre durante lainstalación y que se dejan caer en forma aleatoria. En el pasado se utilizaron materiales fácilmente obtenibles; por ejemplo, piedras rotas, grava o pedazos de coque; empero, aunque estos materiales resultan baratos, no son adecuados debido a la pequeña superficie y malas características con respecto al flujo de fluidos. Actualmente, son fabricados los empaques al azar más utilizados. Según semuestra, los anillos de Rasching son cilindros huecos, cuyo diámetro va de 6 a 100 mm (l/4 a 4 in) o más. Pueden fabricarse de porcelana industrial, que es útil para poner en contacto a la mayoría de los líquidos, con excepción de álcalis y ácido fluorhídrico; de carbón, que es útil, excepto en atmósferas altamente oxidantes; de metales o de plásticos. Los plásticos deben escogerse con especial...