Estimación de la altura de una unidad de transferencia en torres de relleno.

Estimación de la
altura de una
unidad de
transferencia en
torres de relleno.



Presentar las diferentes alternativas de estimación de altura de una unidad de
transferencia en torres derelleno, las variables implicadas y los métodos de cálculo
más apropiados en cada caso.
La altura de unidad de transferencia se define como la altura de relleno que produce
un cambio en la composiciónequivalente a una unidad de transferencia. Se calcula
tanto para destilación como absorción en las torres de relleno.
Para ambos casos existen dos formas de calcularla: utilizando los coeficientesindividuales de
transferencia de materia, o utilizando los coeficientes globales.

1. Destilación en torres de relleno
Tanto si utilizamos coeficientes globales o individuales, se parte de laecuación de la velocidad
de transferencia de materia:
Vel. Transferencia de materia = Coef. Transf materia x Área x fuerza impulsora
Dónde:



Coeficiente de transferencia de materia (k) incluyela difusividad y los modelos de
flujo.
Fuerza impulsora: gradiente de concentración (∆c, ∆P, ∆x, ∆y…)

1) Coeficientes individuales
Para el caso de destilación binaria en torres de relleno usandocoeficientes individuales de
transferencia de materia, la ecuación de velocidad de transferencia de materia sería la
siguiente:
𝑁 𝐴 ∗ 𝑎 ∗ 𝐴 𝑐 ∗ 𝑑𝑧 = 𝑘 𝑦 ∗ 𝑎 ∗ (𝑦 𝐴𝑖 − 𝑦 𝐴 ) ∗ 𝐴 𝑐 ∗ 𝑑𝑧 = 𝑘 𝑥 ∗ 𝑎 ∗(𝑥 𝐴 − 𝑋 𝐴𝑖 ) ∗ 𝐴 𝑐 ∗ 𝑑𝑧
= 𝑉 ∗ 𝑑𝑦 𝐴 = 𝐿 ∗ 𝑑𝑥 𝐴


Tomando como referencia la fase vapor:
𝑘 𝑦 ∗ 𝑎 ∗ (𝑦 𝐴𝑖 − 𝑦 𝐴 ) ∗ 𝐴 𝑐 ∗ 𝑑𝑧 = 𝑉 ∗ 𝑑𝑦 𝐴

Despejamos dz
𝑑𝑧 =

𝑉
𝑑𝑦
𝑘 𝑦 ∗ 𝑎 ∗ 𝐴 𝑐 ∗ (𝑦 𝐴𝑖 − 𝑦 𝐴) 𝐴

Integrando para toda la altura de la zona de enriquecimiento:
𝑉
ℎ=
∗
𝑘𝑦 ∗ 𝑎 ∗ 𝐴𝑐

𝑦 𝐴𝑜𝑢𝑡

∫
𝑦 𝐴𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛

𝑑𝑦 𝐴
= 𝐻𝐺 ∗ 𝑁𝐺
𝑦 𝐴𝑖 − 𝑦 𝐴

1

Donde 𝐻 𝐺 =

𝑉
𝑘 𝑦 ∗ 𝑎∗ 𝐴 𝑐que es la Altura de unidad de transferencia individual basada en la fase

vapor, también denominado HTU. Se considera un valor constante en cada zona de la torre. Es
preciso emplear un valor...