EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA.

E.T.S INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL- U.P.M

Departamento de Química industrial y Polímeros

Unidad docente: Ingeniería de Procesos

EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA III

Profesor: Dª Evangelina Atanes Sánchez

PRÁCTICA Nº 7  LECHO RELLENO

Grupo Lab: L22

Fecha de entrega: 24/ 02/2014

Curso 2013-2014

INDICE:

1. Objetivos………………………………………………………………………………………………….…… Pág.3
2. Material y productos…………………………………………………………………………………….. Pág.3
3. Terminología y definiciones………………………………………………………………………..... Pág.4
4. Fundamento teórico breve………………………………………………………………………...… Pág.5
5. Metodología experimental……………………………………………………………………………. Pág.7
6. Tablas de datos y resultados…………………………………………………………………….…… Pág.8
7. Ejemplo de cálculo………………………………………………………………………………………… Pág.9
8. Interpretación de resultados…..………………………………………………………………….. Pág.13
9. Esquema de la instalación………………………………………………………………………...… Pág.13
10. Estudio básico de seguridad………………………………………………………………....……. Pág.14
11. Bibliografía…………………..……………………………………………………………………………… Pág.15

Objetivos:

El objetivo es la caracterización de un lecho de partículas en una columna de relleno. Para ello hay que hallar:

• Determinar experimentalmente la pérdida de carga que sufre el fluido (aire) a través del lecho relleno para una fase liquida única.
• Calcular el coeficiente de fricción del lecho relleno y calcular la constante hidráulica del lecho relleno.

Material y productos:

Elementos de la instalación:

• Soplante:

                2800 rpm

                Q máximo= 180 m3/h

                P máxima= 0,25 atm

• Lecho de bolas:  

                Columna cilíndrica vertical de plástico de H=120 cm y D=9,765 cm.

                Partículas de relleno esféricas de vidrio D=0.019 m

Elementos de medición:

• Rotámetro de 20 a 150 m3/h con precisión de 5 m3/h.
• Termómetro de 10 a 120 ºC con precisión de 2 ºC.
• Manómetro en U de 0 a 620 mm con precisión de 1 mm.
• 2 Manómetros en U de 0 a 62 cm precisión de 1 cm.
• Fluidos manométricos: Agua y mercurio.

Accesorios y elementos auxiliares:

• Conexión en cruz embridada y metálica.
• 3 Válvulas de compuerta metálicas y manuales; una actúa como válvula de Bypass.
• Bridas de medición.
• Conexión en T metálica y embridada.
• Codo de 90º embridado y metálico.
• Tubería flexible de plástico.
• Tuberías de goma.
• Válvula de tres vías de plástico.
• Soporte de plástico perforado.
• Calibre.

Productos:

• Aire

Terminología y definiciones:

• Lecho poroso: Lechos formados por partículas contiguas que dejan entre ellas huecos o espacios libres, a través de los cuales circula el fluido.

• Columna de contacto: Carcasa cilíndrica que contiene el material de relleno inerte. En ellos el líquido y el gas circulan a contracorriente con una amplia superficie de contacto entre ellos. Se caracterizan por tener bajas pérdidas de presión, bajo peso y baja retención de líquido, gran superficie activa por unidad de volumen.  Este tipo de columnas se utilizan para operaciones que requiere contacto entre dos fluidos. Se utilizan para operaciones de destilación, absorción, extracción…

Para el relleno de estas columnas se utiliza relleno aleatorio (anillo silla, anillo Rasching, anillo Lessing…) o relleno estructurado.

• Anillos Rasching: Pieza geométrica tubular cuyo diámetro es aproximadamente igual a su longitud y que se emplean como relleno para columnas en procesos químicos.

• Anillos de silla: Piezas de cerámica y con forma de silla de montar a caballo, utilizado en el relleno al azar de columnas. Tienen alta resistencia a ácidos y al calor.

• Pérdida de carga: es la pérdida de presión en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y con las paredes de la conducción. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductores regulares, o localizadas, debido a accidentes particulares, como estrechamientos, cambios de dirección, codos, válvulas…

• Diámetro equivalente: Para partículas de forma no esférica se define un diámetro equivalente, igual al diámetro de una esfera con la misma relación superficie-volumen que la partícula.

• Porosidad: Relación entre el volumen de intersticios en una muestra dada de un medio poroso y el volumen bruto del medio poroso, incluidos los huecos. 

• Rugosidad: Es el conjunto de irregularidades que posee una superficie.  

• Velocidad intersticial: caudal por unidad de área hueca en el medio poroso.

• Esfericidad: Es un factor de corrección que se introduce para corregir la gran variedad de formas geométricas y optimizar el estudio teórico del fenómeno de fluidización. Se aproximan las formas irregulares a esferas.
• Factor de fricción: Parámetro adimensional que se utiliza para calcular la pérdida de carga en una conducción debida a la fricción.

• Constante de Kozeny: Es la constante que resulta de la ecuación de Kozeny. Surge de la relación entra el flujo laminar a través de una tubería y el flujo laminar a través de los poros de un lecho de partículas.

• Válvula: Es el mecanismo que regula el flujo de una comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. Mecanismo que impide el retroceso de un fluido que circula por un conducto.

• Brida: Corona del extremo de un tubo que sirve para acoplar unos con otros, generalmente mediante tornillos y junta.

• Soplante: Es la máquina utilizada para forzar la circulación de aire en instalaciones industriales.

• Caudalímetro: instrumento utilizado para la medida de caudal a través de una conducción.

Fundamento teórico breve:

Se considera un lecho poroso a aquel que está formado por partículas contiguas que dejan entre ellas huecos o espacios libres por los que circula el fluido. Los lechos porosos tienen gran aplicación en ingeniería química; en operaciones de filtración, de adsorción, de intercambio iónico, lixiviación etc.

Los sólidos que forman parte de los lechos porosos en algunos casos actúan como inertes (lecho de partículas filtrantes, relleno de columnas de absorción) y en otros casos pueden actuar como sólidos activos (catalizador de reacciones heterogéneas, resina de intercambio iónico).

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