TRANFERENCIA DE MASA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

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LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE MASA

 ASIGNATURA (IQ – 444) TRANSFERENCIA DE MASA I

PRÁCTICA N° 02

EVALUACION DE COLUMNAS DE RELLENO

PROFESOR DE TEORÍA:             Ing. ARIAS JARA, Alfredo

PROFESOR DE PRÁCTICA:        Ing. ARIAS JARA, Alfredo

ALUMNOS:        

• PIANTO ROJAS, Britt
• SEGOVIA PACSI, Joel Eli

DÍA DE PRÁCTICAS: Jueves                             HORA: 3:00 pm – 5:00 pm

FECHA DE EJECUCIÓN: 28/04/22                     FECHA DE ENTREGA: 05/04/22  

                AYACUCHO - PERÚ

2022

1. INTRODUCCION

Para una extracción de dos fases que tienen densidades comparables, se requiere los principales dispositivos de separación, entre ellas encontramos  como torres de extracción líquido – liquido, liquido – gas, etc. Equipos para la destilación, humificadores y extractores.

 Un equipo de extracción y absorción liquido – liquido son las columnas de relleno, donde esta operación se realiza de forma continua. Una diferencia a comparación de otras columnas es por su gran altura de columna donde dentro de ellas se encuentran los rellenos que se diferencias de sus tamaños, materiales y geometrías.

Para el ensayo de esta práctica se utilizara una columna de relleno de PVC de 4 pulg, donde se controlara el aire y el agua en contracorriente con la finalidad de evaluar la caída de presión provocada por las distintas combinaciones de caudal de agua y aire a través de la columna de relleno de PVC.

1. COMPETENCIAS

• Identifica las columnas de relleno y tipos de relleno utilizados en las operaciones de separación con transferencia de masa.
• Evalúa la caída de presión en una columna de relleno en función a la variación de los caudales de agua y aire que circulan a través del relleno de la columna.
• Determina los parámetros de flujo que representan a la caída de presión de la columna evaluada experimentalmente.

1. FUNDAMENTO TEORICO

COLUMNAS DE RELLENO

Las columnas de relleno son utilizadas para diferentes tipos de procesos tales como absorción, extracción líquido-líquido y destilación. En estos tipos de columnas, el contacto líquido-gas es continuo y no por etapas como es el caso columna de platos. (Montoya, 2012)

En las columnas de relleno la transferencia de materia se hace de forma continuada. El objetivo principal del relleno es proporcionar una superficie de contacto más amplia entre el vapor y el líquido extractor, de esta manera aumenta su turbulencia y por tanto, mejora su eficacia. Hay rellenos de muchas formas y dimensiones diferentes. Se pueden situar de forma ordenada, lo que suelen utilizar son los anillos Rasching. (Planta piloto de adsorción de gases, s.f.)

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Figura Nroo01. Torre de enfriamiento - columna de relleno.

Los principales requisitos que debe cumplir el relleno de una columna son:

• Proporcionar una gran área superficial: área interfacial alta entre el gas y el líquido.
• Facilitar la distribución uniforme del líquido sobre su superficie.
• Facilitar el paso uniforme del vapor a través de toda la sección de la columna

(Gomis, 2003)

Existen variados tipos de rellenos, que se diferencian en la geometría, materiales y tamaños, en términos generales se clasifican en:

• Relleno ordenado: También llamados rellenos comerciales, son piezas discretas de relleno con una geometría y forma específica que se disponen de manera ordenada o al azar dentro de la columna. (Montoya, 2012)

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Figura Nroo02. Rellenos comerciales.

• Relleno estructurado: Las condiciones que caracterizan a los rellenos estructurales se deben principalmente al diseño geométrico típico de estas estructuras, con su uso hace que la columna presenten menores pérdidas de cargas. (Montoya, 2012)

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Figura Nroo03. Relleno estructural tipo metal gauze packing BX.

• Caída de presión en la columna de rellenos

Determinado entre el fondo (PI) y el tope superior (PS) de la columna:

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Donde:

 = Variación de la altura de agua en los piezómetros, del fondo (I) y del tope (S) de la            columna. [pic 6]

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 Densidad del agua líquida (kg/m3)[pic 8]

 Caída de presión en la columna (Pa)[pic 9]

(Espinoza, s.f.)

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.  EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS

• Equipo de Columna de relleno, PVC 4”    , con panel de medidores de presión y caudal de inyección.
• Aire comprimido
• Agua corriente
• Termómetro

3.2 descripción del experimento

Descripción del equipo de columna de relleno PVC, con todos sus componentes instalados y los requerimientos de servicio de agua, aire comprimido y energía eléctrica.

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Figura Nroo0. Columna de relleno de PVC.

desarrollo experimental

1. Instalar correctamente los dispositivos y conexiones hacia la columna de relleno:

1. Carga del tanque de agua, operación de la bomba y lectura del rotámetro de caudal de agua, con inyección por el tope superior.
2. Instalación y conexión del aire comprimido, medidor de caudal tipo medidor de orificio con piezómetro de mercurio, que permite el suministro de aire hacia la columna desde el lateral inferior de la columna.

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Figura Nroo0. Conexión y medidor del caudal de la columna de relleno.

1. Nivelación y acondicionamiento de los piezómetros de agua, utilizados para medir la diferencia da alturas del fluido manométrico que es agua, a fin de evaluar la caída de presión en la columna, tanto para el tope superior y el tope inferior.

1. Determinar la temperatura del agua, el aire y del medio ambiente.
2. Para iniciar la operación y evaluación de la columna, para obtener los datos de caída de presión experimental, seguir los siguientes procedimientos:

1. Fijar primeramente el caudal del agua hacia la columna (siendo la primera opción  ó estado de relleno seco, luego se irá fijando los siguientes valores).[pic 12]
2. Variar la inyección del aire gradual y progresivamente hacia la columna, desde un valor mínimo (0 o completamente cerrado) hasta el máximo valor que admita el equipo, SIN QUE SOBREPASE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS PIEZÓMETROS (¡evítese el vaciado o expulsión del líquido!).
3. Efectuar la lectura de los piezómetros en cada variación de flujo de aire.
4. Cambiar el caudal de agua y repetir los pasos (b) y (c).
5. Cuando se ha llegado al máximo caudal recomendado o permitido en el equipo, detener el suministro de servicios a la columna, desconectar y concluir el experimento.

1. reporte de datos:

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Tabla 1: datos tomados para el [pic 16]

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