ESTUDIO HIDRODINAMICO DE TORRES EMPACADAS República Bolivariana de Venezuela Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Laboratorio de Ingeniería Química Profesor Ydelfonso Arrieta Laboratorio de Operaciones Unitarias II Practica # 5 ESTUDIO HIDRODINAMICO DE TORRES EMPACADAS Autor: Ing. Alexis Manuel Faneite Realizado por: Maylu Paz; Ana Sarcos; Jester Salas Mejorado por: Annybeth Fernández; Ana Nieto; Daniel Paternina; Aidin Urribarri

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Objetivo general Estudiar la hidrodinámica de la torre empacada a escala piloto C-501 existente en el Laboratorio de Ingeniería Química “Prof. Ydelfonso Arrieta”

Objetivos Específicos Estudio hidrodinámico de torres empacadas Objetivos Específicos 2.1. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C-501 en función del flujo de gas, sin flujo de líquido y verificar la capacidad de predicción del modelo de Leva. 2.2. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C-501 en función del flujo de gas, a dos regímenes de flujo de líquido bajo y verificar la capacidad de predicción del modelo de Leva.

Objetivos Específicos Estudio hidrodinámico de torres empacadas Objetivos Específicos 2.3. Representar gráficamente las pérdidas de energía de la C-501 en función del flujo de gas, a dos regímenes de flujo de líquido alto y verificar la capacidad de predicción del modelo de Leva. 2.4. Establecer el rango de caída de presión óptimo de operación de la C-501 y la caída de presión en el punto de inundación. 2.5. Desarrollar una correlación empírica para predecir el flujo gas y la caída de presión de carga en función del flujo de líquido.

Objetivos Específicos Estudio hidrodinámico de torres empacadas Objetivos Específicos 2.6. Comparar la velocidades lineales de gas de inundación con las predichas con la correlación generalizada en coordenadas de Eckert a los distintos regímenes de líquido estudiados. 2.7. Desarrollar un modelo empírico que permita predecir la caída de presión de la C-501 a cualquier régimen de flujo de líquido y gas hasta el punto de carga, utilizando las cinco curvas experimentales halladas.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos Teóricos ¿Que es un estudio Hidrodinámico? Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento. Específicamente permite estimar el diámetro de las columnas de tal forma de que la velocidad de gas de operación no produzca acumulación de líquidos en la torre. Se lleva a cabo a escala piloto.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos Teóricos Información generada de estudios hidrodinámicos

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos Teóricos Cambios en la velocidad lineal del gas producen cambios proporcionales en la caída de presión hasta el punto de carga, luego del cual pequeños cambios en la velocidad lineal del gas producen grandes cambios en la caída de presión a través de la columna, hasta llegar al puto de inundación.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teoricos Punto de inundación: Es la velocidad lineal de gas que a un flujo de líquido determinado produce el cambio de las fases, la fase dispersa pasa a continua y la fase continua pasa a dispersa. Se observa físicamente un tapón del líquido en el tope de la columna a través del cual burbujea el gas.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teoricos Punto de carga: Punto hipotético en donde todo el empaque se encuentra mojado. Se observa solamente al graficar la variación de la caída de presión con respecto a la variación de la velocidad lineal del gas a un flujo de líquido dado, en donde el cambio en el comportamiento de la caída de presión indica dicho punto.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teoricos Zona de carga: Región comprendida entre el punto de carga y el punto de inundación, en donde a pequeñas cambios de la velocidad lineal del gas se producen grandes cambios en la caída de presión. Esta región es única para cada régimen de líquido establecido en la columna. En esta zona se presenta la acumulación de líquido en la columna por la fuerza ejercida por las grandes velocidades del gas.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teóricos Ecuación de Leva: Modelo semi-empirico que permite predecir la caída de presión en función del flujo lineal del gas y líquido hasta el punto de carga ΔP/Z: caída de presión sobre altura de empaque C2 y C3: constantes que dependen del tipo de empaque Ut: velocidad lineal del líquido Ut: velocidad lineal del gas rg: densidad del gas.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teóricos Correlaciones generalizadas para el punto de inundación en coordenadas de Eckert:

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teóricos Coordenadas de Eckert para anillo es ordenados y empacados al azar.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Fundamentos teóricos Por lo general los absorbedores y desorbedores están diseñados para caídas de presión de 200 a 400 N/m2, al aumentar todavía mas la velocidad del gas, la caída de presión también aumenta, y la línea se hace casi vertical. Todo depende del fabricante. Evidentemente, la velocidad del gas en una torre de relleno en operación ha de ser inferior a la velocidad de inundación.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Explicación teórica Columnas Empacadas: Son columnas verticales que se han llenado con empaque o con dispositivos de superficie grande, por el cual se distribuye el líquido y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado. Los empaque pueden estar dispuestos al azar o de forma ordenada.

Estudio hidrodinámico de torres empacadas 2da generación Empaques al azar 1ra generación

Estudio hidrodinámico de torres empacadas Empaques estructurados

Justificación e importancia Estudio hidrodinámico de torres empacadas Justificación e importancia Se utilizará torres empacadas ya que ellas proporcionan una menor caída de presión, lo cual es sumamente importante para la destilación al vacío.

Justificación e importancia Estudio hidrodinámico de torres empacadas Justificación e importancia Debemos saber que las torres empacadas son las menos costosas cuanto a problemas de corrosión se refiere y también opera a menor burbujeo del gas a través del líquido.

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Compresor K-501

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Filtro de admisión de aire al compresor S-501

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Compresor K-501 de desplazamiento positivo de doble pistón

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo cámara de baja presión cámara de alta presión

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Sistemas de poleas y correas, reductores de velocidad Check de salida del pistón de alta presión

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Línea de venteo de la cámara del pistón de alta presión. La alinea el presure switch cuando apagan el motor.

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Motor

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Tanque pulmón V-501

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Enfriador de l aire de descarga del compresor

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Válvula check de admisión al pulmón

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Presure swicht PS-501 con los botones de encendido y apagado.

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Drenaje del pulmón V-501

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Deshumidificador en la línea de aire hacia el laboratorio

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Manómetro P-501 en la línea de aire en el laboratorio

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Columna empacada de anillos rasching de ½” C-501 marca QVF

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Rotámetro de agua Redistribuidor de líquido Empaques de la columna Anillos Rashing ½”

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Medidor de caída de presión

Descripción del equipo Estudio hidrodinámico de torres empacadas Descripción del equipo Rotámetro de aire

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental se pone en servicio el compresor Se drena el pulmón.

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Alineación del aire a la columna

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Se aumenta el flujo de aire desde el 10% hasta el 60 % en intervalos de 5%

Caída de presión [∆P] (cms H2O) Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental % Rotámetro Aire Caída de presión [∆P] (cms H2O) 10 0.1 15 0.4 20 25 1.0 30 1.3 35 1.5 40 2.0 45 2.5 50 3.3 55 4.2 60 5.0 Caídas de presión en la torre para el empaque seco

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Admitir el agua a la columna

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Esperar a que el rotámetro llegue a 110 psi

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Ponga un caudal bajo de agua a través del rotámetro controlando el nivel con la válvula de drenaje

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental caídas de presión en la torre para flujos de agua bajo Se aumenta el flujo de aire en intervalos de 2% comenzando desde 10% hasta observar la inundación

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Momento en que comienza a bajar agua por la columna empacada

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Se controla la válvula de desagüe a un caudal alto de liquido alto de manteniendo constante el nivel de operación

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Caídas de presión en la torre para flujos de agua alto Se aumenta el flujo de aire en intervalos de 2% comenzando desde 10% hasta observar la inundación

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Se manipula el nivel del líquido con el rotámetro cuidadosamente hasta llegar a la inundación

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Se mantiene el rotámetro en el punto de inundación

Procedimiento experimental Estudio hidrodinámico de torres empacadas Procedimiento experimental Vista de la columna inundada

Seguridad, higiene y ambiente Estudio hidrodinámico de torres empacadas Seguridad, higiene y ambiente Implementos de protección personal Guantes Bata Lentes

Seguridad, higiene y ambiente Estudio hidrodinámico de torres empacadas Seguridad, higiene y ambiente El paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte por fibrilación ventricular. Riesgos eléctricos presentes en el área del compresor Otros factores fisiopatológicos tales como contracciones musculares, aumento de la presión sanguínea, dificultades de respiración, parada temporal del corazón, etc. pueden producirse sin fibrilación ventricular.

Seguridad, higiene y ambiente Estudio hidrodinámico de torres empacadas Seguridad, higiene y ambiente Inhalación de gases, vapores y partículas contenidas en los recipientes. Quemaduras. Fracturas e incluso la muerte. Riesgos de trabajo con equipos de alta presión en el área del compresor

Seguridad, higiene y ambiente Estudio hidrodinámico de torres empacadas Seguridad, higiene y ambiente Daños en la vista por objetos por objetos en el aire. Golpes en el cuerpo si el equipo se engancha con mangas o cualquier tipo de colgantes. Riesgos de trabajo con equipos rotatorios en el área del compresor

Seguridad, higiene y ambiente Estudio hidrodinámico de torres empacadas Seguridad, higiene y ambiente limpiar Ordenar y recoger los materiales e implementos Dejar el sitio de trabajo limpio

Seguridad, higiene y ambiente Estudio hidrodinámico de torres empacadas Seguridad, higiene y ambiente Un sonido molesto puede producir efectos fisiológicos ( pérdida de la audición) y psicológicos (irritabilidad exagerada) nocivos para una persona o grupos de personas, hay que tener en cuenta que el oído humano solo puede soportar ciertos niveles máximos de ruidos (por encima de los 120 dB). Evitar la contaminación sónica en el área del compresor