Practica-2flujo.docx

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

JOSÉ MEDINA HUERTA

CANALES PÉREZ ANGÉLICA MICHELLE

LABORATORIO DE FLUJO DE FLUIDOS

PRÁCTICA NO. 4: “PERDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCION ATRAVÉS DE COLUMNAS EMPACADAS”

2IM40

EQUIPO: 4

ORARIO: VIERNES 13:00-15:00 HRS

FECHA DE ENTREGA. 22 DE MARZO DEL 2019

1.0

INTRODUCCIÓN

1.1Lecho empacado La columna empacada es un dispositivo simple que consiste en un envolvente cilíndrico que contiene un plato de soporte para el material de empaque, un dispositivo de distribución de líquido, diseñado para proporcionar la irrigación eficaz del empaque. Se pueden agregar dispositivos para proporcionar una redistribución del líquido que se puede encauzar hacia debajo de la pared. Es posible utilizar varios lechos en la misma envolvente de la columna. Columna Empacada (Diagrama Esquemático). 1.2¿Qué es un empaque? ¿Cuál es su utilidad? Un empaque es un cumulo de partículas sólidas de diversos tamaños y de formas reguladores o irregulares y pueden ser fabricados en diferentes materiales. Pueden ser distribuidos al azar o en forma ordenada. La función de los empaques es la de incrementar la cada de presión en las columnas o lechos y en consecuencia cambios en la dirección de la velocidad del fluido por el efecto de las fugas. En un lecho de partículas con flujo ascendente la circulación de un fas o un líquido a baja velocidad, no produce movimiento de las partículas. –el fluido circula por los huecos del lecho o columna empacada perdiendo presión. Esta caída de presión en el lecho estacionario con empaques sólidos viene dada por la ecuación de Ergun. 1.3 Características necesarias para el buen funcionamiento de un empaque para que su funcionamiento sea óptimo.Debe tener gran superficie de contacto pudiendo ser de forma esféricas, anillos, tabletas, cilíndricos o irregular; debe tener una porosidad relativamente grande, esto ocasionara que la perdida de presión sea moderada; resistencia a la corrosión, a las temperaturas y a la presión; con material de baja densidad; su costo debe ser mínimo; que la retención sea mínima.

1.4 Nombre 5 empaques con sus nombres comerciales que no estén en el manual. 1.- Anillo pall 2.- Anillo lessing 3.- Montura intalox 4.- Telleretas 5.- Etribo intalox

1.5 Definir Reynolds modificado en el factor de fricción modificado y su función en los lechos empacado. En número de Reynolds modificado es proporcional a la densidad de flujo del fluido e inversamente proporcional a la viscosidad de este, el número de reinos también dependerá del diámetro del empaque, sus unidades son adimensionales. N_Rem=(dP Gs)/μ NRem: número de Reynolds modificado dp= diámetro de la partícula (empaque) [=] m Gs: Densidad de flujo [=] Kg/m2s μ: viscosidad Kg/ms

Como el factor de fricción es función del número de Reynolds y éste del diámetro de las partículas se tiene que: ζ_(0_irr )/ζ_0 =(〖Re〗_irr/Re)^c=(d_Pirr/d_P ) De donde ζ_(0_irr )=ζ_0 ((1-ε(1-h_L/ε))/(1-ε))^(c/3) 1.6 Mencione 5 operaciones que se lleven a cabo en lechos empacados referente a ingeniería química. 1.6.1 Destilación: consiste en una torre llena de empaques o cuerpos de relleno, los cuales permiten contacto íntimo entre el líquido sobre la superficie de los empaques. En contra corriente con el vapor. 1.6.2 Adsorción: el utilizar carbón activado como empaque es na técnica muy utilizada. 1.6.3 Absorción. 1.6.4 Intercambio iónico: producción del ácido sulfúrico donde se utiliza una columna con un empaque que actúa como catalizador. 1.6.5 Filtración: se emplean empaques de arenas y grava los cuales sirven como filtros ara la purificación del agua. 1.7 ¿Cómo se rellena? ¿Cuál es su relleno? En las columnas de relleno la operación de transferencia de masa se lleva a cabo de manera continua. La función principal del relleno consiste en aumentar la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto mejorar la

eficacia. A medida que aumenta el tamaño del relleno disminuye la eficiencia de la transferencia de materia y aumenta la pérdida de carga, por tanto para determinar el tamaño óptimo de relleno habrá que llegar a un compromiso entre estos dos factores. La selección del material de relleno se basa en criterios como resistencia a la corrosión, resistencia mecánica, resistencia térmica y características de mojado. Además, es necesario disponer un distribuidor de líquido en la parte superior de la columna para asegurar que el líquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes. - Al azar: este tipo de relleno es bastante económico y suelen ser de materiales resistentes a la corrosión (metálicos, cerámicos o de plástico). Los rellenos más empleados eran los anillos Rashig y las sillas o monturas Berl, pero ahora han sido reemplazados por otros más eficientes como los anillos Pall, las monturas Intalox y los anillos Bialecki. - Estructurado: es bastante más caro por unidad de volumen que el relleno al azar, pero ofrece mucha menos pérdida de carga por etapa y tiene mayor eficiencia y capacidad. El empleo de columnas de relleno frente a las de platos se ve favorecido en los siguientes casos: - cuando las columnas son de pequeñas dimensiones (menos de 0,6m de diámetro y una altura de relleno inferior a 6m) - si se tienen sustancias corrosivas o se forma mucha espuma - si se requiere que la pérdida de carga en la columna sea pequeña - si la velocidad del líquido es elevada

1.1

DIAGRAMA DE BLOQUES EXPERIMENTAL

Cerrar todas las valvulas.

Abrir la valvula VG1 para llenar el tanque de alimentación.

Abrir la valvula VB1 de salida del tanque de alimentación.

Abrir la válvula VG2 de retorno al tanque de alimentación.

Abrir la válvula VC1 de alimentación ascendente a las columanas empacadas.

Abrir la válvula VC1 de alimentación ascendente a las columanas empacadas.

Abrir válvulas VC2 y VC3 de alimentación y descarga de la primera columna.

Abrir válvula VC4 de retorno al tanque de alimentación.

Abrir parcialmente válvula VG3 para regular gasto en el rotámetro.

Abrir válvula general VG4 de alimentación de aire.

Verificar que la léctura del manómetro tenga una presión de 1.4 kgf/cm2 , de no ser así, mover o regular la presión con la válvula reguladora de presión VRP1.

Accionar la bomba BC1.

Abrir válvula VG3 hasta tener un gasto máximo de 45% en el Rotámetro.

Registrar en la tabla de datos experimentales la presi+ón observada en el manómetro.

Repetir los pasos 13 y 14 para los porcentajes restantes del rotámetro.

Una vez terminadas las lecturas de la columna 1, cambiar el flujo a la columna 2; abriendo primero la válvula de descarga VC5 de la columna 2 y después la válvula de alimentación VC6.

Cerrar válvulas de la columna anterior, primero alimentación VC2 y después de la descarga VC3.

Cerrar VA1 y VA2 y luego abrir las válvulas de aguja VA3 y VA4 de la columna 2.

Abrir VG3 hasta que el rotámetro marque el 100%.

Registrar en la tabla de datos experimentales, la presión observada en el manómetro.

Repetir el paso 19 y 20 para los porcentajes restantes del rotámetro.

Una vez terminadas las lecturas de la columna 2, repetir la misma secuencia para las columnas 3 y 4.

Parar la bomba BC1.

Cerrar alimentacion del rotámetro VG3.

Cerrar la válvula de alimentación del aire VG4.

1.2

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

1.3

SECUENCIA DE CÁLCULO

2.4.1 GASTO VOLUMÉTRICO (𝐺𝑣𝐻2 𝑂 ) 𝑮𝒗𝑯𝟐 𝑶 = 𝟎. 𝟏𝟗 ∗ %𝑹 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟓 𝐺𝑣𝐻2 𝑂80% = 0.19 ∗ 80 − 0.005 = 15.195 𝑙 𝑚3 𝐺𝑣𝐻2 𝑂80% = 15.195 = 2.5325𝑥10−4 𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐺𝑣𝐻2 𝑂70% = 0.19 ∗ 70 − 0.005 = 13.295 𝑙 𝑚3 𝐺𝑣𝐻2 𝑂70% = 18.5291 = 2.2158𝑥10−4 𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐺𝑣𝐻2 𝑂60% = 0.19 ∗ 60 − 0.005 = 11.395 𝑙 𝑚3 −4 𝐺𝑣𝐻2 𝑂60% = 11.395 = 1.8991𝑥10 𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐺𝑣𝐻2 𝑂50% = 0.19 ∗ 50 − 0.005 = 9.495 𝑙 𝑚3 −4 𝐺𝑣𝐻2 𝑂50% = 9.495 = 1.5825𝑥10 𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐺𝑣𝐻2 𝑂40% = 0.19 ∗ 40 − 0.005 = 7.595 𝑙 𝑚3 𝐺𝑣𝐻2 𝑂40% = 7.595 = 1.2658𝑥10−4 𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐺𝑣𝐻2 𝑂30% = 0.19 ∗ 30 − 0.005 = 5.695 𝑙 𝑚3 𝐺𝑣𝐻2 𝑂30% = 5.695 = 9.4916𝑥10−5 𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐺𝑣𝐻2 𝑂20% = 0.19 ∗ 20 − 0.005 = 3.795 𝑙 𝑚3 𝐺𝑣𝐻2 𝑂20% = 3.795 = 6.325𝑥10−5 𝑚𝑖𝑛 𝑠 2.4.2 CALCULO DEL ÁREA COLUMNA 1TRANSVERSAL DE LA 𝝅 ∗ 𝑫𝟐 𝑨= 𝟒 𝜋 ∗ 0.0254𝑚2 𝐴= 4 𝐴 = 5.0670−4 𝑚2

2.4.3 CALCULO DE LA DENSIDAD DE FLUJO O MASA VELOCIDAD O VELOCIDAD SUPERFICIAL EN LA COLUMNA 1 𝑮𝒔 =

𝑮𝑽𝑯𝟐 𝑶 ∗ 𝝆 𝑨

𝝆𝑨𝒈𝒖𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟎

𝐺𝑠80%

𝑲𝒈 𝒎𝟑

𝐾𝑔 𝑚3 2.5325𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = −4 2 5.0670𝑥10 𝑚

𝐺𝑠80% = 499.8026

𝐺𝑠70%

𝐾𝑔 𝑚3 2.2158𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 5.0670𝑥10−4 𝑚2

𝐺𝑠70% = 437.3001

𝐺𝑠60%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.2658𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 5.0670𝑥10−4 𝑚2

𝐺𝑠40% = 249.8125

𝐺𝑠30%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.5825𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 5.0670𝑥10−4 𝑚2

𝐺𝑠50% = 312.3149

𝐺𝑠40%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.8991𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 5.0670𝑥10−4 𝑚2

𝐺𝑠60% = 374.7977

𝐺𝑠50%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 9.4916𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 5.0670𝑥10−4 𝑚2

𝐺𝑠30% = 187.3218

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐺𝑠20%

𝐾𝑔 𝑚3 6.325𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 5.0670𝑥10−4 𝑚2

𝐺𝑠20% = 124.8273

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

2.4.4 CALCULO DEL ÁREA TRANSVERSAL DE LA COLUMNA 2 𝑨=

𝝅 ∗ 𝑫𝟐 𝟒

𝜋 ∗ (0.0381𝑚)2 𝐴= 4 𝐴 = 1.140𝑥10−3 𝑚2 2.4.5 CALCULO DE LA DENSIDAD DE FLUJO O MASA VELOCIDAD O VELOCIDAD SUPERFICIAL EN LA COLUMNA 2 𝑮𝒔 =

𝑮𝑽𝑯𝟐 𝑶 ∗ 𝝆 𝑨

𝝆𝑨𝒈𝒖𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟎

𝑲𝒈 𝒎𝟑 𝐾𝑔 𝑚3 ∗ 1,000 3 𝑠 𝑚 −3 2 1.140𝑥10 𝑚

2.5325𝑥10−4 𝐺𝑠80% =

𝐺𝑠80% = 222.1491

𝐺𝑠70%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 2.2158𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = −3 2 1.140𝑥10 𝑚

𝐺𝑠70% = 194.3684

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 ∗ 1,000 3 𝑠 𝑚 −3 2 1.140𝑥10 𝑚

1.8991𝑥10−4 𝐺𝑠60% =

𝐺𝑠60% = 166.5877

𝐺𝑠50%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.5825𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = −3 2 1.140𝑥10 𝑚

𝐺𝑠50% = 138.8157

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐺𝑠40%

𝐾𝑔 𝑚3 1.2658𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 1.140𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠40% = 111.035

𝐺𝑠30%

𝐾𝑔 𝑚3 9.4916𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 1.140𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠30% = 83.2596

𝐺𝑠20%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 6.325𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 1.140𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠20% = 55.4824

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

2.4.6 CALCULO DEL ÁREA TRANSVERSAL DE LA COLUMNA 3 𝑨=

𝝅 ∗ 𝑫𝟐 𝟒

𝜋 ∗ (0.0508𝑚)2 𝐴= 4 𝐴 = 2.0268𝑥10−3 𝑚2 2.4.7 CALCULO DE LA DENSIDAD DE FLUJO O MASA VELOCIDAD O VELOSIDAD SUPERFICIAL EN LA COLUMNA 3 𝑮𝒔 =

𝑮𝑽𝑯𝟐 𝑶 ∗ 𝝆 𝑨

𝝆𝑨𝒈𝒖𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟎

𝐺𝑠80%

𝑲𝒈 𝒎𝟑

𝐾𝑔 𝑚3 2.5325𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = −3 2 2.0268𝑥10 𝑚

𝐺𝑠80% = 124.9506

𝐺𝑠70%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 2.2158𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = −3 2 2.0268𝑥10 𝑚

𝐺𝑠70% = 109.3250

𝐺𝑠60%

𝐾𝑔 𝑚3 1.8991𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 2.0268𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠60% = 93.6994

𝐺𝑠50%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 9.4916𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 2.0268𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠30% = 46.8304

𝐺𝑠20%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.2658𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 2.0268𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠40% = 62.4531

𝐺𝑠30%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.5825𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 2.0268𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠50% = 78.0787

𝐺𝑠40%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 6.325𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 2.0268𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠20% = 31.2068

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

2.4.8 CALCULO DEL ÁREA TRANSVERSAL DE LA COLUMNA 4 𝑨=

𝝅 ∗ 𝑫𝟐 𝟒

𝜋 ∗ (0.07094𝑚)2 𝐴= 4 𝐴 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2 2.4.9 CALCULO DE LA DENSIDAD DE FLUJO O MASA VELOCIDAD O VELOCIDAD SUPERFICIAL EN LA COLUMNA 4

𝑮𝒔 =

𝑮𝑽𝑯𝟐 𝑶 ∗ 𝝆 𝑨

𝝆𝑨𝒈𝒖𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟎

𝐺𝑠80%

𝑲𝒈 𝒎𝟑

𝐾𝑔 𝑚3 2.5325𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠80% = 64.0733

𝐺𝑠70%

𝐾𝑔 𝑚3 2.2158𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠70% = 56.0607

𝐺𝑠60%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 9.4916𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠30% = 24.0141

𝐺𝑠20%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.2658𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠40% = 32.0253

𝐺𝑠30%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.5825𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠50% = 40.0379

𝐺𝑠40%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 1.8991𝑥10−4 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠60% = 48.0480

𝐺𝑠50%

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

𝐾𝑔 𝑚3 6.325𝑥10−5 𝑠 ∗ 1,000 3 𝑚 = 3.9525𝑥10−3 𝑚2

𝐺𝑠20% = 16.0025

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2

2.4.10 CALCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS MODIFICADO EN LA COLUMNA 1 𝝁 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏

𝑲𝒈 𝒎∗𝒔

𝒅𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟐𝟓𝒎 𝑵𝑹𝒆𝒎𝟖𝟎% =

𝒅𝒑 ∗ 𝑮𝒔 𝝁 0.0125𝑚 ∗ 499.8026

𝑁𝑅𝑒𝑚80% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚80% = 6,247.5325 0.0125𝑚 ∗ 437.3001 𝑁𝑅𝑒𝑚70% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚70% = 5,466.2512 0.0125𝑚 ∗ 334.7977 𝑁𝑅𝑒𝑚60% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚60% = 4,684.9712 0.0125𝑚 ∗ 312.3149 𝑁𝑅𝑒𝑚50% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚50% = 3,903.9362 0.0125𝑚 ∗ 249.8125 𝑁𝑅𝑒𝑚40% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚40% = 3,122.6562 0.0125𝑚 ∗ 187.3218 𝑁𝑅𝑒𝑚30% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝑁𝑅𝑒𝑚30% = 2,341.5225

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

0.0125𝑚 ∗ 124.8473 𝑁𝑅𝑒𝑚20% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚20% = 1,550.5912 2.4.11 CALCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS MODIFICADO EN LA COLUMNA 2 𝝁 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏

𝑲𝒈 𝒎∗𝒔

𝒅𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟓𝒎 𝑵𝑹𝒆𝒎𝟖𝟎% =

𝒅𝒑 ∗ 𝑮𝒔 𝝁 0.0145𝑚 ∗ 22.1491

𝑁𝑅𝑒𝑚80% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚80% = 3,221.1619 0.0145𝑚 ∗ 194.3684 𝑁𝑅𝑒𝑚70% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚70% = 2,818.3418 0.0145𝑚 ∗ 166.5877 𝑁𝑅𝑒𝑚60% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚60% = 2,415.5216 0.0145𝑚 ∗ 138.8157 𝑁𝑅𝑒𝑚50% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚50% = 2,012.8276 0.0145𝑚 ∗ 111.035 𝑁𝑅𝑒𝑚40% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝑁𝑅𝑒𝑚40% = 1,610.0075

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

0.0145𝑚 ∗ 83.2596 𝑁𝑅𝑒𝑚30% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚30% = 1,207.2642 0.0145𝑚 ∗ 55.4824 𝑁𝑅𝑒𝑚20% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚20% = 804.4948

2.4.12 Calculo del número de Reynolds modificado en la columna 3 𝝁 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏

𝑲𝒈 𝒎∗𝒔

𝒅𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟓𝒎 𝑵𝑹𝒆𝒎𝟖𝟎% =

𝒅𝒑 ∗ 𝑮𝒔 𝝁 0.0145𝑚 ∗ 124.9506

𝑁𝑅𝑒𝑚80% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚80% = 1,811.7837 0.0145𝑚 ∗ 109.325 𝑁𝑅𝑒𝑚70% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚70% = 1,585.2125 0.0145𝑚 ∗ 93.6994 𝑁𝑅𝑒𝑚60% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚60% = 1,358.6413 0.0145𝑚 ∗ 78.0787 𝑁𝑅𝑒𝑚50% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝑁𝑅𝑒𝑚50% = 1,132.1411

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

0.0145𝑚 ∗ 62.4531 𝑁𝑅𝑒𝑚40% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚40% = 905.5699 0.0145𝑚 ∗ 46.8404 𝑁𝑅𝑒𝑚30% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚30% = 679.0408 0.0145𝑚 ∗ 31.2068 𝑁𝑅𝑒𝑚20% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚20% = 452.4986

2.4.13 CALCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS MODIFICADO EN LA COLUMNA 4 𝝁 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏

𝑲𝒈 𝒎∗𝒔

𝒅𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟓𝒎 𝑵𝑹𝒆𝒎𝟖𝟎% =

𝒅𝒑 ∗ 𝑮𝒔 𝝁 0.0145𝑚 ∗ 64.0733

𝑁𝑅𝑒𝑚80% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚80% = 929.0628 0.0145𝑚 ∗ 56.0607 𝑁𝑅𝑒𝑚70% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚70% = 812.8801 0.0145𝑚 ∗ 48.048 𝑁𝑅𝑒𝑚60% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝑁𝑅𝑒𝑚60% = 696.696

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

0.0145𝑚 ∗ 40.0379 𝑁𝑅𝑒𝑚50% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚50% = 580.5495 0.0145𝑚 ∗ 32.0253 𝑁𝑅𝑒𝑚40% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚40% = 464.3668 0.0145𝑚 ∗ 24.0141 𝑁𝑅𝑒𝑚30% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚30% = 348.2044 0.0145𝑚 ∗ 16.0025 𝑁𝑅𝑒𝑚20% =

𝐾𝑔 0.001 𝑚 ∗ 𝑠

𝐾𝑔 𝑠 ∗ 𝑚2 =

𝑁𝑅𝑒𝑚20% = 232.0362

1.4

TABLA DE RESULTADOS 2.5.1 tabla de resultados del gasto volumétrico 𝑚3 Corrida %R Gv 𝑠

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

2.5325𝑥10−4 2.2158𝑥10−4 1.8991𝑥10−4 1.5825𝑥10−4 1.2658𝑥10−4 9.4916𝑥10−5 6.325𝑥10−5

2.5.2 tabla de resultados del área transversal columna 1 A 𝑚2 5.0670−4 2.5.3 tabla de resultados de velocidad superficial de columna 1

Corrida 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

%R 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

𝐾𝑔

Gs𝑠∗𝑚2 499.8026 437.3001 374.7977 312.3149 249.8125 187.3218 124.8273

𝑵𝑹𝒆 𝒎 6,247.5325 5,466.2512 4,684.9712 3,903.9362 3,122.6562 2,341.5225 1,550.5912

2.5.4 tabla de resultados del área transversal columna 2 A 𝑚2 1.140𝑥10−3 2.5.5 tabla de resultados de velocidad superficial de columna 2 𝐾𝑔 Corrida %R 𝑵𝑹𝒆 𝒎 Gs 𝑠∗𝑚2

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

222.1491 194.3684 166.5877 138.8157 111.035 83.2596 55.4824

3,221.1619 2,818.3418 2,415.5216 2,012.8276 1,610.0075 1,207.2642 804.4948

2.5.6 tabla de resultados del área transversal columna 3 A 𝑚2 2.0268𝑥10−3 2.5.7 tabla de resultados de velocidad superficial de columna 3 𝐾𝑔 Corrida %R 𝑵𝑹𝒆 𝒎 Gs 𝑠∗𝑚2

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

124.9506 109.3250 93.6994 78.0787 62.4531 46.8304 31.2068

1,811.7837 1,585.2125 1,358.6413 1,132.1411 905.5699 679.0408 452.4986

2.5.8 tabla de resultados del área transversal columna 4 A 𝑚2 3.9525𝑥10−3 2.5.9 tabla de resultados de velocidad superficial de columna 4 𝐾𝑔 Corrida %R 𝑵𝑹𝒆 𝒎 Gs 𝑠∗𝑚2

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

1.5

GRÁFICAS

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

64.0733 56.0607 48.0480 40.0379 32.0253 24.0141 16.0025

929.0628 812.8801 696.696 580.5495 464.3668 348.2044 232.0362

Gráfica 2.6.1

Gráfica 2.6.2

Gráfica 2.6.3

Gráfica 2.6.4

Gráfica 2.6.5

Gráfica2.6.6

3.0 ANÁLISIS DE RESULTADOS Prácticamente se pueden analizar los conocimientos teóricos y comprobarlos con los resultados obtenidos en la práctica. Se comprueba que mientras más grande sea el tamaño de los empaques, menor será la caída de presión y se tendrá una mayor eficiencia; cuanto menor sea el porcentaje del rotámetro, se tendrá una menor presión en la circulación, pero, obviamente, a mayor porcentaje del rotámetro, se tendrá un mayor gasto volumétrico. La densidad de flujo es proporcional al gasto volumétrico; a mayor porcentaje del rotámetro se obtiene un mayor valor del número de Reynolds modificado. A mayor presión en la circulación, se tendrá una caída de presión mayor, ya que se requiere más fuerza cuanta más presión, para oponerse a ésta. Cuando disminuye la velocidad, aumenta el factor de fricción modificado Tenemos una menor presión y una velocidad menor, cuando contamos con una columna de área transversal más grande.

4.0 CONCLUSIONES Los lechos empacados tienen una gran aplicación dentro de la industria química, ya que son un medio eficiente para llevar a cabo varios procesos entre fases, tales como transferencia de calor y masa, y extracción de impurezas en un gas. La función del empaque es para llevar a cabo la mezcla no mecánica de gas y líquido, utilizado en varias operaciones unitarias como la adsorción, desorción, absorción, intercambio iónico, etc. Los factores los podemos modificar para adecuar la situación a lo que se quiere lograr dentro de la industria, lo que se considera en la utilización de lechos empacados son 1. Características de la columna -Diámetro -Rugosidad -Longitud 2. Propiedades del fluido -Densidad -Viscosidad 3. Características del fluido -Reynolds -Velocidad 4. Características del empaque -Superficie de contacto -Porosidad grande -Resistente a la corrosión -Bajo costo -Material de baja densidad -Poca retención En la experimentación se demostraron los efectos que causan los mencionados en el punto 1, en aumento del diámetro de la columna, la cual hace que disminuya la velocidad y por lo tanto el número de Reynolds, también que el factor de fricción aumente. Lo mismo ocurrió con el cambio de material, que afecta directamente la rugosidad. Respecto a las características del empaque sólo se varió la superficie de contacto mediante la modificación del diámetro de las esferas, de manera inversa, si el diámetro es menor aumenta la superficie de contacto y por lo tanto hay mucho mayor fricción, disminuyendo así la velocidad y el Reynolds. Otro factor que se varió fue la velocidad del fluido (agua), al aumentar el gasto volumétrico que a su vez aumenta las pérdidas de carga, ya que el fluido se va haciendo más turbulento y el factor de fricción va disminuyendo.