LISTA DE COTEJO PARA REPORTE DE PRÁCTICA Unidad III, Evidencia EP3 DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN NOMBRE DEL(OS) ALUMNO(S): 1.- RAMIRES SOLIS CELESTE 2.- TECALERO SANCHEZ YENIFER 3.- TORRES SANCHEZ JUAN CARLOS 4.- VALENCIA DE GABRIEL CECILIA 5.- VARGAS CARRILLO GREISY MATRICULA(S): 1231105892 1331106610 1331106875 1331106599 1331106644 FIRMA(S) DEL(OS) ALUMNO(OS): PRODUCTO: Determinación de la curva de inundación en una columna empacada FECHA: 07/08/2015 MATERIA: TRANSFERENCIA DE MASA CLAVE: TRM-ES NOMBRE DEL MAESTRO: I.Q. EMMANUEL TOLAMATL LÓPEZ FIRMA DEL MAESTRO: INSTRUCCIONES Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuáles son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario. Valor del reactivo Característica a cumplir (Reactivo) CUMPLE OBSERVACIONES SI NO 5% Presentación. El contenido de la hoja de presentación del reporte muestra los nombres de: la institución educativa, el programa educativo, la asignatura, los integrantes del equipo, la evidencia y fecha de entrega. 10% Estructura del reporte. El reporte contiene: 1. Portada 2. Resumen. 3. Índice. 4. Introducción. 5. Objetivo. 6. Sustento teórico. 7. Desarrollo. 8. Resultados. 9. Conclusiones. 10. Fuentes bibliográficas.
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Determinacion de La Curva de Inudacion en Una Columna Empacada.
Determinación de la curva de inundación en una torre.
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LISTA DE COTEJO
PARA REPORTE DE
PRÁCTICA Unidad III,
Evidencia EP3
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL(OS) ALUMNO(S):
1.- RAMIRES SOLIS CELESTE
2.- TECALERO SANCHEZ YENIFER
3.- TORRES SANCHEZ JUAN CARLOS
4.- VALENCIA DE GABRIEL CECILIA
5.- VARGAS CARRILLO GREISY
MATRICULA(S):
1231105892
1331106610
1331106875
1331106599
1331106644
FIRMA(S) DEL(OS) ALUMNO(OS):
PRODUCTO: Determinación de la curva de inundación en una columna
empacada
FECHA: 07/08/2015
MATERIA: TRANSFERENCIA DE MASA CLAVE: TRM-ES
NOMBRE DEL MAESTRO: I.Q. EMMANUEL TOLAMATL LÓPEZ FIRMA DEL MAESTRO:
INSTRUCCIONES
Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario
marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuáles son las
condiciones no cumplidas, si fuese necesario.
Valor del
reactivo
Característica a cumplir (Reactivo)
CUMPLE
OBSERVACIONES SI NO
5%
Presentación. El contenido de la hoja de presentación del reporte
muestra los nombres de: la institución educativa, el programa
educativo, la asignatura, los integrantes del equipo, la evidencia y fecha
de entrega.
10%
Estructura del reporte. El reporte contiene:
1. Portada
2. Resumen.
3. Índice.
4. Introducción.
5. Objetivo.
6. Sustento teórico.
7. Desarrollo.
8. Resultados.
9. Conclusiones.
10. Fuentes bibliográficas.
11. Anexos (opcional).
5%
Resumen. El resumen da una descripción del trabajo realizado en la
práctica.
5%
Objetivo. El objetivo refleja la intención del reporte de investigación.
10%
Introducción. La introducción explica los fundamentos del tema y su
importancia para el diseño y operación de columnas empacadas de
absorción.
20%
Sustento Teórico. Presenta un panorama general del tema a desarrollar y lo
sustenta con referencias bibliográficas.
5%
5%
5%
5%
Resultados. Muestra los siguientes resultados:
a) El valor de las constantes físicas del empaque proporcionado.
b) Los resultados tabulados de la caída de presión y los flujos de gas
correspondientes a cada flujo de líquido (indicando el punto de inundación).
c) Las gráficas de ∆P contra el gasto de la fase ligera (en coordenadas
logarítmicas) para los diferentes flujos de líquido (por lo menos una),
obtenidas de los datos experimentales y de las predicciones.
d) El porcentaje de desviación (en forma tabular) entre las caídas de presión
experimentales y las calculadas en base a la literatura para cada corrida.
15%
Conclusiones. Las conclusiones son claras y acordes con el objetivo
esperado (por lo menos 5).
10%
Referencias bibliográficas. Enlista las referencias utilizadas (por lo menos
cinco) con el formato APA.
Nota. El reporte deberá enviarse en formato pdf (5% menos en caso de no enviarse)
y entregarse en forma impresa (10% menos en caso de no entregarlo en la fecha y
El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes características:
Proporcionar una superficie interfacial grande entre el líquido y el gas. La
superficie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado debe
ser grande, pero no en el sentido microscópico.
Poseer las características deseables del flujo de fluidos. Esto generalmente
significa que el volumen fraccionario vacío, o fracción de espacio vacío, en el
lecho empacado debe ser grande. El empaque debe permitir el paso de
grandes volúmenes de fluido a través de pequeñas secciones transversales
de la torre, sin recargo o inundación; debe ser baja la caída de presión del
gas.
Ser químicamente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando.
Ser estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación.
Tener bajo precio.
Los diferentes tipos de empacado que se manejan en la industria se pueden
clasificar en dos grandes grupos:
EMPACADOS AL AZAR (random packing), donde las partículas de empacado se
encuentra distribuido en la columna totalmente al azar. El diseño particular de las
partículas influye mucho en las características de transferencia de masa y caída de
presión.
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EMPACADOS ORDENADOS (regular packing), en donde la distribución del
empacado sigue un patrón definido dentro de la columna, especialmente diseñado
para lograr características adecuadas de flujo y transferencia de masa.
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SUSTENTO TEÓRICO.
La absorción es la operación de transferencia de masa en la cual, uno o más
componentes solubles de una mezcla de gases se disuelven en un líquido que tiene
baja volatilidad bajo las condiciones del proceso. El contaminante se difunde desde
el gas hacia el líquido cuando el líquido contiene menos que la concentración de
equilibrio del componente gaseoso. La diferencia entre la concentración real y la
concentración al equilibrio, proporciona la fuerza impulsora para la absorción. Un
absorbedor de gas deseado apropiadamente, proporcionar· contacto completo
entre el gas y el solvente, para facilitar la difusión del(os) contaminante(s).
Funcionar· mejor que un absorbedor deseado pobremente. La razón de la
transferencia de masa entre las dos fases depende mayormente del área de
superficie expuesta y del tiempo de contacto. Otros factores que gobiernan la razón
de absorción, tales como la solubilidad del gas en el solvente particular y el grado
de la reacción química, son características de los constituyentes involucrados y son
relativamente independientes del equipo utilizado.
El flujo del gas y del líquido a través de un absorbedor puede ser a contracorriente,
perpendicular (crosscurrent) o en paralelo (cocurrent). Los diseños más
comúnmente instalados son a contracorriente, en los cuales la corriente de gas
entra por el fondo de la columna del absorbedor y sale por la tapa. Por el contrario,
la corriente del solvente entra por la tapa y sale por el fondo. Los diseños a
contracorriente proporcionan la eficiencia de remoción teórica más alta, porque el
gas con la concentración de contaminante más baja, hace contacto con el líquido
con la concentración de contaminante más baja. Esto sirve para maximizar la fuerza
impulsora promedio para la absorción a través de la columna. Además, usualmente
los diseños a contracorriente requieren relaciones de líquido a gas más bajas que
los en paralelo y son más convenientes cuando la carga de contaminantes es alta.
En una torre con flujo perpendicular, el gas residual fluye horizontalmente a través
de la columna mientras que el solvente fluye hacia abajo verticalmente en la
columna. Como regla, los diseños con flujo perpendicular tienen caídas de presión
más bajas y requieren relaciones líquido a gas más bajas que los diseños a
contracorriente y en paralelo. Son aplicables cuando los gases son demasiado
solubles, puesto que ofrecen menos tiempo de contacto para la absorción. En las
torres en paralelo, ambos, la corriente de gas y el solvente entran a la columna por
la tapa de la torre y salen por el fondo. Los diseños en paralelo tienen caídas de
presión más bajas y no están sujetos a limitaciones de inundación y son más
eficientes para la remoción de rocíos finos (v.g., submicrométricos). Los diseños en
paralelo son eficientes sólo donde grandes fuerzas impulsoras de absorción son
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disponibles. La eficiencia de remoción esta· limitada puesto que el sistema gas
líquido se aproxima al equilibrio en el fondo de la torre.
Las torres empacadas son columnas llenas de materiales de empaque que
proporcionan un área de superficie grande para facilitar el contacto entre el líquido
y el gas. Las torres absorbedoras empacadas pueden alcanzar eficiencias de
remoción más altas, manejar razones de líquido más altas y tener requerimientos
de consumo de agua relativamente más bajos que otros tipos de absorbedores de
gas. Sin embargo, las torres empacadas pueden también tener caídas de presión
altas en el sistema, potencial de obstrucción y ensuciamiento alto y costos de
mantenimiento extensos debido a la presencia del material de empaque. Los costos
de instalación, de operación y de disposición de agua residual pueden ser mayores
para absorbedores de lecho empacado que para otros absorbedores. Además de
los requerimientos de energía de la bomba y el ventilador y de los costos del
solvente, las torres empacadas tienen costos de operación asociados con el
reemplazo del empaque dañado.
El diseño de absorbedores de torres empacadas para controlar corrientes de gas
conteniendo una mezcla de contaminantes y aire, depende del conocimiento de los
siguientes parámetros:
Razón de flujo del gas residual;
Composición del gas residual y concentración de los contaminantes en la
corriente del gas.;
Eficiencia de remoción requerida
Relación de equilibrio entre los contaminantes y solventes, y
Propiedades del(os) contaminante(s), del gas residual y del solvente:
difusividad, viscosidad, densidad, y peso molecular.
Los objetivos principales de los procedimientos de diseño son determinar el área de
superficie de la columna y la caída de presión a través de la columna. Para
determinar estos parámetros, deben realizarse los siguientes pasos:
Determine las condiciones de la corriente de gas y de líquido entrando y
saliendo la columna.
Determine el factor de absorción (AF).
Determine el diámetro (D) de la columna.
Determine la altura (Htower) y el área de superficie (S) de la torre.
Determine la caída de presión (P) de la columna empacada.
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Fórmulas utilizadas:
[𝐺 ´] 2𝐹𝜇01/𝜌𝐺(𝜌𝐿 − 𝜌𝐺)𝑔´𝐶
𝐿´
𝐺´(
𝜌𝐺𝜌𝐿 − 𝜌𝐺
)1/2
DESARROLLO.
Durante la práctica se obtuvieron los siguientes resultados en la toma de medidas
de cada empaque:
DATOS:
# pieza en 100 ml 60
% de huecos 100 ml
µ del aire 0.000891 kg/m*s
densidad agua 1000 kg/m3
densidad aire 1.29 kg/m3
diámetro interno empaque 7.22 mm
altura 0.8 m
diámetro externo empaque 9.52 mm
conversión lt/h a m3/h 1000 m3/h
factor de relleno 725
constante gravitacional 417000000
largo empaque 13.9 mm
RESULTADOS.
El cálculo de la densidad aparente y la densidad real, se muestra una pequeña
variación entre ambas densidad pues es el peso de los empaques sin agua y con
agua para cada una respectivamente.
calculo densidad aparente
Densidad 0.00176 g/ml
peso de probeta y empaques 0.88 g
volumen 500 ml
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calculo densidad real
densidad 0.00148 g/ml
peso de probeta, empaque y agua 0.74 g
volumen 500 ml
Se calculó también las áreas específicas lateral y transversal e igualmente la
diferencia entre una y otra es mínima como se muestra a continuación:
área específica (lateral)/ 2*pi*r*h 0.15089733 m2
Radio 0.03002
Pi 3.1416
altura h 0.8 m
área (transversal)/2*pi*r*h+2*pi*r2 0.15655975 m2
radio 0.03002
Pi 3.1416
altura h 0.8 m
Se obtuvieron datos para el flujo del agua y del aire y de ella se realizó la siguiente
gráfica, con relación a la bibliografía de E. J. Henley.
agua datos en practica aire
lt/h m3/h lt/h m3/h
12.1 0.0121 7 0.007
17.22 0.01722 7 0.007
16.2 0.0162 6 0.006
17 0.017 6 0.006
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grafica
[𝐺´] 2𝐹𝜇01/𝜌𝐺(𝜌𝐿 − 𝜌𝐺)𝑔´𝐶
𝐿´
𝐺´(
𝜌𝐺𝜌𝐿 − 𝜌𝐺
)1/2
G"
3.30822E-18 0.0705598 0.0013626
3.30822E-18 0.100416509 0.0013626
2.43053E-18 0.110213241 0.00116795
2.43053E-18 0.115655871 0.00116795
En base a la referencia son las siguientes imágenes:
0.01
0.1
1
0 1E-18 2E-18 3E-18 4E-18
correlacion Eckert caida depresion
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Se puede observar una semejanza en encontrar el punto para obtener la caída de
presión que se asemeja a la que se encontró durante la práctica.
Para el ΔP se hicieron estimaciones propuestas y la encontrada en la elaboración
de la práctica.
Los resultados son los siguientes, se graficó el ΔP contra la distancia de inundación
obtenidos en la experimentación práctica.
ΔP altura de inundación (cm)
0.1 1.9
0.12 2.5
0.13 3
0.14 3.8
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El ΔP experimental y el calculado se realizó el cálculo del error para analizar que
este es mínimo entre cada uno de los valores.
ΔP = h/(v*(d1+d2))
ΔP experimental ΔP calculado Error
0.1 0.114138476 0.007069238
0.12 0.114138476 0.002930762
0.13 0.133161555 0.001580777
0.14 0.133161555 0.003419223
CONCLUSIONES.
Los datos que registramos y las observaciones hechas durante la practica nos dieron
un panorama más específico acerca de cómo opera una torre empacada, tomando
lecturas de flujo pudimos aplicar la ley de E. J. Henley, con las densidades del aire y
del agua, así como la viscosidades, pudimos graficar y obtener la correlación de
Eckert.
Las dimensiones de la torre empacada, su altura, diámetros internos y externos de
los empaques, fueron de gran importancia ya que nos ayudó a determinar las
áreas lateral y transversal de la torre empacada, y la densidad real y la densidad
aparente.
0.1
1
1 10
Presion / altura de inundacion
altura de inundacion(cm)
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Otro aspecto importante en la práctica fue la presión ya que se determinó de igual
manera haciendo lecturas de ella, a la hora de tabular datos se observó que
mientras las alta era la presión del sistema las alto era la área de inundación
dentro de la torre empacada, esto es que a mayor presión el flujo es más rápido y
por ende llego más alto el área de inundación.
A la hora de tabular los datos experimentales vs los datos calculados de la caída de
presión, denotamos que los cálculos contenidos no fueron de todo erróneos ya
que se obtuvo un error por debajo de 0.1% por lo que puede decirse que ambos
datos (experimentales y calculados), predicen de manera correcta la caída de
presión en la torre empacada.
El método permite que las partículas de soluto entre las fases en la superficie de
contacto se combinen las fases de líquido y gas, debido a que los flujos
alimentados producen turbulencia y esto permite que halla transferencia de masa
y caída de presión.
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FUENTES BIBLIOGRÁFICAS.
EPA. (2007). Technology Transfer Network Clean Air Technology Center. 2015, de Environmental Sitio web: http://www.epa.gov/ttncatc1/dir2/cs5-2ch1-s.pdf
E. J. Henley; J. D. Seader. (1990). Operaciones de separación por etapas de equilibrio en ingeniería química. Estados Unidos: REVERTE.
MICHEL. (2005). CONSIDERACION DE DISEÑO EN COLUMNA EMPACADA. 2015,
de SCRIBD Sitio web: http://es.scribd.com/doc/62612186/Consideraciones-de-
Diseno-en-Columnas Empacadas#scribd
M.A ROMERO. (2001). DISEÑO DE COLUMNA EMPACAD. 2015, de UNGE Sitio