INTRODUCCIÓN

Las torres empacadas son utilizadas en aquellas operaciones en el que hay un contacto directo entre fases como absorción, desorción, destilación, extracción líquido-líquido y deshumidificación, también como en sistemas reactivos químicos y bioquímicos, con el objetivo de halla transferencia de masa y calor. Las torres empacadas son muy usadas en las industrias química, petroquímica, farmacéutica, de alimentos, entre otras.

En esta práctica se trabajara con una   torre empacada, ésta consta de una columna cilíndrica equipada con una entrada del gas en la parte inferior, una entrada de líquido y el distribuidor en la parte superior, que emplea empaques, para proveer una mayor superficie interfacial entre las dos fases.

OBJETIVOS

Conocer el funcionamiento de una torre empacada. Identificar y analizar los diferentes parámetros de operación de una torre

empacada.

MARCO TEÓRICO

Torres empacadas

Una torre empacada es una columna cilíndrica, equipada con sistemas de alimentación y distribución de las fases, así como con dispositivos para la salida, en el fondo y en la cima. Cuenta con un lecho de solidos inertes llamados empaques. Usualmente un gas o vapor ingresa por el fondo de la columna y asciende a través del área transversal libre, y el fluido más denso se dirige desde la cima hacia abajo.

La columna también requiere de ciertos accesorios para su buen funcionamiento, como:

Distribuidores de liquido Sistemas de alimentación Retenedores de empaque Soportes de empaque Colectores de liquido Eliminadores de arrastre

No todos los accesorios mencionados con anterioridad están presentes en una columna, eso dependerá de la relación costo-beneficio.

Empaque

Constituye el elemento principal de esta clase de columnas. Tiene como función ofrecer su superficie como área humectable para favorecer el contacto entre las fases. Debe procurarse caída de presión lo más baja posible. Los empaques pueden estar dispuestos al azar o de forma ordenada.

Característica de un empaque

Químicamente inerte con respecto a los fluidos de la torre. Estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación Proveer un buen contacto entre líquido y gas. Facilitar el paso de ambos flujos sin retener demasiado líquido o

disminución en la presión. Bajo costo.

Empaques al azar

Empaque Estructurado

Balance de masa

El diámetro de una torre empacada de absorción depende de las cantidades de gas y líquido tratadas, de sus propiedades, y de la relación de una corriente con otra. La altura de la torre, y por tanto el volumen total del empaque, depende de la magnitud de los cambios deseados en la concentración y de la velocidad de transferencia de masa por unidad de volumen empacado. En una planta de contacto diferencial, tal como la torre empacada de absorción que se ilustra en la figura, las variaciones de composición son continuas de un extremo a otro del equipo. Los balances de materia para la porción de la columna por encima de una sección arbitraria son los siguientes:

DONDE: G: Cantidad total de gas que pasa a través de la torre. L: Cantidad total de líquido que baja por la torre. G’: Moles de gas que no se difunde en la torre. L': Moles de líquido que no se difunde en la torre. G’; L’: Son constantes a lo largo de la torre. y : Fracción molar. Y : Relación molar. Pa: Presión parcial. x : Fracción molar. X: Relación molar

Haciendo un balance de material referido al componente a separar, entre una sección de la torre y la sección inferior tenemos.

G’ = (Y(n-1) – Y) = L`(Xn – X)

Esta última, en el diagrama X-Y representa una que pasa por el punto (Xn; Yn+1) y tiene como pendiente L’/G’. Aplicando el mismo balance entre la sección anterior y la parte superior de la torre tenemos:

G’ = (Y1 – Y) = L`(X0 – X)

Caída de presión de la torre empacada

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 punto de inundación.

Aplicaciones

Son ampliamente usadas en las industrias química, petroquímica, farmacéutica, de alimentos, biotecnológica y ambiental.

Entre las operaciones unitarias en las que se utilizan columnas empacadas tenemos:

BIBLIOGRAFÍA

De la Hoz Siegler. Diseño de un módulo para el dimensionamiento hidráulico de torres empacadas. Tesis de grado. Ingeniería química. Bogotá. 2003.

GEANKOPOLIS, C. G. Procesos de transporte y operaciones unitarias. Tercera Edición. Editorial CECSA. México. 1998. Páginas: 698-730.

MILIAN, Gutierrez Demis, otros. Columnas de Absorción. Universidad del Callao. Perú. 2007. 

TREYBAL, Robert E. Operaciones de Transferencia de masa. Segunda Edición. Editorial McGRAW-HILL. México. 1988. Páginas: 306-357.