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Evaluación Hidráulica: Empaque Seco
Determinación de la presión del gas a un caudal de 0,5 m³/h.
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝐏𝐚𝐭𝐦 + ɤ𝐡𝐠 ∗ 𝐡
Donde:
𝐏𝐠𝐚𝐬 = Presión del gas (Pa)
𝐏𝐚𝐭𝐦 = Presión Atmósferica (101325 Pa)
ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del mercurio (132360,64 Nw
m3 ) @ temperatura promedio del gas=42℃
𝐡 = Altura de líquido (m)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 + (𝟏𝟑𝟐𝟑𝟔𝟎, 𝟔𝟒𝐍𝐰
𝐦𝟑∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝐦)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟓𝟖𝟗, 𝟕𝟐𝐍𝐰
𝐦𝟐∗
𝟏 𝑨𝒕𝒎
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓𝑵𝒘𝒎𝟐
𝟏, 𝟎𝟎𝟐𝟔 𝐀𝐭𝐦
Determinación de la densidad del gas.
A partir de la ecuación de los gases ideales:
𝛒𝐠𝐚𝐬 =𝐏𝐠𝐚𝐬 ∗ 𝐏𝐌
𝐑 ∗ 𝐓
Donde:
𝐏𝐠𝐚𝐬 = Presion del gas (Atm)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = densidad del gas (Kg
L)
𝐏𝐌 = Peso molecular del gas (aire = 28,96)
𝐑 = Constante universal de los gases (82,05L ∙ atm
Kmol ∙ °K).
𝐓 = Temperatura del gas (°K).
𝛒𝐠𝐚𝐬 =𝟏, 𝟎𝟎𝟐𝟔𝐚𝐭𝐦 ∙ 𝟐𝟖, 𝟗𝟔𝐊𝐠/𝐊𝐦𝐨𝐥
𝟖𝟐, 𝟎𝟓 𝐋 ∙ 𝐀𝐭𝐦
𝐊𝐦𝐨𝐥 ∙ °𝐊 ∗ 𝟑𝟏𝟓, 𝟏𝟓°𝐊= 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟏𝟐
𝐊𝐠
𝐋∗
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑳
𝟏𝒎𝟑= 𝟏, 𝟏𝟐𝟐𝟗
𝐊𝐠
𝐦𝟑
Determinación de la caída de presión experimental:
∆𝐏 = 𝐡 ∗ (ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 𝐌𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐥 − ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞)
Donde:
ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞 = Peso específico del aire = 1,1229Kg
m³∗ 9,81
m
s2= 11,0155
Nw
m³
𝐡 = Altura de líquido (m).
ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 = Peso específico del aceite mineral (8632,8 Nw
m3)
∆𝐏 = 𝟎𝐦 ∗ (𝟖𝟔𝟑𝟐, 𝟖 − 𝟏𝟏, 𝟎𝟏𝟓𝟓)𝐍𝐰
𝐦³
∆𝐏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐍𝐰
𝐦𝟐= 𝟎, 𝟎𝟎𝟎 𝐀𝐭𝐦
Determinación del régimen de flujo
𝐑𝐞 =𝐃𝐩 ∗ 𝐕𝐦 ∗ 𝛒𝐠𝐚𝐬
(𝟏 − 𝛆) ∗ 𝛍𝐠𝐚𝐬
Donde:
Dp= Diámetro de la partícula (m)
Vm= Velocidad media (m/s)
𝛍𝐠𝐚𝐬 = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
𝛆 = Porosidad del lecho (adimensiolnal)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (Kg
m3)
𝐕𝐦 =𝐐𝐠𝐚𝐬
𝐀𝐜𝐨𝐥𝐮𝐦𝐧𝐚
Donde:
Qgas = Caudal de gas(0,5m3
h∗
1ℎ
3600𝑠= 0,00014
m3
s)
Acolumna = Área de la columna =𝜋
4∗ (0,08𝑚)2 = 0,0050 𝑚2
𝐕𝐦 =𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒 𝐦³/𝐬𝐞𝐠
𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟎 𝐦²= 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎
𝒔
Según Levenspiel, O. (1993); para partículas grandes (> 1mm) el diámetro de la esfera se
puede determinar a través de la siguiente ecuación:
𝒅𝒆𝒔𝒇 = (𝟔 ∗ 𝑽
𝝅)
𝟏𝟑
Y conociendo el volumen real del empaque; se sustituye en la ecuación anterior quedando:
𝒅𝒆𝒔𝒇 = (𝟔 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝒎𝒎𝟑
𝝅)
𝟏𝟑
= 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎
Sustituyendo el valor de 𝒅𝒆𝒔𝒇 = 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 y ∅ = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 en la siguiente ecuación; se obtiene
el valor de 𝒅𝒑
𝒅𝒑 = ∅ ∗ 𝒅𝒆𝒔𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 ∗𝟏𝒎
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒎= 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑 𝒎
𝐑𝐞 =𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑𝐦 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎𝒔 ∗ 𝟏, 𝟏𝟐𝟐𝟗
𝐊𝐠𝐦𝟑
(𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓) ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟗𝟐 𝐏𝐚 ∙ 𝐬
𝐑𝐞 = 𝟖, 𝟑𝟕𝟔𝟗 < 1000 (𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 𝐥𝐚𝐦𝐢𝐧𝐚𝐫)
Determinación de la caída de presión para un caudal de gas de 0,5 m³/h.
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de
Régimen laminar para un caudal de gas de 0,5 m³/h
∆𝐏
𝐥=
𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝛍𝐠𝐚𝐬 ∗ 𝐕𝐦 ∗ (𝟏 − 𝛆)²
𝐠𝐜 ∗ 𝛟² ∗ 𝐃𝐞𝟐 ∗ 𝛆³
Donde:
μgas = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
Vm = Velocidad media (m
s)
ε = Porosidad del lecho (adimensional)
ϕ = Esfericidad de la partícula (adimensional)
De = Diámetro equivalente de la partí𝑐𝑢𝑙𝑎 (m)
gc= Constante Gravitacional (𝑚
𝑠2)
∆𝐏
𝐥=
𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟗𝟐 𝐏𝐚 ∙ 𝐬 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔𝐦
𝐬𝐞𝐠 ∗ (𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓)𝟐
𝟗, 𝟖𝟏 𝑚𝑠2 ∗ (𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖)𝟐 ∗ (𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖𝟒𝟖𝐦)𝟐 ∗ (𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓)𝟑
= 𝟔, 𝟑𝟒𝟗𝟔𝐏𝐚
𝐦
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de “Burke-
Plummer” para un caudal de gas de 0,5 m³/h (Régimen Turbulento)
∆𝐏
𝐥=
𝟏, 𝟕𝟓 ∗ 𝛒𝐠𝐚𝐬 ∗ (𝐕𝐦)² ∗ (𝟏 − 𝛆)
𝐠𝐜 ∗ 𝛟 ∗ 𝐃𝐞 ∗ 𝛆³
Donde:
𝐕𝐦 = Velocidad media (m
s).
𝛆 = Porosidad del lecho (adimensional).
𝛟 = Esfericidad de la particula (adimensional)
𝐃𝐩 = Diámetro de la particula (m)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (Kg
m3)
∆𝐏
𝐥=
𝟏, 𝟕𝟓 ∗ 𝟏, 𝟏𝟏𝟐𝟗𝐊𝐠/𝐦³ ∗ (𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔𝐦/𝐬)² ∗ (𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓)
𝟗, 𝟖𝟏 𝑚𝑠2 ∗ 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟖𝐦 ∗ (𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓)³
= 𝟎, 𝟔𝟏𝟓𝟎𝐏𝐚
𝐦
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de “Ergun”
para un caudal de gas de 0,5 m³/h
∆𝐏
𝐥= (
∆𝐏
𝐥) 𝐤𝐨𝐳𝐞𝐧𝐲 + (
∆𝐏
𝐥) 𝐩𝐥𝐮𝐦𝐦𝐞𝐫 = (𝟔, 𝟑𝟒𝟗𝟔 + 𝟎, 𝟔𝟏𝟓𝟎)
𝐏𝐚
𝐦
∆𝐏
𝐥= 𝟔, 𝟗𝟔𝟒𝟔
𝐏𝐚
𝐦
Evaluación Hidráulica: 200 L/H
Determinación de la presión del gas a un caudal de 0,5 m³/h.
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝐏𝐚𝐭𝐦 + ɤ𝐡𝐠 ∗ 𝐡
Donde:
𝐏𝐠𝐚𝐬 = Presión del gas (Pa)
𝐏𝐚𝐭𝐦 = Presión Atmósferica (101325 Pa)
ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del mercurio (132510,24 Nw
m3 ) @ temperatura promedio del gas=35,75℃
𝐡 = Altura de líquido (m)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 + (𝟏𝟑𝟐𝟓𝟏𝟎, 𝟐𝟒𝐍𝐰
𝐦𝟑∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝐦)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟒𝟓𝟕, 𝟓𝟏𝐍𝐰
𝐦𝟐∗
𝟏 𝑨𝒕𝒎
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓𝑵𝒘𝒎𝟐
𝟏, 𝟎𝟎𝟏𝟑 𝐀𝐭𝐦
Determinación de la densidad del gas.
A partir de la ecuación de los gases ideales:
𝛒𝐠𝐚𝐬 =𝐏𝐠𝐚𝐬 ∗ 𝐏𝐌
𝐑 ∗ 𝐓
Donde:
𝐏𝐠𝐚𝐬 = Presion del gas (Atm)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = densidad del gas (Kg
L)
𝐏𝐌 = Peso molecular del gas (aire = 28,96)
𝐑 = Constante universal de los gases (82,05L ∙ atm
Kmol ∙ °K).
𝐓 = Temperatura del gas (°K).
𝛒𝐠𝐚𝐬 =𝟏, 𝟎𝟎𝟏𝟑𝐀𝐭𝐦 ∙ 𝟐𝟖, 𝟗𝟔𝐊𝐠/𝐊𝐦𝐨𝐥
𝟖𝟐, 𝟎𝟓 𝐋 ∙ 𝐀𝐭𝐦
𝐊𝐦𝐨𝐥 ∙ °𝐊 ∗ 𝟑𝟎𝟖, 𝟗°𝐊= 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟏𝟒
𝐊𝐠
𝐋∗
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑳
𝟏𝒎𝟑= 𝟏, 𝟏𝟒𝟒𝟏
𝐊𝐠
𝐦𝟑
Determinación de la caída de presión experimental:
∆𝐏 = 𝐡 ∗ (ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 𝐌𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐥 − ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞)
Donde:
ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞 = Peso específico del aire = 1,1441Kg
m³∗ 9,81
m
s2= 11,2238
Nw
m³
𝐡 = Altura de líquido (m).
ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del aceite mineral (8632,8 Nw
m3)
∆𝐏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝐦 ∗ (𝟖𝟔𝟑𝟐, 𝟖 − 𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟑𝟖)𝐍𝐰
𝐦³
∆𝐏 = 𝟏𝟕, 𝟐𝟒𝟑𝟐𝐍𝐰
𝐦𝟐= 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐 𝐀𝐭𝐦
Determinación del régimen de flujo
𝐑𝐞 =𝐃𝐩 ∗ 𝐕𝐦 ∗ 𝛒𝐠𝐚𝐬
(𝟏 − 𝛆) ∗ 𝛍𝐠𝐚𝐬
Donde:
Dp= Diámetro de la partícula (m)
Vm= Velocidad media (m/s)
𝛍𝐠𝐚𝐬 = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
𝛆 = Porosidad del lecho (adimensiolnal)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (Kg
m3)
𝐕𝐦 =𝐐𝐠𝐚𝐬
𝐀𝐜𝐨𝐥𝐮𝐦𝐧𝐚
Donde:
Qgas = Caudal de gas(0,5m3
h∗
1ℎ
3600𝑠= 0,00014
m3
s)
Acolumna = Área de la columna =𝜋
4∗ (0,08𝑚)2 = 0,0050 𝑚2
𝐕𝐦 =𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒 𝐦³/𝐬𝐞𝐠
𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟎 𝐦²= 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎
𝒔
Según Levenspiel, O. (1993); para partículas grandes (> 1mm) el diámetro de la esfera se
puede determinar a través de la siguiente ecuación:
𝒅𝒆𝒔𝒇 = (𝟔 ∗ 𝑽
𝝅)
𝟏𝟑
Y conociendo el volumen real del empaque; se sustituye en la ecuación anterior quedando:
𝒅𝒆𝒔𝒇 = (𝟔 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝒎𝒎𝟑
𝝅)
𝟏𝟑
= 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎
Sustituyendo el valor de 𝒅𝒆𝒔𝒇 = 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 y ∅ = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 en la siguiente ecuación; se obtiene
el valor de 𝒅𝒑
𝒅𝒑 = ∅ ∗ 𝒅𝒆𝒔𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 ∗𝟏𝒎
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒎= 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑 𝒎
𝐑𝐞 =𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑𝐦 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎𝒔 ∗ 𝟏, 𝟏𝟒𝟒𝟏
𝐊𝐠𝐦𝟑
(𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎) ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟖𝟗 𝐏𝐚 ∙ 𝐬
𝐑𝐞 = 𝟕, 𝟖𝟔𝟑𝟔 < 1000 (𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 𝐥𝐚𝐦𝐢𝐧𝐚𝐫)
Determinación de la caída de presión para un caudal de gas de 0,5 m³/h.
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de
“Blake-Kozeny” para un caudal de gas de 0,5 m³/h (Régimen Laminar)
∆𝐏
𝐥=
𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝛍𝐠𝐚𝐬 ∗ 𝐕𝐦 ∗ (𝟏 − 𝛆)²
𝐠𝐜 ∗ 𝛟² ∗ 𝐃𝐞𝟐 ∗ 𝛆³
Donde:
μgas = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
Vm = Velocidad media (m
s)
ε = Porosidad del lecho (adimensional)
ϕ = Esfericidad de la partícula (adimensional)
De = Diámetro equivalente de la partí𝑐𝑢𝑙𝑎 (m)
gc= Constante Gravitacional (𝑚
𝑠2)
∆𝐏
𝐥=
𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟖𝟗 𝐏𝐚 ∙ 𝐬 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔𝐦
𝐬𝐞𝐠 ∗ (𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎)𝟐
𝟗, 𝟖𝟏 𝑚𝑠2 ∗ (𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖)𝟐 ∗ (𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖𝟒𝟖𝐦)𝟐 ∗ (𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎)𝟑
= 𝟏𝟑, 𝟔𝟏𝟔𝟐𝐏𝐚
𝐦
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de “Burke-
Plummer” para un caudal de gas de 0,5 m³/h (Régimen Turbulento)
∆𝐏
𝐥=
𝟏, 𝟕𝟓 ∗ 𝛒𝐠𝐚𝐬 ∗ (𝐕𝐦)² ∗ (𝟏 − 𝛆)
𝐠𝐜 ∗ 𝛟 ∗ 𝐃𝐞 ∗ 𝛆³
Donde:
𝐕𝐦 = Velocidad media (m
s).
𝛆 = Porosidad del lecho (adimensional).
𝛟 = Esfericidad de la particula (adimensional)
𝐃𝐩 = Diámetro de la particula (m)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (Kg
m3)
∆𝐏
𝐥=
𝟏, 𝟕𝟓 ∗ 𝟏, 𝟏𝟒𝟒𝟏𝐊𝐠/𝐦³ ∗ (𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔𝐦/𝐬)² ∗ (𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎)
𝟗, 𝟖𝟏 𝑚𝑠2 ∗ 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟖𝐦 ∗ (𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎)³
= 𝟏, 𝟐𝟑𝟖𝟎𝐏𝐚
𝐦
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de “Ergun”
para un caudal de gas de 0,5 m³/h
∆𝐏
𝐥= (
∆𝐏
𝐥) 𝐤𝐨𝐳𝐞𝐧𝐲 + (
∆𝐏
𝐥) 𝐩𝐥𝐮𝐦𝐦𝐞𝐫 = (𝟏𝟑, 𝟔𝟏𝟔𝟐 + 𝟏, 𝟐𝟑𝟖𝟎)
𝐏𝐚
𝐦
∆𝐏
𝐥= 𝟏𝟒, 𝟖𝟓𝟒𝟐
𝐏𝐚
𝐦
Evaluación Hidráulica: 240 L/H
Determinación de la presión del gas a un caudal de 0,5 m³/h.
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝐏𝐚𝐭𝐦 + ɤ𝐡𝐠 ∗ 𝐡
Donde:
𝐏𝐠𝐚𝐬 = Presión del gas (Pa)
𝐏𝐚𝐭𝐦 = Presión Atmósferica (101325 Pa)
ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del mercurio (132527,00Nw
m3 ) @ temperatura promedio del gas=35,05℃
𝐡 = Altura de líquido (m)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 + (𝟏𝟑𝟐𝟓𝟐𝟕, 𝟎𝟎𝐍𝐰
𝐦𝟑∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐍𝐰
𝐦𝟐+ 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 ∗
𝟏 𝑨𝒕𝒎
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓𝑵𝒘𝒎𝟐
= 𝟏, 𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐀𝐭𝐦
Determinación de la densidad del gas.
A partir de la ecuación de los gases ideales:
𝛒𝐠𝐚𝐬 =𝐏𝐠𝐚𝐬 ∗ 𝐏𝐌
𝐑 ∗ 𝐓
Donde:
𝐏𝐠𝐚𝐬 = Presion del gas (Atm)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = densidad del gas (Kg
L)
𝐏𝐌 = Peso molecular del gas (aire = 28,96)
𝐑 = Constante universal de los gases (82,05L ∙ atm
Kmol ∙ °K).
𝐓 = Temperatura del gas (°K).
𝛒𝐠𝐚𝐬 =𝟏, 𝟎𝟎𝟎𝐀𝐭𝐦 ∙ 𝟐𝟖, 𝟗𝟔𝐊𝐠/𝐊𝐦𝐨𝐥
𝟖𝟐, 𝟎𝟓 𝐋 ∙ 𝐀𝐭𝐦
𝐊𝐦𝐨𝐥 ∙ °𝐊 ∗ 𝟑𝟎𝟖, 𝟐°𝐊= 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟏𝟓
𝐊𝐠
𝐋∗
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑳
𝟏𝒎𝟑= 𝟏, 𝟏𝟒𝟓𝟐
𝐊𝐠
𝐦𝟑
Determinación de la caída de presión experimental:
∆𝐏 = 𝐡 ∗ (ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 𝐌𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐥 − ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞)
Donde:
ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞 = Peso específico del aire = 1,1452Kg
m³∗ 9,81
m
s2= 11,2346
Nw
m³
𝐡 = Altura de líquido (m).
ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del aceite mineral (8632,8Nw
m3)
∆𝐏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟒𝐦 ∗ (𝟖𝟔𝟑𝟐, 𝟖 − 𝟏𝟏, 𝟐𝟑𝟒𝟔)𝐍𝐰
𝐦³
∆𝐏 = 𝟓𝟑𝟒, 𝟒𝟖𝟔𝟑𝐍𝐰
𝐦𝟐= 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟑 𝐀𝐭𝐦
Determinación del régimen de flujo
𝐑𝐞 =𝐃𝐩 ∗ 𝐕𝐦 ∗ 𝛒𝐠𝐚𝐬
(𝟏 − 𝛆) ∗ 𝛍𝐠𝐚𝐬
Donde:
Dp= Diámetro de la partícula (m)
Vm= Velocidad media (m/s)
𝛍𝐠𝐚𝐬 = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
𝛆 = Porosidad del lecho (adimensiolnal)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (Kg
m3)
𝐕𝐦 =𝐐𝐠𝐚𝐬
𝐀𝐜𝐨𝐥𝐮𝐦𝐧𝐚
Donde:
Qgas = Caudal de gas(0,5m3
h∗
1ℎ
3600𝑠= 0,00014
m3
s)
Acolumna = Área de la columna =𝜋
4∗ (0,08𝑚)2 = 0,0050 𝑚2
𝐕𝐦 =𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒 𝐦³/𝐬𝐞𝐠
𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟎 𝐦²= 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎
𝒔
Según Levenspiel, O. (1993); para partículas grandes (> 1mm) el diámetro de la esfera se
puede determinar a través de la siguiente ecuación:
𝒅𝒆𝒔𝒇 = (𝟔 ∗ 𝑽
𝝅)
𝟏𝟑
Y conociendo el volumen real del empaque; se sustituye en la ecuación anterior quedando:
𝒅𝒆𝒔𝒇 = (𝟔 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝒎𝒎𝟑
𝝅)
𝟏𝟑
= 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎
Sustituyendo el valor de 𝒅𝒆𝒔𝒇 = 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 y ∅ = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 en la siguiente ecuación; se obtiene
el valor de 𝒅𝒑
𝒅𝒑 = ∅ ∗ 𝒅𝒆𝒔𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 ∗𝟏𝒎
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒎= 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑 𝒎
𝐑𝐞 =𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑𝐦 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎𝒔 ∗ 𝟏, 𝟏𝟒𝟓𝟐
𝐊𝐠𝐦𝟑
(𝟏 − 𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎) ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟖𝟗 𝐏𝐚 ∙ 𝐬
𝐑𝐞 = 𝟕, 𝟓𝟒𝟗𝟑 < 1000 (𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 𝐥𝐚𝐦𝐢𝐧𝐚𝐫)
Determinación de la caída de presión para un caudal de gas de 0,5 m³/h.
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de
Régimen Laminar para un caudal de gas de 0,5 m³/h
∆𝐏
𝐥=
𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝛍𝐠𝐚𝐬 ∗ 𝐕𝐦 ∗ (𝟏 − 𝛆)²
𝐠𝐜 ∗ 𝛟² ∗ 𝐃𝐞𝟐 ∗ 𝛆³
Donde:
μgas = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
Vm = Velocidad media (m
s)
ε = Porosidad del lecho (adimensional)
ϕ = Esfericidad de la partícula (adimensional)
De = Diámetro equivalente de la partí𝑐𝑢𝑙𝑎 (m)
gc= Constante Gravitacional (𝑚
𝑠2)
∆𝐏
𝐥=
𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟖𝟗 𝐏𝐚 ∙ 𝐬 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔𝐦
𝐬𝐞𝐠 ∗ (𝟏 − 𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎)𝟐
𝟗, 𝟖𝟏 𝑚𝑠2 ∗ (𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖)𝟐 ∗ (𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖𝟒𝟖𝐦)𝟐 ∗ (𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎)𝟑
= 𝟐𝟎, 𝟓𝟔𝟒𝟐𝐏𝐚
𝐦
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de “Burke-
Plummer” para un caudal de gas de 0,5 m³/h (Régimen Turbulento)
∆𝐏
𝐥=
𝟏, 𝟕𝟓 ∗ 𝛒𝐠𝐚𝐬 ∗ (𝐕𝐦)² ∗ (𝟏 − 𝛆)
𝐠𝐜 ∗ 𝛟 ∗ 𝐃𝐞 ∗ 𝛆³
Donde:
𝐕𝐦 = Velocidad media (m
s).
𝛆 = Porosidad del lecho (adimensional).
𝛟 = Esfericidad de la particula (adimensional)
𝐃𝐩 = Diámetro de la particula (m)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (Kg
m3)
∆𝐏
𝐥=
𝟏, 𝟕𝟓 ∗ 𝟏, 𝟏𝟒𝟒𝟏𝐊𝐠/𝐦³ ∗ (𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔𝐦/𝐬)² ∗ (𝟏 − 𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎)
𝟗, 𝟖𝟏 𝑚𝑠2 ∗ 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟖𝐦 ∗ (𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎)³
= 𝟏, 𝟕𝟗𝟓𝟎𝐏𝐚
𝐦
Cálculo de la caída de presión por altura empacada con la expresión de “Ergun”
para un caudal de gas de 0,5 m³/h
∆𝐏
𝐥= (
∆𝐏
𝐥) 𝐤𝐨𝐳𝐞𝐧𝐲 + (
∆𝐏
𝐥) 𝐩𝐥𝐮𝐦𝐦𝐞𝐫 = (𝟐𝟎, 𝟓𝟔𝟒𝟐 + 𝟏, 𝟕𝟗𝟓𝟎)
𝐏𝐚
𝐦
∆𝐏
𝐥= 𝟐𝟐, 𝟑𝟓𝟗𝟐
𝐏𝐚
𝐦
