TORRES EMPACADAS
TORRES EMPACADASTORRES EMPACADAS
Son empleadas para el contacto contnuo del lquido y del gas
tanto en el flujo pararalelo como en el contracorriente.
Son columnas verticales que se han llenado con empaque o con
dispositivos de gran superficie como se muestra en la figura.
El lquido se distribuye sobre stos y escurre hacia abajo, a
travs del lecho empacado, de tal forma que expone una gran rea
superficial en contacto con el gas.CARACTERSTICAS DEL EMPAQUEEl
empaque de la torre debe de ofrecer las siguientes
caractersticas:1.- Proporcionar una superficie interfacial grande
entre el lquido y el gas.2.- Poseer las caractersticas deseables
del flujo de fludos, (generalmente significa que el volumen
fraccionario vacio debe de ser grande).La cada de presin del gas
debe de ser baja.3.- Ser qumicamente inerte con respecto a los
fludos que se estn procesando.4.- Ser estructuralmente fuerte para
permitir el fcil manejo y la instalacin.5.- Tener bajo precio.Los
empaques son principalmente de dos tipos:
EMPAQUES AL AZAR:Los empaques al azar son aquellos que se
arrojan en la torre durante la instalacin y que se dejan caer en
forma aleatoria. En el pasado se utilizaron materiales fcilmente
obtenibles, en la actualidad los empaques ms utilizados son
fabricados.
EMPAQUES REGULARES:Los empaque regulares ofrecen las ventajas de
una menor cada de presin para el gas y un flujo mayor, generalmente
a expensas de una instalacin ms costosa.Los platos de
contracorriente son una forma de empaque regular.EMPAQUES AL AZAR
PARA TORRES
Anillos de Rasching, cilindros huecos cuyo dimetro va de 6 a 100
mm, pueden fabricarse de porcelana industrial, carbn, metales o de
plsticos.b,c) Anillos de Lessing.d,e) Empaques con forma de silla
de montar, los de Berl e Intalox, se pueden conseguir en tamaos de
6 a 75mm, se fabrican de porcelanas qumicas o de plsticos.f)
Anillos de Pall, tambin conocidos como Flexirings, anillos de
cascada y como una variacin, los Hy Pak, se pueden obtener de metal
y de plstico.g) Los telleretes, se puede conseguir con la forma que
se muestra y en plstico.Los anillos hacinados de Rasching son
econmicos slo en tamaos muy grandes
Malla de lana de alambre tejido o enrollada en un cilindro como
si fuese tela (Neo-kloss), proporciona una superficie interfacial
grande de lquido y gas en contacto y una cada de presin muy baja,
son especialmente tiles en la destilacin al vaco.
Mezcladores estticos, consta de dispositivos en forma de reja,
causan una multitud de rupturas de fludos que fluyen a corriente
paralela en corrientes izquierdas y derechas.
EMPAQUES REGULARES
Cuerpo de la Torre: Puede ser de metal, porcelana qumica, metal
cubierto de plstico o de vidrio, u otro material segn las
condiciones de corrosin.Generalmente son circulares en la seccin
transversal, para mejorar su construccin y aumentar su
resistencia.
Soportes de Empaque: Es necesario un espacio abierto en el fondo
de la torre, para asegurar la buena distribucin del gas en el
empaque. El soporte debe ser lo suficientemente fuerte para
sostener el peso de una altura razonable del empaque, debe tener
tambin un rea libre que permita el flujo del lquido y del gas con
un mnimo de restriccin.Puede utilizarse una rejilla de barras como
en el esquema ya visto, pero se prefieren los soportes que
proporcionan paso separado para el gas y el lquido.
Como se puede apreciar en la figura:
En la figura se muestra una variacin de estos soportes, donde el
rea libre para el flujo es del orden del 85%, puede fabricarse en
diferentes modificaciones y materiales.Distribucin del lquido:En la
figura podemos observar la importancia de una adecuada distribucin
inicial del lquido en la parte superior del empaque, ya que el
empaque en seco no es efectivo para la transferencia de masa.
En esta figura observamos la distribucin e irrigacin adecuada y
no adecuada del lquido.Para torres pequeas se puede utilizar un
anillo de un tubo perforado o el arreglo presentado en la figura de
la torre.
Para dimetros grandes, puede utilizarse un distribuidor del tipo
del lquido de represa de tina.
Tamao del empaque al azar: En el caso de empaques al azar, la
densidad del empaque (numero de piezas de empaque por pie cbico),
es generalmente menor en la vecindad de las paredes de la torre. Se
recomienda que el dimetro de la pieza sea la quinceava parte del
dimetro de la torre.
Contenedores del Empaque: Son necesarios cuando la velocidad del
gas es elevada, generalmente son deseables para evitar el
levantamiento del empaque durante un aumento repentino del gas.
Eliminadores de Arrastre: Es una capa de malla (tefln, alambre u
otro material), entretejida con espacios de 100 mm de espesor,
instalada sobre la parte superior de la entrada de lquido, para
evitar que el gas que abandona la parte superior del empaque
arrastre gotitas de lquido en forma de niebla.Flujo a
Contracorriente del lquido y el gas a travs del empaque:
En la mayora de los empaques al azar, la cada de presin que
sufre el gas es modificada por el flujo del gas y del lquido en
forma similar a la que se muestra en la figura:
A una velocidad fija de gas, la cada de presin aumenta al
aumentar el flujo del lquido, debido principalmente a la seccin
transversal libre reducida que puede usarse para el flujo de gas
como resultado de la presencia de lquido.En la regin debajo de A,
la cantidad de lquido contenido en el lecho empacado es
razonablemente constante en la velocidad del gas, aunque aumenta
con el flujo del lquido.
En la regin entre A y B, la retencin de lquido aumenta
rpidamente con el flujo de gas, el rea de flujo de gas se reduce y
la cada de presin aumenta rpidamente. Recargo
En la regin B, ocurre:Una capa de lquido puede aparecer en la
parte superior del empaque.El lquido puede llenar la torre y hay un
cabio de sistema que ser lquido disperso-gas. InmersinEl arrastre
del lquido por el gas efluente aumenta con rapidez. Inundacin
Cada de Presin para el flujo de una nica fase:
La cada de presin sufrida por un nico fludo al fluir a travs de
un lecho de slidos empacados, est relacionada con la ecuacin de
Ergun:
Donde el dimetro efectivo de la partculas est definido como:
Obteniendo el valor de de tablas
Para flujo de gases a una G mayor de
La ecuacin antes vista queda reducida a :
