1. 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, 𝟔𝟒
𝐍𝐰
𝐦 𝟑
∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝐦)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟓𝟖𝟗, 𝟕𝟐
𝐍𝐰
𝐦 𝟐
∗
𝟏 𝑨𝒕𝒎
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓
𝑵𝒘
𝒎 𝟐
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)
2. 𝐑 = Constante universal de los gases (82,05
L ∙ 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
𝟏𝒎 𝟑
= 𝟏, 𝟏𝟐𝟐𝟗
𝐊𝐠
𝐦 𝟑
Determinación de la caída de presión experimental:
∆𝐏 = 𝐡 ∗ (ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 𝐌𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐥 − ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞)
Donde:
ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞 = Peso específico del aire = 1,1229
Kg
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, 𝟎𝟎𝟎
𝐍𝐰
𝐦 𝟐
= 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)
3. 𝛆 = Porosidad del lecho (adimensiolnal)
𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (
Kg
m3
)
𝐕𝐦 =
𝐐𝐠𝐚𝐬
𝐀𝐜𝐨𝐥𝐮𝐦𝐧𝐚
Donde:
Qgas = Caudal de gas(0,5
m3
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:
𝒅 𝒆𝒔𝒇 = (
𝟔 ∗ 𝑽
𝝅
)
𝟏
𝟑
Y conociendo el volumen real del empaque; se sustituye en la ecuación anterior quedando:
𝒅 𝒆𝒔𝒇 = (
𝟔 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝒎𝒎 𝟑
𝝅
)
𝟏
𝟑
= 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎
Sustituyendo el valor de 𝒅 𝒆𝒔𝒇 = 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 y ∅ = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 en la siguiente ecuación; se obtiene
el valor de 𝒅 𝒑
𝒅 𝒑 = ∅ ∗ 𝒅 𝒆𝒔𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 ∗
𝟏𝒎
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒎
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑 𝒎
𝐑𝐞 =
𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑𝐦 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎
𝒔
∗ 𝟏, 𝟏𝟐𝟐𝟗
𝐊𝐠
𝐦 𝟑
( 𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓) ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟗𝟐 𝐏𝐚 ∙ 𝐬
4. 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 ∗ 𝐃𝐞 𝟐 ∗ 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, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝐦
𝐬𝐞𝐠
∗ ( 𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓) 𝟐
𝟗, 𝟖𝟏
𝑚
𝑠2 ∗ ( 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖) 𝟐 ∗ ( 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖𝟒𝟖𝐦) 𝟐 ∗ ( 𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓) 𝟑
= 𝟔, 𝟑𝟒𝟗𝟔
𝐏𝐚
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:
5. 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
𝑚
𝑠2 ∗ 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟖𝐦 ∗ (𝟎, 𝟑𝟔𝟒𝟓)³
= 𝟎, 𝟔𝟏𝟓𝟎
𝐏𝐚
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 delgas=35,75℃
𝐡 = Altura de líquido (m)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 + (𝟏𝟑𝟐𝟓𝟏𝟎, 𝟐𝟒
𝐍𝐰
𝐦 𝟑
∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝐦)
6. 𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟒𝟓𝟕, 𝟓𝟏
𝐍𝐰
𝐦 𝟐
∗
𝟏 𝑨𝒕𝒎
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓
𝑵𝒘
𝒎 𝟐
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 (82,05
L ∙ 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
𝟏𝒎 𝟑
= 𝟏, 𝟏𝟒𝟒𝟏
𝐊𝐠
𝐦 𝟑
Determinación de la caída de presión experimental:
∆𝐏 = 𝐡 ∗ (ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 𝐌𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐥 − ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞)
Donde:
ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞 = Peso específico del aire = 1,1441
Kg
m³
∗ 9,81
m
s2
= 11,2238
Nw
m³
𝐡 = Altura de líquido (m).
7. ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del aceite mineral (8632,8
Nw
m3
)
∆𝐏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝐦 ∗ ( 𝟖𝟔𝟑𝟐, 𝟖 − 𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟑𝟖)
𝐍𝐰
𝐦³
∆𝐏 = 𝟏𝟕, 𝟐𝟒𝟑𝟐
𝐍𝐰
𝐦 𝟐
= 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(0,5
m3
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
8. Según Levenspiel, O. (1993); para partículas grandes (> 1mm) el diámetro de la esfera se
puede determinar a través de la siguiente ecuación:
𝒅 𝒆𝒔𝒇 = (
𝟔 ∗ 𝑽
𝝅
)
𝟏
𝟑
Y conociendo el volumen real del empaque; se sustituye en la ecuación anterior quedando:
𝒅 𝒆𝒔𝒇 = (
𝟔 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝒎𝒎 𝟑
𝝅
)
𝟏
𝟑
= 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎
Sustituyendo el valor de 𝒅 𝒆𝒔𝒇 = 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 y ∅ = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 en la siguiente ecuación; se obtiene
el valor de 𝒅 𝒑
𝒅 𝒑 = ∅ ∗ 𝒅 𝒆𝒔𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 ∗
𝟏𝒎
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒎
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑 𝒎
𝐑𝐞 =
𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑𝐦 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎
𝒔
∗ 𝟏, 𝟏𝟒𝟒𝟏
𝐊𝐠
𝐦 𝟑
( 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 ∗ 𝐃𝐞 𝟐 ∗ 𝛆³
Donde:
μgas = Viscosidad del gas (Pa ∙ s)
Vm = Velocidad media (
m
s
)
ε = Porosidad del lecho (adimensional)
9. 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, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝐦
𝐬𝐞𝐠
∗ ( 𝟏 − 𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎) 𝟐
𝟗, 𝟖𝟏
𝑚
𝑠2 ∗ ( 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖) 𝟐 ∗ ( 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖𝟒𝟖𝐦) 𝟐 ∗ ( 𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎) 𝟑
= 𝟏𝟑, 𝟔𝟏𝟔𝟐
𝐏𝐚
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
𝑚
𝑠2 ∗ 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟖𝐦 ∗ (𝟎, 𝟑𝟎𝟎𝟎)³
= 𝟏, 𝟐𝟑𝟖𝟎
𝐏𝐚
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
10. 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 (132527,00
Nw
m3 ) @ temperatura promedio del gas=35,05℃
𝐡 = Altura de líquido (m)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 + (𝟏𝟑𝟐𝟓𝟐𝟕, 𝟎𝟎
𝐍𝐰
𝐦 𝟑
∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦)
𝐏𝐠𝐚𝐬 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎
𝐍𝐰
𝐦 𝟐
+ 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝐏𝐚 ∗
𝟏 𝑨𝒕𝒎
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓
𝑵𝒘
𝒎 𝟐
= 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 (82,05
L ∙ atm
Kmol ∙ °K
).
11. 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
𝟏𝒎 𝟑
= 𝟏, 𝟏𝟒𝟓𝟐
𝐊𝐠
𝐦 𝟑
Determinación de la caída de presión experimental:
∆𝐏 = 𝐡 ∗ (ɤ𝐀𝐜𝐞𝐢𝐭𝐞 𝐌𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐥 − ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞)
Donde:
ɤ𝐀𝐢𝐫𝐞 = Peso específico del aire = 1,1452
Kg
m³
∗ 9,81
m
s2
= 11,2346
Nw
m³
𝐡 = Altura de líquido (m).
ɤ𝐡𝐠 = Peso específico del aceite mineral (8632,8
Nw
m3
)
∆𝐏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟒𝐦 ∗ ( 𝟖𝟔𝟑𝟐, 𝟖 − 𝟏𝟏, 𝟐𝟑𝟒𝟔)
𝐍𝐰
𝐦³
∆𝐏 = 𝟓𝟑𝟒, 𝟒𝟖𝟔𝟑
𝐍𝐰
𝐦 𝟐
= 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)
12. 𝛒𝐠𝐚𝐬 = Densidad del gas (
Kg
m3
)
𝐕𝐦 =
𝐐𝐠𝐚𝐬
𝐀𝐜𝐨𝐥𝐮𝐦𝐧𝐚
Donde:
Qgas = Caudal de gas(0,5
m3
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:
𝒅 𝒆𝒔𝒇 = (
𝟔 ∗ 𝑽
𝝅
)
𝟏
𝟑
Y conociendo el volumen real del empaque; se sustituye en la ecuación anterior quedando:
𝒅 𝒆𝒔𝒇 = (
𝟔 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝒎𝒎 𝟑
𝝅
)
𝟏
𝟑
= 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎
Sustituyendo el valor de 𝒅 𝒆𝒔𝒇 = 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 y ∅ = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 en la siguiente ecuación; se obtiene
el valor de 𝒅 𝒑
𝒅 𝒑 = ∅ ∗ 𝒅 𝒆𝒔𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟕, 𝟗𝟏𝒎𝒎 ∗
𝟏𝒎
𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒎
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑 𝒎
𝐑𝐞 =
𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟑𝐦 ∗ 𝟎, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝒎
𝒔
∗ 𝟏, 𝟏𝟒𝟓𝟐
𝐊𝐠
𝐦 𝟑
( 𝟏 − 𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎) ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏𝟖𝟗 𝐏𝐚 ∙ 𝐬
𝐑𝐞 = 𝟕, 𝟓𝟒𝟗𝟑 < 1000 ( 𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 𝐥𝐚𝐦𝐢𝐧𝐚𝐫)
13. 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 ∗ 𝐃𝐞 𝟐 ∗ 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, 𝟎𝟐𝟕𝟔
𝐦
𝐬𝐞𝐠
∗ ( 𝟏 − 𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎) 𝟐
𝟗, 𝟖𝟏
𝑚
𝑠2 ∗ ( 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖) 𝟐 ∗ ( 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟖𝟒𝟖𝐦) 𝟐 ∗ ( 𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎) 𝟑
= 𝟐𝟎, 𝟓𝟔𝟒𝟐
𝐏𝐚
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:
14. 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
𝑚
𝑠2 ∗ 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟖 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟖𝐦 ∗ (𝟎, 𝟐𝟔𝟗𝟎)³
= 𝟏, 𝟕𝟗𝟓𝟎
𝐏𝐚
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
