PERDIDA DE PRESION POR FRICCION

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Escuela superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
Instituto Politécnico Nacional
Practica No. 6
Perdida de presion por friccion a traves de columnas empacadas 
Gurpo: 2IM48
Fecha de entrega: 19 de Junio de 2020
Profesor: Baldemar Mrtinez Hernandez
Alumno: Torres Orozco Raúl 
Objetivo general. Determinar las caídas de presión de un fluido que circula a través de columnas empacadas con diferentes características.
Objetivos particulares. 
A) Determinar la pérdida de presión experimenta de un fluido que circula a través de una columna empacada, con empaque de forma esférica. 
B) Determinar el factor de fricción experimental de cada columna en función del número de Reynolds modificado (Rem).
C) Graficar la pérdida de presión experimental contra el gasto volumétrico para cada columna empacada para interpretar el comportamiento hidráulico de las columnas.
D) Graficar el factor de fricción modificado (fm) contra el número de Reynold modificado (Rem) de cada columna empacada, para interpretar el comportamiento hidráulico de las columnas. 
Introducción Teórica 
Las columnas empacadas, o torres de relleno, utilizadas para el contacto continuo del líquido y del gas tanto en el flujo a contracorriente como a corriente paralela, son columnas verticales que se han llenado con empaque o con dispositivos de superficie grande. El líquido se distribuye sobre éstos y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado, de tal forma que expone una gran superficie al contacto con el gas. El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes características:
1. Proporcionar una superficie interracial grande entre el líquido y el gas. La superficie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado am debe ser grande, pero no en el sentido microscópico.
2. 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.
3. Ser químicamente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando
4. Ser estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación.
5. Tener bajo precio. Los empaques son principalmente de dos tipos, aleatorios y regulares. Los empaques al azar son aquellos que simplemente se arrojan en la torre durante la instalación y que se dejan caer en forma aleatoria.
Se pueden conseguir en tamaños de 6 a 75 mm; se fabrican de porcelanas químicas o plásticos. Los anillos de Pall, también conocidos como Flexirings, anillos de cascada y, como una variación, los Hy-Pak, se pueden obtener de metal y de plástico. Generalmente, los tamaños más pequeños de empaques al azar ofrecen superficies específicas mayores (y mayores caídas de presión), pero los tamaños mayores cuestan menos por unidad de volumen. A manera de orientación general: los tamaños de empaque de 25 mm o mayores se utilizan generalmente para un flujo de gas de 0.25 m³/s, 50 mm o mayores para un flujo del gas de 1 m³/s. Durante la instalación, los empaques se vierten en la torre, de forma que caigan aleatoriamente; con el fin de prevenir la ruptura de empaques de cerámica o carbón, la torre puede llenarse inicialmente con agua para reducir la velocidad de caída. Los empaques regulares ofrecen las ventajas de una menor caída de presión para el gas un flujo mayor, generalmente a expensas de una instalación más costosa que la necesaria para los empaques aleatorios. Los anillos hacinados de Raschig son económicos solo en tamaños muy grandes. Hay varias modificaciones de los empaques metálicos expandidos. Las rejillas o “vallas” de madera no son caras y se utilizan con frecuencia cuando se requieren volúmenes vacíos grandes; como en los gases que llevan consigo el alquitrán de los hornos de coque, o los líquidos que tienen partículas sólidas en suspensión. La malla de lana de alambre tejida o de otro tipo, enrollada en un cilindro como si fuese tela (Neo-Kloss), u otros arreglos de gasa metálica (Koch-Sulzer, Hyperfil yGoodloe) proporcionan una superficie interfacial grande de líquido y gas en contacto y una caída de presión muy pequeña; son especialmente útiles en la destilación al vacío.
Tabla de datos experimentales 
	Columna 1
	Columna 2
	Columna 3
	Columna 4
	1” Diámetro vidrio Empaque: Esfera de vidrio de 1.25 cm
	1 ½ Diámetro Vidrio 
Empaque: Esfera de vidrio de 1.35 cm
	2” Diámetro vidrio 
Empaque: ESFERA DE VIDRIO DE 1.45 cm
	2” diámetro Ac. Al Carbón cedula 40 Empaque: Esfera de vidrio de 1.45 cm
	%R
	H (cm de Hg)
	%R
	H (cm de Hg)
	%R
	H (cm de Hg)
	%R
	H (cm de Hg)
	20
	1.8
	60
	3.5
	60
	0.3
	60
	1.8
	40
	8
	80
	6.5
	80
	0.85
	80
	3
	60
	17
	100
	10
	100
	1.3
	100
	4.5
Cálculos
· Gasto Volumétrico 
 Columna 1
a) 0.19(20)-0.005=3.795 = 
b) 0.19(40)-0.005=7.595 = 
c) 0.19(60)-0.005=11.395 = 
Columna 2 = Columna 3 = Columna 4 
a) 0.19(60)-0.005=11.395 = 
b) 0.19(80)-0.005=15.195 = 
c) 0.19(100)-0.005=18.995 = 
· Masa Velocidad 
	No. Columna
	Area ()
	Diametro (m)
	Gs 
	1
	0.0005
	0.0254
	124.326
	
	
	
	252.214
	
	
	
	378.461
	
	
	
	No. Columna
	Area ()
	Diametro (m)
	Gs 
	2
	0.001134
	0.038
	166.87
	
	
	
	222.6111
	
	
	
	278.263
	
	
	
	No. Columna
	Area ()
	Diametro (m)
	Gs 
	3
	0.002027
	0.0508
	93.355
	
	
	
	124.539
	
	
	
	155.674
	
	
	
	No. Columna
	Area ()
	Diametro (m)
	Gs 
	4
	0.002027
	0.0508
	93.355
	
	
	
	124.539
	
	
	
	155.674
	
	
	
· Velocidad 
Donde= P=977 Kg/m^3
	Columna 1
	Columna 2
	Columna 3
	Columna 4
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
· Numero de Reynolds 
Dónde: μ=0.00105
	Columna 1
	Columna 2
	
	
	
	
	
	
	Columna 3
	Columna 4
	1289.19
	1289.19
	1715.68
	1715.68
	
	
· Factor de fricción modificado 
Columna 1
A. 244.712 
B. 1087.61 
C. 2311.17 
Columna 2 
A. 475.828 
B. 883.681 
C. 1359.51 
Columna 3
A. 40.7853 
B. 115.558 
C. 176.736 
Columna 4
A. 244.712 
B. 407.853 
C. 611.779 
· Despejado de fm 
Nota: De la siguiente ecuación se despejará fm para cada uno de las columnas con sus respectivos fm’s
	Columna 1
	Columna 2
	Columna 3
	Columna 4
	1.0375
	1.1627
	.3560
	2.1361
	1.1202
	1.2124
	.5654
	1.9994
	1.0574
	3.8145
	.5546
	1.9200
Tablas de Resultados 
	Tabla 1
	Corrida
	Gv 
	ΔP= kgf/
	V m/s
	
	fm
	1
	3.795
	244.712
	.1247
	1480.07
	1.0375
	2
	7.595
	1087.61
	.253
	3002.87
	1.1220
	3
	11.395
	2311.17
	.3796
	4505.49
	1.0574
	Tabla 2
	Corrida
	Gv 
	ΔP= kgf/
	V m/s
	
	fm
	1
	11.395
	475.828
	.1707
	2145.47
	1.1627
	2
	15.195
	883.681
	.2278
	2861.22
	1.2124
	3
	18.995
	1359.51
	.1593
	3577.67
	3.8145
	Tabla 3
	Corrida
	Gv 
	ΔP= kgf/
	V m/s
	
	fm
	1
	11.395
	40.7853
	.0936
	1289.19
	.3560
	2
	15.195
	115.558
	.1249
	1715.68
	.5664
	3
	18.995
	176.736
	.1561
	2149.78
	.5546
	Tabla 4
	Corrida
	Gv 
	ΔP= kgf/
	V m/s
	
	fm
	1
	11.395
	244.712
	.0936
	1289.19
	2.1361
	2
	15.195
	407.853
	.1249
	1715.68
	1.9994
	3
	18.995
	611.779
	.1561
	2149.78
	1.9200
Conclusiones 
Las columnas son recipientes con sección transversal que contienen en su interior partículas sólidas llamas empaques, las partículas que tienen dentro están distribuidas al azar en este caso. En el desarrollo del experimento se determinó la caída de presión en las 4 columnas, donde hubo varios factores como, la longitud, diámetro etc. Se concluyó que al aumento de diámetro de la columna la velocidad baja y el Numero de Reynolds debido al factor aumenta. Con respecto a los empaques, el diámetro de las esferas si el diámetro es menor aumenta la superficie de contacto, debido a una disminución de la velocidad.
Bibliografía 
· Mott, Robert, L. “Mecánica de Fluidos Aplicada”. Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A, México. 1996, Toda la obra, Paginas 200-250.7
· PerryRobert H. “Biblioteca de Ingeniero Químico”, 6 edición, México. Editorial Mc Graw Hill: 1998.
Gv vs ∆P
Columna 1	3.7949999999999999	7.5949999999999998	11.395	244.7117586	1087.607816	2311.1666089999999	Columna 2	11.395	15.194999999999999	18.995000000000001	448.63822409999995	883.68135050000001	1359.5097699999999	Columna 3	11.395	15.194999999999999	18.995000000000001	108.7607816	112.83931090999999	176.73627010000001	Columna 4	11.395	15.194999999999999	18.995000000000001	244.7117586	407.85293100000001	611.77939649999996	Gv L/min
∆P kgf/m^2
Nre vs fm
Columa 1	1481.5594655162245	2965	.0709197880692	4448.5823740599144	1.0354150749876618	1.1489469317525134	1.0846404617440637	Columna 2	2135.3195395487587	2847.4050375992442	3559.4905356497293	1.1499969273436497	1.273864828679582	1.2541018351087716	Columna 3	1290.0888884773751	1720.3072102162103	2150.5255319550456	0.94733773976328572	0.55273910950892791	0.55399809010632117	Columna 4	1229.1240293410515	1639.0118144657547	2048.8995995904579	2.3482006720302708	2.2009552261351177	2.1126389376615808	N Rem
fm