Tema V-2-Separación Flash

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Vaporización de equilibrio 
Vaporización flash 
Operaciones Unitarias II 
4° año – 1° Cuatrimestre 
Ing. Silvia Zamora 
Vaporización Flash 
• Un flash es una sola etapa de destilación en la 
que la alimentación se vaporiza parcialmente 
para producir un vapor más rico en los 
componentes más volátiles mientras que la fase 
líquida se enriquece en las especies menos 
volátiles. 
 
Vaporización Flash 
• Es una operación de separación que se utiliza 
cuando la mezcla a separar comprende especies 
que difieren ampliamente en su tendencia a 
vaporizar y condensar. 
• Volatilidades relativas muy diferentes 
 
 ∝𝑖𝑗=
𝐾𝑖
𝐾𝑗
 
Vaporización Flash 
• Por esto el grado de separación que se puede 
alcanzar en una sola etapa, es bajo. 
 
• Es así que, tanto la operación de flash como la 
condensación parcial son generalmente 
operaciones auxiliares para la preparación de 
corrientes de alimentación que sufrirán un 
posterior tratamiento. 
 
Vaporización Flash 
• Para lograr la separación de especies químicas es 
preciso que exista un potencial entre las diferentes 
especies. 
 
• Lo que hace que se distribuyan en diferentes 
proporciones entre las dos fases. 
Vaporización Flash 
• Este potencial está controlado por la 
termodinámica del equilibrio. 
 
• La velocidad de acercamiento a la composición 
de equilibrio está regida por la transferencia de 
materia en la interfase. 
 
Vaporización Flash 
• La separación flash: es una separación súbita o 
instantánea. 
 
• Se produce cuando a una corriente material se le 
agrega un agente de separación energético. 
Vaporización Flash 
• Este agente de separación puede ser energía 
térmica, que se agrega o quita al sistema. 
 
• O modificar la presión del sistema 
aumentándola o reduciéndola a través de una 
válvula. 
 
Vaporización Flash 
• Con esto se logra generar dos fases en equilibrio 
(liquido-vapor) 
 
• Estas fases se separan en una cámara de flash o 
tanque de separación. 
 
Vaporización Flash 
Alimentación F  Composición 𝒛𝒊 
𝑻𝑭, 𝑷𝑭 
 
Vaporización Flash 
• Al diseñar un sistema de evaporación flash o 
instantánea se debe conocer: 
• Presión del tambor de destilación 
• Temperatura del tambor de destilación 
• Composiciones de las corrientes de salida (L-V) 
• Flujos de las corrientes. 
• Tamaño del tanque flash 
 
 
Vaporización Flash 
• En los problemas de separación, por etapas 
múltiples, de sistemas en los que intervienen 
varias fases y varios componentes, es preciso 
proceder a la resolución simultánea, o iterativa, 
de cientos de ecuaciones. 
Vaporización Flash 
• Esto implica que es preciso especificar un 
número suficiente de variables de diseño de 
forma que el número de incógnitas (variables 
de salida) sea exactamente igual al número de 
ecuaciones (independientes). 
 
Vaporización Flash 
• Cuando ocurre esto, el proceso de separación 
está unívocamente especificado. 
 
• Si se elige un número incorrecto de variables de 
diseño, podrá no existir solución o bien obtener 
soluciones múltiples o inconsistentes. 
Especificación de variables de 
diseño 
Número de 
Variables 
Independientes 
𝑁𝐷 
Variables del 
sistema 
𝑁𝑉 
Número de 
Ecuaciones 
Linealmente 
Independientes 
𝑁𝐸 
Especificación de variables de 
diseño 
-Variables Intensivas (composición, 
temperatura, presión) 
-Variables Extensivas (velocidad de flujo, 
calor transmitido) 
- Leyes de conservación de materia y de 
energía. 
- Restricciones del equilibrio entre fases. 
- Especificaciones del proceso. 
-Configuraciones del equipo. 
𝑁𝑉 
𝑁𝐸 
Variables de corrientes 
1 Sola fase Presión Temperatura 
C:componentes 
Especifica con 
C-1 fracciones 
molares 
Según la regla de las fases: 
𝑁𝑉 = 𝐶 − 𝑃 + 2 
 
Se puede agregar la velocidad de flujo 
con lo que quedaría: 
𝑁𝑉 = 𝐶 − 𝑃 + 2 + 1 
Para una corriente: 
𝑁𝑉 = 𝐶 +3 
Las que serían: 
Fracciones molares: 𝑥1, 𝑥2,…𝑥𝐶 
Flujo molar total dela corriente :L 
Temperatura: T 
Presión : P 
Variables de corrientes 
Etapa de equilibrio 
𝐿𝐸 
𝐿𝑆 𝑉𝐸 
𝑉𝑆 
• Las corrientes que salen están en equilibrio 
• Por lo que hay restricciones de equilibrio 
 
Etapa de equilibrio 
adiabática Para una sola etapa adiabática de equilibrio: 
Dos corrientes de entrada 
Dos corrientes de salida 
Las variables son las asociadas 
a las corrientes: 
𝑁𝑉 = 4 𝐶 + 3 = 4𝐶 + 12 
Variables de corrientes 
Etapa de equilibrio 
𝐿𝐸 
𝐿𝑆 𝑉𝐸 
𝑉𝑆 
• 𝑁𝐸: el número de ecuaciones que relacionan 
estas variables, es: 
Etapa de equilibrio 
adiabática - Restricciones de Equlibrio 
- Restricciones para los balances de 
materia de los componentes. 
- Para balance de materia total. 
- Para el balance de entalpía y para las 
fracciones molares. 
Etapa de equilibrio 
𝐿𝐸 
𝐿𝑆 𝑉𝐸 
𝑉𝑆 
Etapa de equilibrio adiabática 
Ecuaciones Número de 
Ecuaciones 
𝑃𝐿𝑠 = 𝑃𝑉𝑠 1 
𝑇𝐿𝑠 = 𝑇𝑉𝑠 1 
Relaciones de equilibrio entre fases 
𝑦𝑖𝑠 = 𝐾𝑖𝑥𝑖𝑠 
C 
Balance de materia para los 
componentes 
𝐿𝐸𝑥𝑖𝐸 + 𝑉𝐸𝑦𝑖𝐸 = 𝐿𝑆𝑥𝑖𝑆 + 𝑉𝑆𝑦𝑖𝑆 
C-1 
Balance de materia total 
𝐿𝐸 + 𝑉𝐸 = 𝐿𝑆 + 𝑉𝑆 
1 
Balance adiabático de entalpía 
𝐻𝐿𝐸𝐿𝐸 + 𝐻𝑉𝑆𝑉𝐸 = 𝐻𝐿𝑆𝐿𝑆 + 𝐻𝑉𝑆𝑉𝑆 
Restricciones de las fracciones 
molares 
 𝑥𝑖𝐿𝐸 = 1
𝐶 
𝑖=1
 
4 
𝑁𝐸 = 2𝐶 + 7 
Variables de corrientes 
𝑁𝐷 = 4𝐶 + 12 − 2𝐶 + 7 
𝑁𝐷 = 2𝐶 + 5 
• Se pueden especificar diferentes conjuntos de variables de 
diseño. 
• Un conjunto típico incluye: 
 Especificar completamente dos corrientes que entran 
 Presión de la etapa. 
 
 
 
Etapa de equilibrio 
𝐿𝐸 
𝐿𝑆 𝑉𝐸 
𝑉𝑆 
Variable Especificada Número de variable 
Fracciones molares de los componentes 𝑥𝑖𝐿𝐸 C-1 
Velocidad total de flujo, 𝐿𝐸 1 
Fracciones molares de los componentes 𝑦𝑖𝑉𝐸 C-1 
Velocidad total de flujo, 𝑉𝐸 1 
Temperatura y presión de 𝐿𝐸 
 
2 
Temperatura y presión de , 𝑉𝐸 
 
2 
Presión de la etapa 𝑃𝑉𝑠 𝑜 𝑃𝐿𝑆 1 
Total 2C+5 
Etapa de equilibrio 
𝐿𝐸 
𝐿𝑆 𝑉𝐸 
𝑉𝑆 
Separación Flash - Condensación 
• Número de variables: 
• Tenemos 3 corrientes 
• Sistema de separación en una 
etapa de equilibrio 
• Puede transmitirse calor hacia 
o desde la etapa con una 
velocidad Q 
 
𝑁𝑉 = 3 𝐶 + 3 + 1 = 3𝐶 +10 
 
 
 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
Separación Flash - Condensación 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
Ecuación Número 
de 
Ecuacio
nes 
𝑃𝑉 = 𝑃𝐿 1 
𝑇𝑉 = 𝑇𝐿 1 
𝑦𝑖 = 𝐾𝑖𝑥𝑖 C 
𝐹𝑧𝑖 = 𝑉𝑦𝑖 + 𝐿𝑥𝑖 C-1 
𝐹 = 𝐿 + 𝑉 1 
𝐻𝐹𝐹 + 𝑄 = 𝐻𝑉𝑉 + 𝐻𝐿𝐿 1 
 𝑧𝑖 = 1 
1 
 𝑦𝑖 = 1 
1 
 𝑥𝑖 = 1 
1 
Número de Ecuaciones 2C+6 
Separación Flash - Condensación 
Tenemos: 
𝑁𝐷 = 𝑁𝑉 − 𝑁𝐸 
 
𝑁𝐷 = 3𝐶 + 10 − 2C + 6 
 
𝑁𝐷 = 𝐶 +4 
 
Grados de Libertad 
 
 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
Separación Flash - Condensación 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
Si suponemos que se conoce la 
corriente de alimentación a tratar: 
𝒛𝒊 C-1 
F 1 
𝑃𝐹 1 
𝑇𝐹 1 
Variables fijas C+2 
El número de variables disponibles será: 
𝑁𝑉𝐷 = 𝐶 + 4 − 𝐶 + 2 = 2 
𝑁𝑉𝐷 = 2 
Separación Flash - Condensación 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
El número de variables disponibles será: 
𝑁𝑉𝐷 = 2 
Para que el sistema quede especificado 
hay que fijar 2 variable, así tenemos: 
Fijar : 𝑇𝑉 𝑜 𝑇𝐿 y 𝑃𝑉 𝑜 𝑃𝐿 Flash Isotérmico 
Fijar : Q y 𝑃𝑉 = 𝑃𝐿 Flash Adiabático 
Vaporización Flash 
Fijando 
especificaciones 
Distintos casos 
de vaporización 
Flash 
 La corriente Líquida se calienta, se vaporiza 
parcialmente abaja presión y se separan posteriormente las 
dos fases, a una temperatura y presión dadas. 
Flash Isotérmico 
 
Condensación Parcial 
 
 Se enfría una alimentación 
totalmente vaporizada se 
condensa parcialmente y se 
separan las fases en un tanque. 
 Análogo al flash isotérmico 
cuando la temperatura está 
fijada. 
 
Cálculo de Vaporización Flash 
Objetivo de los cálculos 
 Encontrar el grado de 
separación de la corriente 
líquida, y composiciones 
de las corrientes 
líquida(L) y vapor(V). 
 
 Teniendo L y V 
dimensionar el tanque de 
separación. 
 
Flash Isotérmico/Condensación 
Parcial 
• Se especifican: 𝑇𝑉 𝑜 𝑇𝐿 y 𝑃𝑉 𝑜 𝑃𝐿 
 𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
Las variables que debemos obtener 
 son: 
L 1 
V 1 
𝑥𝑖 C 
𝑦𝑖 C 
N° de variables 2C+2 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
Las ecuaciones que vamos a utilizar son: 
Balance de masa total 𝐹 = 𝐿 + 𝑉 1 
Balance de masa por 
componente 
𝐹𝑧𝑖 = 𝑥𝑖𝐿 + 𝑦𝑖𝑉 C-1 
Relac. de Equilibrio 𝑦𝑖 = 𝐾𝑖𝑥𝑖 C 
Restricción fracciones 
molares Vapor 
 𝑦𝑖 
1 
Restricción fracciones 
molares Líquido 
 𝑦𝑖 
1 
N° de ecuaciones 2C+2 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
Tenemos: 
N° de ecuaciones 2C+2 
N° de variables 2C+2 
Por lo que se tendrá que resolver un 
sistema de ecuaciones no lineales. 
Este sistema se puede reducir a una 
ecuación con una incógnita, aplicaremos 
el método de Rachford y Rice. 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
• Método de Rachford y Rice 
• Trabajaremos con las ecuaciones que planteamos 
• De la relación de equilibrio y el balance por 
componentes, eliminamos 𝒚𝒊 
 
𝐹𝑧𝑖 = 𝐿𝑥𝑖 + 𝑉𝐾𝑖𝑥𝑖 
𝐹𝑧𝑖 = 𝑥𝑖(𝐿 + 𝑉𝐾𝑖) 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖𝐹
𝐿 + 𝑉𝐾𝑖
 
Si dividimos por F: 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
𝐿
𝐹
+
𝑉
𝐹
𝐾𝑖
 
 
 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
𝐿
𝐹
+
𝑉
𝐹
𝐾𝑖
 
Del balance global: 𝐿 = 𝐹 − 𝑉 que reemplazaremos en la 
anterior: 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
(𝐹 − 𝑉)
𝐹
+
𝑉
𝐹
𝐾𝑖
=
𝑧𝑖
(1 −
𝑉
𝐹
) +
𝑉
𝐹
𝐾𝑖
 
 
Definimos: ψ =
𝑉
𝐹
 Grado de separación 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
 ψ =
𝑉
𝐹
 Grado de separación 
𝟎 < ψ < 𝟏 
Si reemplazamos en: 𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
(1−
𝑉
𝐹
)+
𝑉
𝐹
𝐾𝑖
 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
(1 − ψ) + ψ𝐾𝑖
 
Reacomodando: 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
(1 − ψ) + ψ𝐾𝑖
 
 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
Aplicamos sumatoria a esta expresión 𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
(1−ψ)+ψ𝐾𝑖
 
 𝑥𝑖 = 
𝑧𝑖
(1 − ψ) + ψ𝐾𝑖
 
1 = 
𝑧𝑖
(1 − ψ) + ψ𝐾𝑖
 
 
𝑭 ψ = 
𝑧𝑖
(1 − ψ) + ψ𝐾𝑖
− 1 = 0 
𝑭 ψ = 
𝑧𝑖
1 + ψ(1 − 𝐾𝑖)
− 1 = 0 
 
 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
𝑭 ψ = 
𝑧𝑖
1 + ψ(1 − 𝐾𝑖)
− 1 = 0 
𝑭(ψ)=0 
Lo que se consigue es resolver una ecuación 
con una incógnita ψ 
 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
• Otra forma de llegar a las ecuaciones del : 
• Método de Rachford y Rice 
• Trabajaremos con las ecuaciones que planteamos 
• De la relación de equilibrio y el balance por componentes, 
eliminamos 𝒚𝒊 
 
𝐹𝑧𝑖 = 𝐿𝑥𝑖 + 𝑉𝐾𝑖𝑥𝑖 
𝐹𝑧𝑖 = 𝑥𝑖(𝐿 + 𝑉𝐾𝑖) 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖𝐹
𝐹 − 𝑉 + 𝑉𝐾𝑖
 
Si dividimos por F: 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
1 −
𝑉
𝐹
+
𝑉
𝐹
𝐾𝑖
=
𝑧𝑖
1 + ψ(1 − 𝐾𝑖)
 
 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
1 + ψ(1 − 𝐾𝑖)
 
 
 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
• Haciendo lo mismo para 𝑦𝑖 , se despeja 𝑥𝑖de la 
relación de equilibrio: 𝑥𝑖 =
𝑦𝑖
𝐾𝑖
 
• Reemplazando en el balance de materia por 
componente, obtenemos: 
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑧𝑖
1 + ψ(𝐾𝑖 − 1)
 
 
• Como se cumple: 
 𝑦𝑖 − 𝑥𝑖 = 0 
Reemplazando lo obtenido anteriormente: 
 
 
𝐾𝑖𝑧𝑖
1 + ψ(𝐾𝑖 − 1)
− 𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
1 + 𝜓 1 − 𝐾𝑖
= 0 
 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
• Reacomodando esta expresión: 
 
𝐹 ψ = 
𝑧𝑖(𝐾𝑖 − 1)
1 + ψ(𝐾𝑖 − 1)
= 0 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
Representación gráfica de F(ψ) 
F(ψ) 
ψ 
Representación gráfica de F(ψ) 
F(ψ) 
ψ 
Flash Isotérmico/Condensación Parcial 
Diseñar el Tanque de Flash 
Completar el cálculo con el balance entálpico 
𝑄 = 𝐻𝑉𝑉 + 𝐻𝐿𝐿 − 𝐻𝐹𝐹 
Calcular L,𝑥𝑖 , 𝑦𝑖 
L=F-V 𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑧𝑖
1+ψ(𝐾𝑖−1)
,𝑥𝑖 
Obteniendo ψ 
Calcular V Ψ =
𝑉
𝐹
 
 Flash Adiabático 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
La alimentación líquida 
se calienta a presión. 
Flash Adiabático 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
 Se somete a una 
 operación adiabática de 
flash mediante descenso 
de la presión a través 
de una válvula. 
 
 Separándose el vapor del 
 líquido en 
 una cámara de flash, a 
una dada presión. 
. 
Fijar : Q y 𝑃𝑉 = 𝑃𝐿 Flash Adiabático 
Flash Adiabático 
Q=0 
Flash Adiabático 
• Se especifican: Q=0 y 𝑃𝑉 𝑜 𝑃𝐿 
 Las variables que debemos obtener 
 son: 
L 1 
V 1 
𝑥𝑖 C 
𝑦𝑖 C 
T operación 1 
N° de variables 2C+3 
Flash Adiabático 
Las ecuaciones que vamos a utilizar son: 
Balance de masa total 𝐹 = 𝐿 + 𝑉 1 
Balance de masa por 
componente 
𝐹𝑧𝑖 = 𝑥𝑖𝐿 + 𝑦𝑖𝑉 C-1 
Balance de Energía 𝑄 + 𝐹𝐻𝐹 = 𝐻𝑉𝑉 + 𝐻𝐿𝐿 1 
Relac. de Equilibrio 𝑦𝑖 = 𝐾𝑖𝑥𝑖 C 
Restricción fracciones 
molares Vapor 
 𝑦𝑖 
1 
Restricción fracciones 
molares Líquido 
 𝑦𝑖 
1 
N° de ecuaciones 2C+3 
Tenemos: 
N° de ecuaciones 2C+3 
N° de variables 2C+3 
Por lo que se tendrá que resolver un 
sistema de ecuaciones no lineales. 
En este caso no tenemos la temperatura 
de operación T. 
Flash Adiabático 
Flash Adiabático 
𝐻𝐹𝐹 = 𝐻𝑉𝑉 + 𝐻𝐿𝐿 
Utilizaremos el balance de energía : 
𝑓 𝑇 =
ψ𝐻𝑉 + 1 − ψ 𝐻𝐿 − 𝐻𝐹
1000
= 0 
Flash Adiabático 
𝐹, 𝑧𝑖 , 𝑇𝐹 , 𝑃𝐹 , 𝐻𝐹 
𝑉, 𝑦𝑖 , 𝑇𝑉 , 𝑃𝑉 , 𝐻𝑉 
L, 𝑥𝑖 , 𝑇𝐿, 𝑃𝐿, 𝐻𝐿 
F, 𝒛𝒊, P, fijadas 
𝑯𝑭, fijada o calculada a partir de𝑻𝑭, 𝑷𝑭 
Adoptar una temperatura 
𝑻𝒃 < 𝑻 < 𝑻𝒓 
Método de Flash Isotérmico 
𝑭 𝝍 = 𝟎 
Encontrar 𝒙𝒊, 𝒚𝒊 
Calcular 𝑯𝑳, 𝑯𝑽 
𝒇 𝑻 =
𝝍𝑯𝑽 + 𝟏 −𝝍 𝑯𝑳 −𝑯𝑭
𝟏𝟎𝟎𝟎
= 𝟎 
 
Reestimar T 
𝒇 𝑻 = 𝟎 
T 
𝒇(𝑻) ≠ 𝟎 
Tanque de separación 
Dimensionamiento: 
• Una vez determinadas las composiciones y 
flujos de vapor y líquido, es posible dimensionar 
el tambor de destilación flash. 
• El procedimiento es empírico. Watkins (1967), 
ajustado por Blackwell (1984) 
 
Tanque de separación 
Determinar el volumen del 
tanque. 
Horizontal o vertical. 
Diámetro y altura. 
Con o sin separador de gotas 
 
Tanque de separación 
Separador de gotas: 
 
• Captura pequeñas gotas de líquido en 
alambres finos y evita que salgan. 
 
• Las gotas coalescen formando gotas más 
grandes que caen del alambre y pasan a 
través del vapor que sube, llegando al seno 
del líquido en el fondo de la cámara de 
flash. 
Dimensionamiento 
• Procedimiento para 
tambores verticales 
 
• Calcular la velocidad 
permisible de vapor 
 
• 𝑢𝑝𝑒𝑟𝑚:Velocidad máxima 
permisible del vapor en la 
sección transversal en ft/s. 
𝑢𝑝𝑒𝑟𝑚 = 𝐾𝑒𝑚𝑝í𝑟𝑖𝑐𝑎
𝜌𝐿 − 𝜌𝑉
𝜌𝑉
𝑓𝑡
𝑠
 
 La constante , es empírica y depende del tipo de 
tambor. 
 Para tambores verticales se ha correlacionado 
gráficamente el valor para tener 85% de inundación y 
sin separador de nieblas. 
 
Dimensionamiento 
𝐾𝑒𝑚𝑝í𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝑒
(𝐴+𝐵 ln 𝐹𝑙𝑣 +𝐶 ln(𝐹𝑙𝑣)
2+𝐷 ln(𝐹𝑙𝑣)
3+𝐸 ln(𝐹𝑙𝑣)
4) 
𝐹𝑙𝑣 =
𝑊𝐿
𝑊𝑣
𝜌𝑣
𝜌𝐿
 
Dimensionamiento 
𝐾𝑒𝑚𝑝í𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝑒
(𝐴+𝐵 ln 𝐹𝑙𝑣 +𝐶 ln(𝐹𝑙𝑣)
2+𝐷 ln(𝐹𝑙𝑣)
3+𝐸 ln(𝐹𝑙𝑣)
4) 
Las constantes son (Blackwell, 1984): 
A=-1,877478097 
B=-0,8145804597 
C=-0,1870744085 
D=-0,0145228667 
E=-0,0010148518 
 
El valor que se obtiene comunmente para 𝐾𝑡𝑎𝑚𝑏 va de 0,5 a 0,35 
 Wankat,P-pág.45 
 
 
Con el flujo de vapor conocido, V, se calcula el 
área transversal de flujo. 
Con este valor se puede calcular el diámetro del tanque 
de separación. 
𝑉(
𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
ℎ𝑟
) =
𝑢𝑝𝑒𝑟𝑚
𝑓𝑡𝑠
𝐴𝑐 𝑓𝑡
2 𝜌𝑣(
𝑙𝑏𝑚
𝑓𝑡3
)3600(
3600𝑠
ℎ𝑟
)
𝑃𝑀𝑣
 
𝐴𝑐 =
𝑉𝑃𝑀𝑣
𝑢𝑝𝑒𝑟𝑚𝜌𝑣3600
 
 Establecer la relación L/D, 
mediante una regla aproximada. 
 
Para los tambores verticales, la regla 
aproximada es que: 
3 <
ℎ𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐷𝑡
< 5 
• Para verificar la geometría: 
 
• La altura del tambor arriba de 
la boquilla de alimentación, hv, 
debe ser 36 pulg más la mitad 
del diámetro del tubo de 
alimentación. 
• El mínimo para esta distancia 
es 48 pulg. 
hv
D
V
L
h
L
h
f
Nivel máximo
• La altura del eje del tubo de 
alimentación arriba del nivel 
máximo del líquido, hf, debe ser 12 
pulg más la mitad del diámetro del 
tubo de alimentación. 
 
• La distancia mínima para este 
espacio libre es de 18 pulg. 
 
 
• La profundidad del L hL,se puede 
determinar a partir del volumen de 
reserva que se quiera, Vgolpe. 
 
ℎ𝐿 =
𝑉𝑔𝑜𝑙𝑝𝑒
𝜋
𝐷2
4
 
• Se comprueba la geometría: 
 
ℎ𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐷
=
ℎ𝑣 + ℎ𝑓 + ℎ𝐿
𝐷
 
• Si 
ℎ𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐷
< 3 
• Debe dejarse un mayor volumen para contener 
golpes de líquido. 
• Si 
ℎ𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐷
> 5 
 
 
• Debe usarse un tanque de evaporación horizontal 
 
• Para tambores horizontales se recomienda 
utilizar: 
𝐾ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧 = 1,25𝐾𝑣𝑒𝑟𝑡 
 
 
• Se calcula el área como se hizo para un tanque 
vertical 
𝐴𝑐 =
𝑉𝑃𝑀𝑣
𝑢𝑝𝑒𝑟𝑚𝜌𝑣3600
 
 
 
• Como se trata de un tanque horizontal: 
𝐴𝑇 =
𝐴𝑐
0,2
 
 
• El diámetro será: 
𝐷ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 =
4𝐴𝑇
𝜋
 
 
Bibliografía 
• Operaciones de separación por etapas de equilibrio en 
ingeniería química. E.J. Henley- J.D.Seader 
• Ingeniería de procesos de separación. Philip C. Wankat 
• Applied Hydrocarbon Thermodynamics. Wayne C. 
Edmister- Byung Ik Lee. 
• Applied Process Design, for chemical and petrochemical 
plants. Ernest Ludwig. Volumen 2. 
• Operaciones Unitarias en Ingeniería Quimica. Warren L. 
McCabe- Julian Smith-Peter Harriot