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Dinámica de platos

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Describe el comportamiento hidráulico del vapor para la selección adecuada de platos.

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Dinámica de platos

  1. 1. EQUIPO 2INTEGRANTES: CARRILLO PATIÑO BRENDA GEORGINA CAZARIN ROJAS AMANDA GUADALUPE DE LA CRUZ MORALES JOSÉ COSME DE LA ROSA MANZANO JUAN DANIEL LÓPEZ MUÑOZ ABRAHAM ISRAEL REYES RAMÍREZ ANGELES VARGAS DOMÍNGUEZ ILSE GUADALUPE
  2. 2. DINAMICA DE PLATO  La dinámica de plato consiste en el comportamiento hidráulico del vapor, es decir la selección de un plato que sea el especifico para trabajar  La elección del tipo de plato dependerá del flujo del liquido y el diámetro de la columna
  3. 3.  INUNDACION La inundación puede producirse debido a: El área de la bajante es insuficiente para el flujo del liquido. Cuando el arrastre de liquido es demasiado que alcanza a llegar al palto superior, inundándolo El límite inferior del rango de operación ocurre cuando el derrame de liquido a través de las perforaciones del plato es excesivo, se produce inundación
  4. 4. ARRASTRE Y EFICIENCIA El arrastre es la cantidad de liquido que sube al plato superior ocasionado por el flujo ascendente del vapor, el cual produce una disminución de eficiencia en el plato. La eficiencia de un plato es la medida que nos indica el grado en que un plato real se acerca al comportamiento ideal.
  5. 5. ABERTURAS DE LAS RANURAS  Los casquetes de burbujeo tienen diámetros de 100 a 170 mm (4 a 7 pulg.) Un tamaño estándar es de 152 mm (6 pulg.) para el casquete y 100 mm (4 pulg.) para la perforación  Los casquetes están provistos de ranuras a través de los cuales asciende el vapor para ponerse en contacto con el liquido.  Las ranuras pueden trabajar total o parcialmente dependiendo el gasto de vapor
  6. 6. CAIDA DE PRESION POR PLATO La caída de presión es una consideración de diseño importante. Existen dos causas principales para que ocurra la caída de presión: 1. La presión disminuye debido al flujo de vapor a través del conjunto de contactores a. Contracción a medida que el gas entra a los casquetes o perforaciones b. Fricción en las perforaciones y en el espacio anular en una unidad de casquetes c. Fricción debido al cambio de dirección en los casquetes y en las válvulas 2. Caída de presión debido a la columna de liquido sobre las ranuras, perforaciones o sobre las válvulas
  7. 7. COEFICIENTE DE DISTRIBUCION DEVAPOR  Debido al gradiente hidráulico, una distribución uniforme del flujo de vapor atreves del plato no es posible.  El coeficiente de distribución de vapor indica la distribución de vapor en el plato.  Se sabe que el vapor fluye mas por las cachuchas que se encuentran a la salida del plato que las que están a la entrada
  8. 8. ALTURA DE LIQUIDO EN LA BAJANTE  Caída de presión bajo la mampara  Esta se produce al pasar el liquido de la bajada al plato  La altura del liquido sin espacio en la bajante, esta dado por la suma de las cabezas del liquido
  9. 9. TIEMPO DE RESIDENCIA DEL LIQUIDO EN LA BAJANTE  Se debe dar suficiente tiempo de residencia en el bajante para permitir el desprendimiento del vapor contenido en el liquido, para evitar que caiga por el bajante liquido con espuma.  Se recomienda un tiempo no menor de 3 segundos para sistemas sin espuma y 5 segundos aprox para sistemas con espuma.
  10. 10. El parámetro de flujo líquido-vapor esta dado por ECUACIÓN 9 PÁG. 34 Donde: L’ = Gasto máximo del liquido (kg/h) V’= Gasto máximo de vapor (kg/h) ρV = Densidad del vapor (kg/m3) ρL = Densidad del liquido (kg/m3)
  11. 11. Con la distancia entre platos seleccionada y el parámetro de flujo se obtiene :Seleccionar una distancia entre platos y un diámetro de la torre tentativa, de acuerdo a la siguiente tabla . DE LA TABLA 2 PAGINA 23 Diámetro de la torre (m) Distancia entre platos Menores a 0.75 23 ó 30.5 cm 9 ó 12 in 0.75 a 1.50 45.7 cm 18 in 0.75 a 3.00 45.7 ó 61 cm 18 ó 24 in 1.50 a 6.00 61 cm 24 in 6.00 ó mayor 91.4 ó mayor 36 ó mayor
  12. 12. Usando el valor de la distancia entre platos de 61cm y mediante: FIGURA 18 PÁG. 35Obtenemos el parámetro de capacidad:
  13. 13. FIGURA 18 PAGINA 35
  14. 14. Corrigiendo Csb gráf. Por el % de área perforadamediante: TABLA 15 PÁG.82 0.10 ó mayor 1.00 0.08 0.9 0.06 0.8
  15. 15. Y por tensión superficial mediante la ECUACIÓN 11 PÁG. 36 Cbs inundación= 0.1012 m s
  16. 16. De la Tabla 15 con el dato de:Por lo que:Se conserva el mismo valor de:
  17. 17. Para el Cálculo de % de inundación dado por la ECUACIÓN 10 PÁG. 35 Donde: ρV = Densidad del vapor (kg/m3) ρL = Densidad del liquido (kg/m3) Un diseño = velocidad lineal de inundación m/s Csb inund. = m/s
  18. 18. Calculo de la Un de operación Gasto máximo de vapor Un operación= 0.7039 m s
  19. 19. % de inundaciónEcuación 12Pág. 36MAXIMO DEL % DE INUNDACION=85%
  20. 20. De la ecuación 13 página 36 tenemos la eficiencia global de una columna:Considerando el arrastre fraccional y las modificaciones realizadas, tenemos la ecuación 17 página 37, tenemos la llamada eficiencia húmeda de la columna:
  21. 21. Donde Ѱ: Relación de Arrastre Em: Eficiencia seca de Murphy EH: Eficiencia húmedaNota: Consideramos que la Em es aprox. de 0.7El arrastre fraccional máximo económicamentepermitido es de 0.15Para la relación de arrastre (Ѱ), vamos a la gráfica 19página 38.
  22. 22. Gráfica 19. Arrastrepara platos de cachuchasEstando en función de:
  23. 23. Sustituyendo valores para obtener el valor de laeficiencia húmeda de la columna:
  24. 24. Capacidad máxima para el manejo del vapor: Ecuación 18, página 38Donde :Ar= Área de las ranuras / platoCr = Área que depende de la forma de la ranuraBasándonos en la tabla 8, página 39: R= 0.5 Cr= 0.141
  25. 25.  El vapor, para poder pasar a través de las ranuras, empuja hacia abajo el líquido que se encuentra en el espacio anular de la cachucha y sale por ellas. Este empuje puede ocasionar que las ranuras trabajen total o parcialmente abiertas, dependiendo del gato del vapor.
  26. 26. % del flujo máximo de vapor:Ecuación 19, página 39
  27. 27. Usando la figura 20, página 40La abertura de las ranuras será el % que se obtiene Abertura de las ranuras= (0.7957)(Hr)= (0.7957)(3.175) Abertura de las ranuras= 2.52 cm
  28. 28. Es la suma de las cabezas de líquido en el plato, más lacaída de presión, más la caída de presión del vapor al fluirpor las cachuchas. La caída de presión permisible estádada por el proceso.Factores que originan la caída de presiónSello estático de las ranurasAltura del líquido sobre el vertederoGradiente hidráulicoCaída de presión del vapor al pasar a través de lacachucha
  29. 29. a) Sello estáticoValores recomendables de sello estático varían de 1.27 a 3.5 cmCon marcada preferencia de 2.54 cm hse= 2.54 cmb) Altura del líquido sobre el vertederoMediante la fórmula de Francis, para vertederos rectos.Ecuación 20 página 41 lv= longitud del vertedero L”= Gasto mínimo del líquido lv= 1.5128 m L”= 0.55L L”= 0.55(1680 L/min)= 924 L/min Los valores de la altura del líquido sobre el vertedero recomendamos son mínimo 1.27cm, máximo 3.8cm.
  30. 30. c) Gradiente hidráulicoEs la diferencia de alturas del líquido a la entrada del plato y a la salida delmismo, producida por la caída de presión que experimenta el líquido al cruzar por la zonade burbujeo. Ecuación 23, Página 42 Lp= Ancho promedio de flujo 1) Gasto liquido por metro de ancho promedio de flujo (L”/Lp). Ecuación 22 Página 42 2) Suponer un valor de gradiente (Δsup ) tentativo comprendido entre 2.54 a 5 cm
  31. 31. 3) Cálculo de la altura del líquido en el plato (hl). Ecuación 24, página 47
  32. 32. 4) Cálculo del gradiente hidráulico no corregido por el flujo de vaporConociendo el espaciado de cachucha, mediante la figura 22-25, obtener el gradiente “nocorregido por flujo de vapor” por hilera de cachucha (Δ’i)Tomar altura del anillo de 1.27 para entrar a graficas de gradiente hidráulico no corregido decachuchas por hilera, y un espaciado de cachucha del 25%; γ=0.25A una hl=12.08cm  Con grafica 1 de la página 43
  33. 33. 5) Gradiente hidráulico no corregido a través de todo el plato. Ecuación 25, página 47 6) Gradiente hidráulico corregido por flujo de vapor. Ecuación 26, página 47
  34. 34. De la figura 26 pagina 40 obtenemos Cv. Cv=0.98
  35. 35. 7) Si la repetir el procedimiento de cálculo desde el segundo paso igualando SEGUNDA ITERACIÓN 2) Suponer el valor. 3)Altura media del líquido en el plato. 4)Tomar altura del anillo de 1.27 para entrar a graficas de gradiente hidráulico no corregido de cachuchas por hilera. A una hl=14.116 cm  Con grafica 1 de la página 43
  36. 36. 5)Gradiente no corregido a través de todo el plato.6) Gradiente corregido.7) Si la TERCERA ITERACIÓN 2) Suponer el valor. 3)Altura media del líquido en el plato.
  37. 37. 4)Tomar altura del anillo de 1.27 para entrar a graficas de gradiente hidráulico no corregido decachuchas por hilera.A una hl=12.940 cm  Con grafica 1 de la página 43 5)Gradiente no corregido a través de todo el plato. 6) Gradiente corregido. 7) Si la
  38. 38. CUARTA ITERACIÓN2) Suponer el valor. 3)Altura media del líquido en el plato. 4)Tomar altura del anillo de 1.27 para entrar a graficas de gradiente hidráulico no corregido de cachuchas por hilera. A una hl=13.381cm  Con grafica 1 de la página 43
  39. 39. 5)Gradiente no corregido a través de todo el plato.6) Gradiente corregido. 7) Si la
  40. 40. QUINTA ITERACIÓN2) Suponer el valor. 3)Altura media del líquido en el plato. 4)Tomar altura del anillo de 1.27 para entrar a graficas de gradiente hidráulico no corregido de cachuchas por hilera. A una hl=13.161cm  Con grafica 1 de la página 43
  41. 41. 5)Gradiente no corregido a través de todo el plato.6) Gradiente corregido. 7) Si la Tabla de iteraciones Δsup (cm) hl (cm) Δ’i (mm) Δ’ (cm) Δc (cm) 2.54 12.08 4.5 6.75 6.615 6.615 14.116 2.9 4.35 4.263 4.263 12.940 3.5 5.25 5.145 5.145 13.381 3.2 4.8 4.704 4.704 13.161 3.3 4.95 4.85
  42. 42. I) Caída de presión a través del elevador área de retorno y área anular. Ecuación 27, pag.48Obtener Área anular y área del elevador de la Tabla 6 pagina 30. MATERIAL Acero al carbón Tamaño nominal, cm 7.62 10.16 15.24 Áreas de cachucha en, cm2 Elevador 17.09 30.97 75.35 De retorno 25.74 41.10 122.6 Anular 19.67 38.64 89.99 De las ranuras 32.25 52.39 94.45 De la cachucha 48.39 84.84 187.1 Relación de áreas. De retorno/Elevador 1.5 1.52 1.49 Anular/Elevador 1.15 1.25 1.20 De las ranuras/Elevador 1.89 1.69 1.25 De las ranuras/De las cachuchas 0.67 0.62 0.50
  43. 43. Con la relación área anular entre área del elevador leer Kc de la figura 27 de la pagina 48.Kc=14.4
  44. 44. II) Caída de presión a través de las ranuras. hr=2.52cmEs apróximadamente igual a la abertura de las ranuras Ecuación 28, página 49Caída de presión total a través del plato. Ecuación 29, página 49
  45. 45. Ecuación 30 página 49 NOTA: Para que haya una buena distribución del vapor el valor de Rdv máximopermisible es de 0.5
  46. 46. El área de la bajante central se disminuye para mejorar el coeficiente dedistribución del vapor, pero el número de cachuchas se ve afectado
  47. 47. La capacidad máxima de manejo de vapor de las ranuras está dadapor: Donde : Ar= Área de las ranuras / plato Cr = Área que depende de la forma de la ranura en base a la siguiente tabla Forma de la ranura R Cr Triangular 0 0.120 Trapezoidal 0.5 0.141 Rectangular 1.0 0.151
  48. 48. La siguiente relación define el porcentaje decarga a la que trabajan las ranurasexpresado como una fracción del flujomáximo de vapor para las cachuchas Se recomienda que el porcentaje se acerque al 100% para que el diámetro de la columna sea el menor posible.
  49. 49. Con el % de flujo máx se obtiene la aberturade las ranuras con ayuda de la figura 20desarrollada por Bolles a partir de lostrabajos de Roger y Thiele y de Winn.
  50. 50. a) Sello estático de las ranurasEs la diferencia de niveles entre la parte superior de las ranuras y la altura delVertedero de salida.Valores recomendables de sello estático varían de = 1.27 a 3.5 cm
  51. 51. b) Altura del líquido sobre el vertederoSe calcula mediante la fórmula de Francis para vertederosrectos Bolles introdujo un factor de corrección para tomar en cuenta el efecto restrictivo de la coraza. Sin embargo, dicho valor es muy cercano a la unidad y por practicidad no se considera.
  52. 52. c) Gradiente hidráulico. Ec.23-pag.421) Calcular el gasto liquido por metro de ancho promedio de flujo (L”/Lp). Ec.22-pag.42 L" = (67500*0.55)= 37125 Kg/h = 924 lt/min2) Suponer un valor de gradiente (Δsup ) tentativo comprendido entre 2.5 a 5 cm
  53. 53. 3) Calcular la altura media del líquido (hl). Ec.24-pag.47
  54. 54. En los cálculos de caída de presión por plato, el cálculodel gradiente hidráulico no se ve afectado, por lo queΔ=2.54cm •Caída de presión por las ranuras
  55. 55. •Coeficiente de distribución del vapor
  56. 56. SELLO DINÁMICO DE LAS RANURAS
  57. 57. Valores recomendados (TABLA 9 pag.50)Presión de Operación hsd en cm Vacio 1.27-3.8 Atmosférica 2.54-6.35 3.5-7 Kg/cm^2 3.8-7.6 14-35 Kg/cm^2 5-10
  58. 58. CALCULO DE ALTURA DEL LIQUIDO EN LA BAJANTE •Área bajo la mampara Distancia entre la mampara y piso= 10.16– 1.2=8.96 cm LA ALTURA DE LA MAMPARA SOBRE EL PISO DEL PLATO PUEDE VARIAS DE 3.8 A 10 cm
  59. 59. •Caída de presión bajo la mampara
  60. 60. Altura del líquido en labajanteEc. 33 pág. 51 Hb = hv + hsv + Δ + hbm + ht
  61. 61. Tiempo de residencia del líquido en la bajante Ec. 34, 35 pág. 51
  62. 62.  El tiempo mínimo que debe permanecer es de 3 segundos para sistemas que forman poca espuma y de 5 para sistemas espumosos.

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