Descripción
Las torres empacadas son equipos de transferencia de masa gas-líquido ampliamente usados en operaciones tales como: absorción (física y química), desorción, extracción, deshumidificación, entre otras. Sus constituyentes internos son: sistemas de alimentación, distribución y redistribución, retenedores, y soporte de empaques; colectores de líquido y eliminadores de arrastre.
Las torres empacadas son columnas verticales que se han llenado con empaque o con dispositivos de superficie grande y pueden presentar un flujo a contracorriente o una corriente paralela.
Empaques
Son formas sólidas que rellenan las columnas y tienen como función propiciar un contacto íntimo entre las fases gaseosa y líquida, para obtener una mayor área de contacto con una mínima resistencia al flujo, obteniendo así un mayor porcentaje de transferencia de masa.
El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes características:
- Proporcionar una superficie interfacial grande entre el líquido y el gas. La Superficie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado debe ser grande.
- Ser químicamente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando.
- Ser estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación.
- Tener bajo precio
Empaques al azar
Los empaques al azar son aquellos que solamente se arrojan en la torre durante la instalación y que se dejan caer en forma aleatoria. Antiguamente se utilizaron materiales fácilmente obtenibles, por ejemplo, piedras rotas, grava o pedazos de coque, pero aunque estos materiales resultan baratos, no son adecuados debido a la pequeña superficie y las malas características con respecto al flujo de los fluidos.
Pueden fabricarse de porcelana industrial, que es útil para poner en contacto la mayoría de los líquidos. Los empaques plásticos deben escogerse con especial cuidado, puesto que se pueden deteriorar rápidamente y con temperaturas apenas elevadas. Los empaques de hojas elevadas de metal y de plástico ofrecen la ventaja de ser ligeros
Empaques regulares
Hay gran variedad de estos empaques. Estos empaques ofrecen las ventajas de una menor caída de presión para el gas y un flujo mayor, generalmente a expensas de una instalación más costosa que la necesaria para los empaques aleatorios
Caída de presión
Una columna empacada que opera en contracorriente a flujo constante de líquido presenta una caída de presión generada por el empaque, que varía en forma exponencial con respecto al flujo de gas.
A medida que incrementa el flujo ascendente del gas, el flujo del líquido resulta “frenado”, disminuyendo el área libre de flujo y por lo tanto la caída de presión será mayor que si el empaque estuviera seco; como consecuencia, la caída de presión se incrementa en función directa al flujo líquido.
Cuerpo de la torre
Esta puede ser de madera, metal, porcelana química, ladrillo a prueba de ácidos, vidrio, plástico, metal cubierto de plástico o vidrio, u otro material, según las condiciones de corrosión. Para facilitar su construcción y aumentar su resistencia, generalmente son circulares en la sección transversal.
Soporte y contenedores del empaque
La función de los platos de soporte es sostener el peso del empaque seco y tener una amplia área libre para permitir el flujo del líquido y del gas con un mínimo de refrenado y caída de presión. Se emplean rejillas con espacios anchos; pero se prefiere un soporte donde las entradas del gas son proporcionadas sobre el nivel donde el líquido fluye desde el lecho, proporcionando paso separado del líquido y del gas. Los contenedores de empaques evitan el levantamiento del empaque durante un aumento repentino del gas.
Distribuidor del líquido de alimentación
El relleno, por sí solo, no conduce a una adecuada distribución del líquido de alimentación. Los dos distribuidores más ampliamente utilizados son los de orificios y los de tipo vertedero. En los de tipo vertedero se utilizan tubos verticales con vertedores en forma de V para la distribución del líquido. En los de tipo orificio, el líquido desciende a través de los orificios y el gas asciende por unos tubos. Los distribuidores de tipo vertedero-canal son más caros pero más versátiles. El líquido se distribuye proporcionalmente a través de una o más bandejas de partición y después pasa a los canales con vertedero.
Eliminador de arrastre
Los eliminadores de arrastre o neblina se usan para evitar que a velocidades elevadas de gas, el gas que abandona la parte superior del empaque pueda acarrear gotitas del líquido como niebla. Estos pueden ser construidos como un colchón de mallas entretejidas o con empaque seco al azar.
BIBLIOGRAFÍA
- TREYBAL, Robert E.; (1988) Operaciones de Transferencia de Masa, Segunda Edición; Ed. McGraw-Hill, Estados Unidos.
- WANKAT, Philip C.; (2008) Ingeniería de Procesos de Separación, Segunda Edición, Ed. Prentice Hall, México.
- ORTEGA Muñoz, Enrique; et al. (2012) Determinación de la carga específica en una columna empacada para el proceso de absorción, en Memoria del IX Simposio Internacional de Ingeniería Química de la ESIQIE.