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BOMBAS
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  1. 1. BOMBAS Las bombas son máquinas en las cuales se produce una transformación de la energía mecánica en energía hidráulica (velocidad y presión) comunicada al fluido que circula por ellas. Las bombas se emplean para bombear toda clase de líquidos, (agua, aceites de lubricación, combustibles ácidos, líquidos alimenticios, cerveza, leche, etc.), éste grupo constituyen el grupo importante de las bombas sanitaria. También se emplean las bombas para bombear los líquidos espesos con sólidos en suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc. Bombas de desplazamiento positivo o volumétrico. Este tipo de bombas se utilizan para bombear fluidos con una elevada viscosidad o en sistemas de alta presión de operación. Dentro de esta categoría se subdividen en alternativas y rotativas. Se pueden clasificar en: Bombas alternativas. Estas bombas pueden ser accionadas con un pistón o émbolo, o mediante una membrana (conocidas como bombas de diafragma). Las bombas de pistón se suelen utilizar para fluidos incompresibles y puede bombear los fluidos a alta presión. Mientras que las bombas de membrana pueden aspirar sin estar la tubería completamente llena. Además, son resistentes a la corrosión debido a que la parte en contacto con el fluido (la membrana en forma de disco) suele ser de plástico, caucho o metal. Bombas rotativas. Estas bombas fuerzan el movimiento del líquido mediante giros en cavidades internas. Son especialmente utilizadas en líquidos viscosos y de alta presión. Las más comunes son las peristálticas y de caracol. Turbos bombas O también llamadas bombas roto dinámicas o dinámicas. Es una maquinaria hidráulica que cede la energía del fluido mediante la variación de la energía cinética producida en el impulsor o rodete. Este tipo de bombas se pueden subdividir de diversas maneras dependiendo de la posición del eje de rotación, de la Bomba peristáltica Funcionamiento de las bombas de diafragma simple (derecha) y doble (izquierda) Bomba centrífuga
  2. 2. dirección del flujo, por el diseño de coraza o por la succión. Pero las bombas más utilizadas son las centrífugas. Estas bombas pueden movilizar los fluidos de manera uniforme y sin interrupciones, soportan altas temperaturas de operación y son bastante económicas, aunque no funcionan bien con fluidos de alta viscosidad. Abreviaciones Para la fácil lectura de los diagramas, se ha abreviado el nombre de las bombas mediante el código siguiente: A - B - C Donde: A: indica que el equipo es una bomba y por lo tanto en todos los casos A corresponderá a P. B: Corresponde al área donde se encuentra situada (de 100 a 1500). C: Referencia a si se ha designado una bomba extra para posibles averías (abreviado como A/B). Tipos de bombas por forma de trabajo Bombas centrífugas La bomba centrífuga es una de las más utilizada para las labores del hogar. Sirve para impulsar fluidos a través de un proceso de transformación de energía mecánica en energía cinética. Está diseñada con un impulsor, por el cual pasa el líquido. Debido al diseño de este tipo de bomba (cilíndrica) el líquido se mueve a través de tuberías para llegar al siguiente impulsor. Se basan en la “Ecuación de Euler” una teoría o ley que regula la tensión sobre una correa. Estos diferentes tipos de bombas se clasifican de acuerdo a:  Dirección de flujo, que puede ser radial, axial y mixto  La posición del eje, el cual puede ser rotatorio en sentido vertical, horizontal o inclinado  Diseño de la bomba y turbina  Tipo de estructura de la coraza que puede ser: axial o radialmente bipartidas  Al nivel de succión: ser sencillo o doble Bombas rotatorias Este es otro tipo de bombas, que se caracteriza por tener una caja fija repleta de: engranajes, aspas, pistones, levas, entre otras piezas. A diferencia de las bombas centrífugas, éstas no impulsan el líquido. sino que genera una descarga de flujo continúa. Este modelo se usa para fluido viscosos como: aceites,
  3. 3. combustibles y similares. Sin embargo, no se limitan únicamente a estos líquidos, porque también se pueden usar con agua. Los diferentes tipos de bombas rotatorias se clasifican en base a los siguientes aspectos: Bombas de leva y pistones. Tienen bombas de leva y pistones que se caracterizan por tener un brazo con ranuras en su superficie llamado “excéntrico”. Esta toma el líquido y lo mantiene en la caja gracias al nivel rotatorio de la flecha. A medida que el fluido está rotando, la fuerza que soporta la caja, a través de la ranura es enviada hasta llegar a la salida de la bomba. Engranes externos. Al separarse los dientes del engranaje se crea un espacio entre ellos, que es llenado por el líquido en cuestión. Se caracteriza porque el fluido es guiado suavemente por toda la trayectoria con una velocidad proporcional con la que giran las ruedas dentadas (engranajes). Bombas recíprocas o autocebantes Una bomba recíproca realiza desplazamientos positivos. Esto ocurre debido a que recibe un continuo flujo de líquido bajo un modelo de succión. Este es comprimido bajo presión de descarga, para luego ser expulsado a través de una válvula. Estas bombas se caracterizan por tener un movimiento largo y alterno entre los pistones, el émbolo y el diafragma. Dentro de las ventajas de utilizar este tipo de bombas recíprocas, destacan: la excelente gestión de fluidos viscosos y que no permiten la presencia de gas líquido y además ser son altamente eficientes en flujos de alta y baja presión. También, son consideradas bombas autocebante, de fácil mantenimiento y duraderas. Mantenimiento de bombas inspecciones de mantenimiento El programa de mantenimiento incluye los siguientes tipos de inspecciones: • Mantenimiento de rutina • Inspecciones de rutina • Inspecciones trimestrales • Inspecciones anuales Acorte los intervalos de inspección adecuadamente si el fluido bombeado es abrasivo o corrosivo, o si el entorno está clasificado como potencialmente explosivo.
  4. 4. Mantenimiento de rutina Realice las siguientes tareas cuando lleve a cabo el mantenimiento de rutina: • Lubrique los cojinetes. • Inspeccione él. Inspecciones de rutina Realice las siguientes tareas cuando compruebe la bomba durante las inspecciones de rutina: • Controle el nivel y el estado del aceite a través del visor de vidrio de la caja de rodamientos. • Controle los ruidos inusuales, la vibración y las temperaturas de los rodamientos. • Controle si la bomba y las tuberías tienen fugas. • Analice la vibración. • Inspeccione la presión de descarga. • Inspeccione la temperatura. • Controle si la cámara de sellado y los prensaestopas tienen fugas. • Asegúrese de que no haya fugas en el sello mecánico. • Ajuste o reemplace la empaquetadura en la caja de empaque si observa fugas excesivas. Inspecciones trimestrales Realice las siguientes tareas cada tres meses: • Controle que la base y los pernos de sujeción estén ajustados. • Controle el sello mecánico si la bomba estuvo sin funcionar y reemplácelo si es necesario. • Cambie el aceite cada tres meses (2000 horas de funcionamiento) como mínimo. • Cambie el aceite con más frecuencia si hay condiciones atmosféricas adversas u otras condiciones que puedan contaminar o descomponer el aceite.
  5. 5. • Controle el alineamiento del eje y vuelva a alinearlo si es necesario. Inspecciones anuales Realice las siguientes inspecciones una vez al año: • Controle la capacidad de la bomba. • Controle la presión de la bomba. • Controle la potencia de la bomba. • Inspeccione todos los tapones y sellos en el extremo de alimentación. ACCESORIOS (TUBOS, VALVULA). En este apartado se contemplan los accesorios necesarios en el proceso. Estos se dividen en accesorios para la unión de las tuberías con los equipos o con otros conductos y los accesorios dedicados a facilitar la operatividad de la planta y sus equipos. TUBERIA Una Tubería es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. También sirven para transportar materiales que, si bien no son propiamente un fluido, se adecuan a este sistema: hormigón, cemento, cereales, documentos en capsulados, etcétera. Tubería Hidráulica: Las tuberías Hidráulicas se utilizan generalmente en la ingeniería civil, para transportar líquidos o aire. Tubería Estructural: Las tuberías estructurales rectangular hierro y acero galvanizado presentan mejoras significativas que redundan en beneficio del usuario, tales como el ahorro de soldaduras para hacer cajas, facilidad de instalación y ahorros significativos en tiempo. Fluido Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas. En los líquidos, las fuerzas intermoleculares permiten que las partículas se muevan libremente, aunque mantienen enlaces latentes que hacen que las sustancias en este estado presenten volumen constante o fijo. Cuando se vierte un líquido a un recipiente, el líquido ocupará el volumen parcial o igual al volumen del recipiente sin importar la forma de este último. Los líquidos son incompresibles debido a que su volumen no disminuye al ejercerle fuerzas muy grandes.
  6. 6. ¿Cuál es la diferencia entre un sólido y un fluido? Solido: Mantiene su forma. Fluido: Debidoa que su resistencia al esfuerzo cortante es muy baja, puede cambiar de forma constantemente. Tipo de Tuberías Tubos de Acero: Las tuberías de acero se clasifican en 3 formas de fabricación. Acero Sin Costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico que se calienta en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. Este tipo de tubería tiene gran resistencia a la presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Con costura longitudinal. Se parte de una lámina de chapa, la cual se dobla para darle forma a la tubería. La soldadura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. Variando la separación entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión máxima admisible. Con soldadura helicoidal (o en espiral). Tubos de acero galvanizado: La tubería de acero galvanizado es una tubería de acero añadiendo que se somete a un proceso de galvanizado interior y exteriormente. Existen con costura y sin costura se utiliza para transportar agua potable, gases y aceites. Tubos de Hierro fundido: Una tubería de hierro fundido se fabrica mediante una colada en un molde o mediante inyección del hierro fundido en un proceso llamado fundición, en el cual la tubería sale sin costura. Tubos fibrocemento: Las tuberías de fibrocemento comenzaron a utilizarse en 1960-1970 ampliamente tanto en sistemas de abastecimiento de agua potable como en sistemas de riego por presión. Tubos de Hormigón: La tubería de cemento, hormigón u hormigón armado son eficaz, económica y ecológica para redes hidráulicas que trabajan en régimen libre o en baja presión. Tubos de material Plástico (PVC): La tubería de plástico se utiliza usualmente en la construcción de obra civil ya que puede ser utilizada para suministrar o drenar fluidos, como son los desechos de todo tipo y agua, también como tubería de ventilación. Entre los diferentes tipos de tubería de plástico, se encuentran las que han sido manufacturadas con PVC, y son utilizadas para suministrar y drenar agua. Como son de un material filmable no son aptas para contener líquidos que se demuestran con temperaturas muy altas.
  7. 7. Selección de las tuberías La selección de las tuberías viene dada a partir de las características del proceso y de los fluidos utilizados. Para podes diseñar esta red de conexiones es necesario tener en cuenta unos factores que son importantes en la elección de los materiales y el tamaño. Estos factores se detallan a continuación:  Corrosión: Se tiene que tener en cuenta que si se trabaja con fluidos corrosivos que puedan desgastar el material. Siempre que sea posible se escogerá un material que tenga una pérdida de espesor inferior a un milímetro por año. Este factor se tendrá en cuenta al escoger el material de las tuberías.  Presión: Siempre se tiene que diseñar las tuberías con la capacidad de soportar presiones superiores a la presión de operación para evitar posibles accidentes.  Temperatura: El diseño de las tuberías se determina con la condición de que aguante temperaturas superiores e inferiores a la temperatura de operación para evitar accidentes. Hay que tener en cuenta que, según el material, la tubería se puede dilatar y puede ser necesario el uso de fuelles y liras de dilatación para no forzar el sistema.  Precio: Una parte muy potente a tener en cuenta es el precio de los materiales. Siempre se tendrá en cuenta la mejor relación calidad-precio y que sea compatible con las condiciones de operación. La presión y la temperatura se tendrán en cuenta a la hora de escoger los materiales de las tuberías, en la elección del Schedule para el diámetro de las tuberías y en el tipo de aislante a utilizar. VÁLVULAS Las válvulas son dispositivos mecánicos utilizados para controlar los fluidos en un sistema de tuberías. Actúan abriendo, cerrando u obturando parcialmente el flujo del fluido. Los tipos principales de válvulas industriales sé que clasifican de la siguiente forma:  Aislamiento: Interrumpen totalmente el flujo.  Retención: Imposibilitan el retorno del fluido.  Regulación: Modifican el flujo en cuanto a cantidad, desviarlo, mezclarlo o accionarlo de forma automática.  Seguridad: Se utilizan para proteger equipos y personal contra la sobre presión.
  8. 8. Tipos de válvulas Válvulas de aislamiento Las válvulas de aislamiento, como se ha mencionado anteriormente, interrumpen totalmente el flujo del fluido, siendo pues de todo o nada. Este tipo de válvula es también llamada válvula de cierre, interrupción o bloqueo. Estas pueden ser de funcionamiento lineal o rotatorio. Válvulas de aislamiento lineal: Este tipo de válvula se caracteriza por un cierre de movimiento vertical, con apertura y cierre lentos con un volante multivuelta. Se utilizan principalmente para fluidos compresibles como vapores y condensados con el fin de que el cierre lento no provoque fenómenos hidráulicos que puedan dañar el sistema y la válvula. Debido a que la mayoría de las corrientes son en estado gas, se utilizará válvulas especiales para gases como estas. En este caso, dentro de los diversos tipos de válvulas de aislamiento lineal, la utilizada será la válvula de globo, también llamada de asiento. Válvulas de aislamiento rotatorio: Las válvulas rotatorias se caracterizan por un cierre y apertura rápidos de forma rotatoria en 90°. Se utilizan en fluidos no compresibles en estado líquido y a presiones de trabajo bajas. Válvulas de retención Las válvulas de retención se accionan por la propia presión del fluido permitiendo su paso, pero no su retroceso. Son válvulas unidireccionales que abren en una dirección, pero cierran en la otra. En este proyecto se usarán las válvulas de disco. Válvulas de regulación También llamadas válvulas de control, las válvulas de regulación son aquellas que modifican el flujo del sistema. Estas pueden ser utilizadas para modificar la presión del fluido mediante reducciones o expansiones de las condiciones del fluido, pueden mezclar corrientes o separar una corriente en dos (3 vías), o puede estar enlazadas a un sensor y actuar según el valor un parámetro del proceso (PID). En este proceso se han utilizado una válvula de expansión situada en la línea de recirculados. Válvulas de seguridad Las válvulas de seguridad son dispositivos empleados para evacuar el caudal del fluido necesario de tal forma que no sobrepase la presión máxima definida para el equipo o recipiente. Estas válvulas, también conocidas como válvulas de alivio de presión, son accionadas por el fluido que previene la sobre presión en los recipientes presurizados, líneas y otros equipos. Suelen estar diseñadas en ángulo de 90° para facilitar la evacuación del fluido del sistema. Por lo tanto, se situarán en los recientes o equipos a presión para evitar sobrepresiones.
  9. 9. Accesorios de cambio de flujo Para regular y variar el flujo que circula por las tuberías no solo se usarán válvulas o equipos como bombas o compresores. Por ejemplo, Si el cambio a efectuar es bastante pequeño es más económico el uso de accesorios como reductores para hacer variar la velocidad del flujo. En el caso de variar la dirección del fluido sin cambiar las condiciones de este se utilizarán accesorios de unión de tuberías como los codos, los tés o las cruces. Reducciones: son accesorios en forma de cono destinados a reducir el diámetro de la tubería y consecuentemente disminuir el caudal aumentando la velocidad. En general se utilizará las reducciones excéntricas para las reducciones en tuberías de vapores que puedan generar condensados. De esa manera se evitará crear volúmenes muertos en las tuberías o que las bombas caviten. Codos: son accesorios en forma curvada que se utilizan para variar la dirección que toman las líneas de las tuberías. Estos pueden tener diferentes ángulos según la dirección a establecer (90°, 45° o 180°). l codo 90° de PVC C-40, es un accesorio diseñado para la unión de tubería destinada para aplicaciones domésticas y semi industriales como riego, albercas y tinas de hidromasaje; resiste fluidos con una temperatura máxima de 30 °C. Tés: Accesorios en forma de T como indica su nombre, utilizadas para las uniones entre tres tuberías y su función es la de combinar o dispersar el flujo de un fluido. Estas pueden ser del mismo tamaño o reductibles. Cruces: Es un accesorio en forma de X como dice su nombre, que se utiliza para unir cuatro tuberías. Valonas: accesorios utilizados como topes para las bridas. Se sueldan en los bordes de las tuberías para evitar que la brida se salga. La velocidad del flujo de gas que atraviesa el lecho define el tipo de lecho. Si la velocidad del aire es menor a la velocidad de arrastre o sustentación, se lo denomina lecho empacado, porque sus partículas se mantienen en reposo. LECHOS EMPACADOS El lecho empacado es un sistema termodinámico compacto, atravesado por un flujo de gas. Este sistema termodinámico se conforma de partículas sólidas, con propiedades físicas y químicas similares. Si la velocidad del aire es menor a la velocidad de arrastre o sustentación, se lo denomina lecho empacado, porque sus partículas se mantienen en reposo. El
  10. 10. modelo para determinar la magnitud de la transferencia de calor global en lechos empacados sujetos a gases fluyendo, es aquel que incorpora la conducción axial, la transmisión de calor entre la cama y el gas fluyente, y el efecto de transmisión en la conducción.  Usados con biocatalizadores inmóviles o en forma de partículas.  Normalmente un tubo vertical empacado con partículas de catalizador.  Se puede alimentar de cultivo tanto por la parte superior como inferior de la columna.  Forma una fase liquida continua entre las partículas.  Su desgaste de sus partículas es menor. El lecho empacado es un sistema termodinámico compacto, atravesado por un flujo de gas. Este sistema termodinámico se conforma de partículas sólidas, con propiedades físicas y químicas similares. El flujo de gas, a través del lecho empacado es relevante en los procesos industriales, que realizan transferencia y almacenamiento de energía térmica. Estos sistemas, empiezan con una temperatura inicial, posteriormente, en el proceso de transferencia de calor entre el lecho y el gas dará como resultado la variación de la temperatura en el lecho. Los lechos empacados son sistemas térmicos que tienen varias aplicaciones: Industriales, agrícolas, filtración, etc. Clasificación de los lechos empacados, por su conformación estructural Los lechos empacados se clasifican de acuerdo a las características físicas en: • Lechos empacados rellenos • Lechos empacados porosos Lecho empacado relleno. Este tipo de lecho se conforma de partículas sólidas, homogéneas, por ejemplo: pilas de rocas, filtros de arena, cigarrillos, columnas de absorción. Las columnas de absorción se rellenan normalmente con objetos cerámicos, de plástico o metálicos de formas especiales; tales como: anillos que tienen una gran área superficial y una elevada fracción de huecos; por tanto, presentan una baja resistencia al flujo.
  11. 11. Lecho empacado poroso Este tipo de lecho se conforma con materiales porosos, similares a las estructuras preparadas; tales como: partículas de alúmina sinterizadas, esponjas de espuma de poliuretano, colchones .de espuma de caucho, etc. Métodos indirectos alternativos para determinar la longitud característica de las partículas del lecho empacado. El método consiste en pesar una cantidad conocida de partículas; luego se obtiene el volumen total al granel de esta cantidad de partículas en consecuencia se obtiene el diámetro promedio por deducción geométrica. La técnica de desplazamiento del fluido para encontrar el volumen de masa de una cantidad de partículas se describe a continuación: En un recipiente lleno con liquido no volátil se vierten las partículas y el volumen del líquido desalojado, representa el volumen de las partículas en el recipiente, excepto en el caso de que las partículas sean porosas o tengan gran poder de absorción. Características En los lechos empacados los fluidos pasan a través de canales perdiendo energía la cual se manifiesta en forma de una caída de presión. Existen varias expresiones para determinar las pérdidas de presión a través de un lecho empacado cuando las partículas permanecen inmóviles, es decir, no ha llegado al punto de un lecho fluidizado. Las expresiones que pueden ser tomadas en cuenta son:  Las partículas están dispersas al azar.  Los efectos de rugosidad son despreciables.  Todas las partículas tienen el mismo tamaño y forma.  Los efectos de la pared son despreciables.  El radio hidráulico medio tiene en cuenta las variaciones de la sección transversal  El frotamiento total por unidad de área de la pared es igual a la suma de las siguientes dos fuerzas  Fuerzas por frotamiento viscoso  Fuerzas por inercia
  12. 12. las expresiones utilizadas para determinar la caída de presión a través de un lecho son: ∆𝑃 𝐿 = 150 (1−𝜀)2 𝜀3 𝜇𝑣 (𝜙𝐷𝑝) 2 + 1.75(1−𝜀) 𝜀 𝜌𝑔𝑎𝑠 𝑣2 𝜙𝐷𝑝 Ecuación de Ergún En este punto es conveniente aclarar que:  la porosidad se define como: 𝜀 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠 + 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠) Si Re<20 entonces: ∆𝑃 𝐿 gc = 150(1−𝜀)2 𝜀3 𝜇𝑣 (𝜙𝐷𝑝 ) 2 Ecuación de Koseny Carman Si Re>1000 ∆𝑃 𝐿 = 1.75(1−𝜀) 𝜀 𝜌𝑔𝑎𝑠 𝑣2 𝜙𝐷𝑝 Ecuación de Blake Plumer Se puede notar que la ecuación de Ergún es la suma de las dos ecuaciones anteriores. La ecuación de Ergún es válida para un estado de transición entre un Reynolds mayor a 20 y menor a 1000. En estos casos se incluye un término DP el cual es utilizado para referirse al diámetro de la partícula en dado caso de que esta no se trate de una partícula esférica. La manera más útil para caracterizar la medida de las partículas, la cual en varios casos se trata de partículas irregulares en su forma y tamaño, es la esfericidad. Levenspiel definió la esfericidad como: 𝜙 = ( 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 · 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 · 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎 ) 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 Para obtener el volumen de una esfera es claro que obtener su volumen era sencillo, ya que la único que se debe tomar en cuenta es el diámetro de la esfera. Pero al momento de calcular el volumen de una figura irregular esto se complica. Cuando se tiene partículas con formas irregulares. 1. Para partículas grandes(d>1mm) Trabajando con un número conocido de partículas, al igual que conociendo su densidad, se puede conseguir su volumen ya que conocemos que la densidad es la relación entre la masa y el volumen. Así que conociendo la masa y la densidad concluimos que: 𝑉 = 𝑚 𝜌
  13. 13. Y asumiendo un diámetro de esfera equivalente al de la partícula se obtiene dicho diámetro equivalente: 𝑑 = √ 6𝑉 𝜋 3 Donde V es el volumen y d el diámetro de la partícula. A partir de estas medidas se calcula en primer lugar el diámetro equivalente de la esfera, definido como el diámetro de la esfera que tiene el mismo volumen de la partícula. 𝑑𝑒𝑠𝑓 = √ 6𝑉 𝜋 3 Entonces el diámetro de la partícula se define por la siguiente ecuación: 𝑑𝑝 = 𝜙 ∗ 𝑑𝑒𝑠𝑓 Usos de los lechos empacados. Los principales usos para este tipo de equipos son en las industrias químicas al tratarse de procesos donde se lleve a cabo la transferencia de masa. Estos tienen sus mayores aplicaciones en los procesos de:  Destilación  Absorción de gases  Extracción de líquido-liquido Un detalle importante para el uso de lechos empacados es que el empaque debe ser completamente inerte con respecto a los fluidos que se procesan. Pueden ser fabricado de cerámica, metales y plásticos, cada uno tiene su campo de aplicación. Son utilizados para aumentar el área de contacto entre fluidos y, así, aumentar su eficiencia. Las columnas empacadas no son utilizadas cuando los fluidos viajan a baja velocidad. También tienen preferencia sobre las columnas de platos cuando se utilizan fluidos corrosivos. Flujo en lechos fluidizado Un lecho fluidizado o lecho fluido es un fenómeno físico que ocurre cuando una cantidad de una sustancia sólida particulada se coloca en condiciones apropiadas para hacer que una mezcla sólida / fluido se comporte como un fluido. La fluidización es un atractivo método para secar muchos polvos o productos granulares húmedos. Cuando un fluido corre hacia arriba por un lecho empacado de partículas a bajas velocidades, las partículas permanecen estacionarias. Al aumentar la velocidad del fluido, la caída de presión aumenta de acuerdo con la ecuación de Ergún. Si sigue aumentando la velocidad, llegará un momento en que la fuerza de la caída de
  14. 14. presión por el área de corte transversal iguale a la fuerza gravitatoria sobre la masa de las partículas. Entonces las partículas empezarán a moverse, y éste es el principio de la fluidización, o fluidización mínima. La velocidad del fluido a la cual empieza la fluidización es la velocidad de fluidización mínima v’,f en m/s, basada en el corte transversal de la torre vacía (velocidad superficial). La relación entre la altura L del lecho y la porosidad E es como se indica para un lecho que tiene un área de corte transversal uniforme A. Puesto que el volumen LA(l - E) es igual al volumen total de los sólidos como si formaran una pieza, donde L, es la altura del lecho con porosidad s1 y L2 es la altura con porosidad ~2. Por lo tanto, Puesto que muchas veces se tienen partículas de forma irregular en el lecho, es más conveniente el tamaño de partícula y el factor de forma en las ecuaciones. Primero se sustituye el diámetro medio efectivo Dp por el término 0sDpdonde Dp ahora representa el tamaño de partícula de una esfera que tiene el mismo volumen que la partícula y I$~ es el factor de forma. Muchas veces el valor de Dp se aproxima usando el tamaño nominal obtenido en un análisis de criba. Entonces la ecuación para la caída de presión en un lecho empacado se convierte en: donde ∆L = L longitud del lecho en m. La ecuación ahora puede usarse mediante una pequeña extrapolación para los lechos empacados a fin de calcular la velocidad mínima de fluidización v’mfa la cual empieza la fluidización, sustituyendo vfmfp por v’, E por smfy L por L smfy, y combinando el resultado con la ecuación para dar: Si definimos el número de Reynolds como: la ecuación se convierte en:
  15. 15. Al sustituir en la ecuación, se obtiene la siguiente ecuación simplificada. Esta ecuación es válida para un intervalo de números de Reynolds de entre 0.001 y 4000, con una desviación promedio de ±25%. Si la velocidad del aire es mayor que la velocidad de arrastre, las partículas salen del reposo y el lecho se denomina lecho fluidizado.  Su operación en basada en un flujo ascendente pasando por el lecho empacado de partículas de tamaño y densidad especificas el cuales se expande debido al movimiento ascendente de las partículas.  Se utiliza en el tratamiento de residuos generalmente con arena o material que soporte la mezcla de las poblaciones microbianas.  Se utiliza en procesos de fabricación de cerveza o producción de vinagre por medio de organismos floculantes. Fluidización En el inicio de la fluidificación, la fuerza de gravedad iguala a la caída de presión Substituyendo en la ecuación de Ergún Multiplicando
  16. 16. Reemplazando Ref = ρ VsfDp/µ Velocidad de inundación en lechos empacados La velocidad del flujo límite, es la carga de inundación. La fase gaseosa no puede tener una velocidad cualquiera, tiene un máximo que es la velocidad de inundación. Esta velocidad es la velocidad del flujo de gas que tiende a un límite superior. Hay que tener en cuenta ya que si se trabaja a velocidades extremadamente altas puede provocar una inundación en la columna, de esta forma se suele trabajar con una velocidad sobre un valor del 50% de la velocidad de inundación. Las velocidades másicas del gas y del líquido influyen sobre la altura necesariadel relleno de tal manera que al aumentar esta velocidad disminuye la alturanecesaria de relleno. Por este motivo se debería trabajar con las velocidadesmáximas siempre y cuando no sea un problema importante el gasto económicoque producen las pérdidas de presión. El cálculo de la velocidad de inundación se realiza a partir del gráfico de Lobo,en el eje de abscisas se representa:
  17. 17. I en el eje de las ordenadas Dónde: L = Velocidad másica del líquido (kg/m 2 h) G = velocidad másica del gas (kg/m 2 h). ρG, ρL = densidad del gas y del líquido (Kg/m 3) µL = viscosidad del líquido (centipoises). G = aceleración de l G = aceleración de la gravedad (1,27·108 m/h a gravedad (1,27·108 m/h2). V = velocidad lineal del gas (m/s). ap./Є3 = superficie específica de relleno (m2 /m3), sus valores son conocidos según los diferentes tipos de relleno.
  18. 18. https://ddd.uab.cat/pub/tfg/2018/199195/TFG_MOA_part04.pdf https://ddd.uab.cat/pub/tfg/2016/148700/TFG_VamIndustry_v04.pdf https://hidrocucuta.com/tipos-de-valvulas-clasificacion-y-sus-funciones/ https://www.caloryfrio.com/sanitarios/tuberias-accesorios/que-es-una-valvula-y- para-que-sirve.html https://intech- gmbh.es/pipelines_calc_and_select/#:~:text=Habitualmente%2C%20la%20selecci %C3%B3n%20de%20tubos,y%20los%20gastos%20en%20operaci%C3%B3n. http://www.lis.edu.es/uploads/9a1e3fcb_8a38_4e17_accc_8a6bcf97ae14.pdf https://www.academia.edu/31106669/Tuberias_y_sus_Aplicaciones https://es.scribd.com/presentation/380621357/Lechos-Empacados#download https://es.scribd.com/document/360032283/LECHOS-EMPACADOS https://dokumen.tips/documents/lecho-fluidiado.html Tuberías, Accesorios, Bombas y Compresores, Producción de ácido fórmico, Curso 2015-2016, Tutor: RafaelBosch, libro: TFG_AFOR_v04.

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