El documento presenta la información de un equipo de trabajo compuesto por 7 integrantes y describe conceptos clave relacionados con la dinámica de platos en columnas de destilación como la inundación, el arrastre, la eficiencia, las aberturas de las ranuras, la caída de presión por plato y otros parámetros importantes para el diseño de platos como la altura de liquido en la bajante y el tiempo de residencia. Se explican las ecuaciones y factores necesarios para calcular la capacidad máxima de vapor y otros valores de diseño.

1. EQUIPO 2
INTEGRANTES:
 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. 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.  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. 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. 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. 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. COEFICIENTE DE DISTRIBUCION DE
VAPOR
 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. 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. 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.

12. 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)

13. 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

14. Usando el valor de la distancia entre platos de 61
cm y mediante:
FIGURA 18
PÁG. 35
Obtenemos el parámetro de capacidad:

15. FIGURA 18 PAGINA 35

16. Corrigiendo Csb gráf. Por el % de área perforada
mediante:
TABLA 15
PÁG.82
0.10 ó mayor 1.00
0.08 0.9
0.06 0.8

17. Y por tensión superficial mediante la
ECUACIÓN 11
PÁG. 36
Cbs inundación= 0.1012 m
s

18. De la Tabla 15 con el dato de:
Por lo que:
Se conserva el mismo valor de:

19. 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

20. Calculo de la Un de operación
Gasto máximo de vapor
Un operación= 0.7039 m
s

21. % de inundación
Ecuación 12
Pág. 36
MAXIMO DEL % DE INUNDACION=85%

22. 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:

23. Donde
Ѱ: Relación de Arrastre
Em: Eficiencia seca de Murphy
EH: Eficiencia húmeda
Nota:
Consideramos que la Em es aprox. de 0.7
El arrastre fraccional máximo económicamente
permitido es de 0.15
Para la relación de arrastre (Ѱ), vamos a la gráfica 19
página 38.

24. Gráfica 19. Arrastre
para platos de cachuchas
Estando en función de:

25. Sustituyendo valores para obtener el valor de la
eficiencia húmeda de la columna:

26. Capacidad máxima para el manejo del vapor:
Ecuación 18, página 38
Donde :
Ar= Área de las ranuras / plato
Cr = Área que depende de la forma de la ranura
Basándonos en la tabla 8, página 39:
R= 0.5
Cr= 0.141

27.  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.

28. % del flujo máximo de vapor:
Ecuación 19, página 39

29. Usando la figura 20, página 40
La 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

30. Es la suma de las cabezas de líquido en el plato, más la
caída de presión, más la caída de presión del vapor al fluir
por las cachuchas. La caída de presión permisible está
dada 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 la
cachucha

31. a) Sello estático
Valores recomendables de sello estático varían de 1.27 a 3.5 cm
Con marcada preferencia de 2.54 cm
hse= 2.54 cm
b) Altura del líquido sobre el vertedero
Mediante 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.

32. c) Gradiente hidráulico
Es la diferencia de alturas del líquido a la entrada del plato y a la salida del
mismo, producida por la caída de presión que experimenta el líquido al cruzar por la zona
de 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

33. 3) Cálculo de la altura del líquido en el plato (hl).
Ecuación 24, página 47

34. 4) Cálculo del gradiente hidráulico no corregido por el flujo de vapor
Conociendo el espaciado de cachucha, mediante la figura 22-25, obtener el gradiente “no
corregido 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 de
cachuchas por hilera, y un espaciado de cachucha del 25%; γ=0.25
A una hl=12.08cm  Con grafica 1 de la página 43

35. 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

36. De la figura 26 pagina 40 obtenemos Cv.
Cv=0.98

37. 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

38. 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.

39. 4)Tomar altura del anillo de 1.27 para entrar a graficas de gradiente hidráulico no corregido de
cachuchas 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

40. CUARTA 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=13.381cm  Con grafica 1 de la página 43

41. 5)Gradiente no corregido a través de todo el plato.
6) Gradiente corregido.
7) Si la

42. QUINTA 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=13.161cm  Con grafica 1 de la página 43

43. 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

44. I) Caída de presión a través del elevador área de retorno y área anular. Ecuación 27, pag.48
Obtener 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

45. Con la relación área anular entre área del elevador leer Kc de la figura 27 de la pagina 48.
Kc=14.4

46. II) Caída de presión a través de las ranuras.
hr=2.52cm
Es apróximadamente igual a la abertura de las ranuras
Ecuación 28, página 49
Caída de presión total a través del plato.
Ecuación 29, página 49

47. Ecuación 30 página 49
NOTA: Para que haya una buena distribución del vapor el valor de Rdv máximo
permisible es de 0.5

48. El área de la bajante central se disminuye para mejorar el coeficiente de
distribución del vapor, pero el número de cachuchas se ve afectado

49. La capacidad máxima de manejo de vapor de las ranuras está dada
por:
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

50. La siguiente relación define el porcentaje de
carga a la que trabajan las ranuras
expresado como una fracción del flujo
máximo 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.

52. Con el % de flujo máx se obtiene la abertura
de las ranuras con ayuda de la figura 20
desarrollada por Bolles a partir de los
trabajos de Roger y Thiele y de Winn.

53. a) Sello estático de las ranuras
Es la diferencia de niveles entre la parte superior de las ranuras y la altura del
Vertedero de salida.
Valores recomendables de sello estático varían de = 1.27 a 3.5 cm

54. b) Altura del líquido
sobre el vertedero
Se calcula mediante la fórmula de Francis para vertederos
rectos
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.

55. c) Gradiente hidráulico.
Ec.23-pag.42
1) 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/min
2) Suponer un valor de gradiente (Δsup ) tentativo comprendido entre 2.5 a 5 cm

56. 3) Calcular la altura media del líquido (hl).
Ec.24-pag.47

61. En los cálculos de caída de presión por plato, el cálculo
del gradiente hidráulico no se ve afectado, por lo que
Δ=2.54cm
•Caída de presión por las ranuras

62. •Coeficiente de distribución del vapor

63. SELLO DINÁMICO DE LAS
RANURAS

64. 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

65. 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

66. •Caída de presión bajo la mampara

67. Altura del líquido en la
bajante
Ec. 33 pág. 51
Hb = hv + hsv + Δ + hbm + ht

68. Tiempo de residencia del
líquido en la bajante
 Ec. 34, 35 pág. 51

69.  El tiempo mínimo que debe permanecer es
de 3 segundos para sistemas que forman
poca espuma y de 5 para sistemas
espumosos.