Este documento presenta los fundamentos teóricos y cálculos para determinar el número de platos teóricos en una torre de destilación fraccionada usando los métodos de Cabe-Thiele y Poncho Savarit. Se describe brevemente el proceso de destilación y diferentes tipos. Luego, se muestran los cálculos para una mezcla de etanol-agua, determinando que el método de Cabe-Thiele predice 10 platos más 1 calderín, mientras que el método de Poncho Savarit predice una concentración de destilado de 0

1. UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA
ING. QUIMICA
LABORATORIO #1
DETERMINACION DEL NÚMERO DE PLATOS TEORICOS
1. INTRODUCCIÓN:
La destilación es la operación de separar, mediante evaporización y condensación, los
diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una
mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya
que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en
función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.
2. OBJETIVOS:
 Determinar el número de platos teóricos de la torre de destilación por el método de
Cabe- Thiele y Poncho Savarit.
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS:
TIPOS DE DESTILACION:
Destilación simple
La destilación simple o destilación sencilla es una operación donde los vapores producidos son
inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los enfría [condensación (física)] de
modo que el destilado no resulta puro. Su composición será diferente a la composición de los
vapores a la presión y temperatura del separador y pueden ser calculadas por la ley de Raoult.
En esta operación se pueden separar sustancias con una diferencia entre 100 y 200 grados
Celsius, ya que si esta diferencia es menor, se corre el riesgo de crear azeótropos. Al momento
de efectuar una destilación simple se debe recordar colocar la entrada de agua por la parte de
arriba del refrigerante para que de esta manera se llene por completo. También se utiliza para
separar un sólido disuelto en un líquido o 2 líquidos que tengan una diferencia mayor de 50°C
en el punto de ebullición.
Destilación fraccionada
La destilación fraccionada de alcohol etílico es una variante de la destilación simple que se
emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con puntos de ebullición cercanos.
La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de
fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden, junto con el
líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos". Esto facilita el
intercambio de calor entre los vapores (que lo ceden) y los líquidos (que lo reciben).
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Destilación al vacío
La destilación al vacío consiste en generar un vacío parcial por dentro del sistema de destilación
para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullición normal. Este tipo de destilación se
utiliza para purificar sustancias inestables por ejemplo las vitaminas.
Lo importante en esta destilación es que al crear un vacío en el sistema se puede reducir el punto
de ebullición de la substancia casi a la mitad.
En el caso de la industria del petróleo es la operación complementaria de destilación del crudo
procesado en la unidad de destilación atmosférica, que no se vaporiza y sale por la parte inferior
de la columna de destilación atmosférica. El vaporizado de todo el crudo a la presión
atmosférica necesitaría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química
y eso, en esta fase del refino de petróleo, es indeseable.
El residuo atmosférico o crudo reducido procedente del fondo de la columna de destilación
atmosférica, se bombea a la unidad de destilación a vacío, se calienta generalmente en un horno
a una temperatura inferior a los 400 °C, similar a la temperatura que se alcanza en la fase de
destilación atmosférica, y se introduce en la columna de destilación. Esta columna trabaja a
vacío, con una presión absoluta de unos 20 mm de Hg, por lo que se vuelve a producir una
vaporización de productos por efecto de la disminución de la presión, pudiendo extraerle más
productos ligeros sin descomponer su estructura molecular.
En la unidad de vacío se obtienen solo tres tipos de productos:
Gas Oil Ligero de vacío (GOL).
Gas Oil Pesado de vacío (GOP).
Residuo de vacío.
Los dos primeros, GOL y GOP, se utilizan como alimentación a la unidad de craqueo catalítico
después de desulfurarse en una unidad de hidrodesulfuración (HDS).
El producto del fondo, residuo de vacío, se utiliza principalmente para alimentar a unidades de
craqueo térmico, donde se vuelven a producir más productos ligeros y el fondo se dedica a
producir fuel oil, o para alimentar a la unidad de producción de coque.
TIPOS DE COLUMNAS DE DESTILACION:
COLUMNAS DE PLATOS
En las columnas de platos la operación se lleva a cabo en etapas. El plato va a proporcionar una
mezcla íntima entre las corrientes de líquido y vapor. El líquido pasa de un plato a otro por
gravedad en sentido descendente, mientras que el vapor fluye en sentido ascendente a través de
las ranuras de cada plato, burbujeando a través del líquido.
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Al plato se le exige que sea capaz de tratar las cantidades adecuadas de líquido y vapor sin una
inundación o un arrastre excesivos, que sea estable en su funcionamiento y resulte relativamente
simple en cuanto a instalación y mantenimiento. También es importante conseguir que la caída
de presión en el plato sea mínima.
El número de platos necesarios para efectuar una separación dada vendrá determinado por
distintos factores, que se analizarán a continuación. Por lo general cuanto mayor sea el número
de platos de la torre, mayor será la separación conseguida.
Se pueden encontrar diferentes tipos de platos:
- Platos de campanas de barboteo: ha sido el plato más ampliamente utilizado, las campanas
están colocadas sobre unos conductos de subida.
- Platos perforados: su construcción es mucho más sencilla, requiriendo la perforación de
pequeños agujeros en la bandeja.
- Platos de válvulas: es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos
perforados. La construcción es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una
válvula que se eleva ante el paso del vapor.
COLUMNAS DE RELLENO
En las columnas de relleno la operación de transferencia de masa se lleva a cabo de manera
continua. La función principal del relleno consiste en aumentar la superficie de contacto entre el
líquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto mejorar la eficacia. A medida que
aumenta el tamaño del relleno disminuye la eficiencia de la transferencia de materia y aumenta
la pérdida de carga, por tanto para determinar el tamaño óptimo de relleno habrá que llegar a un
compromiso entre estos dos factores.
La selección del material de relleno se basa en criterios como resistencia a la corrosión,
resistencia mecánica, resistencia térmica y características de mojado. Además, es necesario
disponer un distribuidor de líquido en la parte superior de la columna para asegurar que el
líquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.
Se tienen varios tipos de relleno:
- Al azar: este tipo de relleno es bastante económico y suelen ser de materiales resistentes a la
corrosión (metálicos, cerámicos o de plástico). Los rellenos más empleados eran los anillos
Rashig y las sillas o monturas Berl, pero ahora han sido reemplazados por otros más eficientes
como los anillos Pall, las monturas Intalox y los anillos Bialecki.
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- Estructurado: es bastante más caro por unidad de volumen que el relleno al azar, pero ofrece
mucha menos pérdida de carga por etapa y tiene mayor eficiencia y capacidad.
4. PROCEDIMIENTO:
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5. ESQUEMA:
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D=?
XD=0,92
F= 22lts =20,684Kg
XF = 0,3
tF=19ºC = 66,2ºF
W=?
XW = 0,25
tW =68º C = 154,4ºF
6. CÁLCULOS Y TABULACIÓN DE DATOS:
7 lts C2H5OH
15 lts H2O
22 lts de solución
5,684 kg C2H5OH
15 kg H2O
20,684kg de solución
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METODO DE CABE-THIELE:
Balance global:
Balance para el soluto:
Ecu. 1 en la Ecu. 2:
W
RELACION DE LA SOLUCION PREPARADA:
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1
0.9
0.8
0.7
VAPOR Y, (FRACCION MOLAR)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
LIQUIDO , X (FRACCION MOLAR)
De la grafica Ymin = 0,41
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10. UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO
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Por el método de Cabe – Theile el relujo son constante:
Reflujo de operación:
Si:
Entonces:
10

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1
0.9
0.8
0.7
VAPOR Y, (FRACCION MOLAR)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
LIQUIDO , X (FRACCION MOLAR)
De la grafica se obtiene los números de platos teóricos:
10 platos + 1 calderin
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METODO DE PONCHO SAVARIT:
7 lts C2H5OH
15 lts H2O
22 lts de solución
Balance global:
Balance para el soluto:
Ecu. 1 en la Ecu. 2:
W
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Determinación de la concentración:
La concentración del destilado: XD= 0,30 la concentración del residuo: XF=0,25
7. OBSERVACIÓN:
La concentración del residuo se lo determino con el alcoholímetro, cuyo resultado era mayor
a la concentración de la alimentación, por lo tanto asumimos una concentración de 0,25 para
el residuo.
8. CONCLUSIÓN:
Se determino los números de platos teóricos por el método de Mabe-Thiele y también por el
método de Poncho Savarit para una mezcla de etanol-agua.
9. BIBLIOGRAFÍA:
 Operación de separación por etapas de equilibrio de ingeniería química, Autor E. J. –
HENLEY – J. D. SAEDER, Editorial REVERTE, S.A.
 Operaciones unitarias en ingeniería química, Autor Warren L. McMabe- Julian C.
Smith.
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