EFICACIA DE PLATO
| El cálculo de los requerimientos de cada etapa teórica se ha realizado asumiendo que las fases se encontraban en equilibrio. Es bastante razonable suponer que las corrientes que abandonan una etapa están a la misma temperatura, siempre que ésta no varíe en gran medida de una etapa a otra. Sin embargo la suposición de equilibrio aplicada a la transferencia de materia no es siempre adecuada ya que la fracción molar de vapor, y, de la corriente que sale de una etapa no está relacionada con la fracción molar de líquido, x, simplemente por la constante K; van a entrar en juego otros factores como las condiciones de operación. | |
| Como consecuencia de lo aquí expuesto el número de platos real y el teórico ya no van a ser coincidentes. Es necesario introducir el concepto de la eficacia de plato. | |
| Se comprueba que la eficacia global de una columna es: | |
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E0
= Nt / Na
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donde Nt es el número de etapas de equilibrio teóricas calculadas |
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| Para determinar la eficacia se debe tener en cuenta que ésta es función de: | |
| - diseño del plato | |
| - propiedades del fluido | |
| - modelo de flujo | |
| Si los platos están bien diseñados y la velocidad de flujo está próxima al límite de capacidad, entonces E0 depende principalmente de las propiedades físicas de los fluidos. | |
| En el caso de una destilación binaria, sobre todo si se tienen mezclas cuyos componentes poseen puntos de ebullición próximos, la viscosidad del líquido es baja por lo que la eficiencia de la etapa a menudo supera el 70% e incluso el 100%, en columnas de grandes diámetros y con flujo cruzado. Sin embargo si se trata de una absorción de hidrocarburos la eficiencia de la etapa suele ser inferior al 50%. | |
| Se suelen seguir los siguientes métodos para estimar la eficacia de una determinada columna: | |
| 1. Por comparación con datos de columnas que se encuentren en operación en plantas industriales y que contengan los mismos sistemas o similares. | |
| 2. Usando modelos empíricos obtenidos a partir de los datos anteriores. | |
| En cuanto a las correlaciones empíricas obtenidas, éstas son distintas dependiendo si se trata de una columna de destilación o de absorción. | |
| 3. Usando modelos semiteóricos basados en tasas de transferencia de calor y de materia. | |
| Uno de los modelos más ampliamente extendidos es el de Murphree que hace uso de la siguiente expresión para calcular la eficacia: | |
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| donde EMV es la eficacia Murphree para el vapor en la etapa n e y* es la composición del vapor en equilibrio con el líquido que abandona la etapa n | |
| 4. Escalando los datos obtenidos en columnas piloto o en laboratorio. | |
| En cuanto a la eficacia dentro de un mismo plato se considera que la operación de éste es lo suficientemente eficiente elevada siempre que: | |
| - el goteo sea pequeño en comparación con el líquido que cae por el vertedero | |
| - el arrastre de líquido por el gas no sea excesivo | |
| - la altura de la espuma en la bajante sea inferior a la separación entre los platos | |
| Observando el siguiente gráfico se deduce cual es la zona óptima de operación de un plato. | |
| A partir de lo calculado anteriormente para deducir la pérdida de carga en un plato, se comprueba si aparece o no goteo. Por tanto para prevenir este hecho es necesario para toda el área activa que: | |
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| Para calcular la fracción de líquido que es arrastrada por el vapor, definida como: | |
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| se suele emplear la correlación de Fair. | |
| El efecto del arrastre se ve reflejado en el cálculo de la eficacia Murphree: | |
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| Cuanto mayor es el valor de EMV mayor es el efecto del arrastre. |
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