SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

Procesos de separación II
Profesor: ALEJANDRE
SANCHEZ, ELIEZER
Trabajo final
Sistema alcanfor-undecano
25/06/2021

ALUMNOS:
 Ivan Alberto Quintero Silva
 Erick Guadalupe Mendoza Arriola
 Elvia Monserrath Rodriguez Alejo
 Alejandra Gonzalez Jimenez
 Jose de Jesus Martinez Gomez

1
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

Para analizar
Realice el diseño y los cálculos para una columna de destilación de platos perforados
que incluye todos sus equipos de apoyo (re boiler, condensador e intercambiador de
calor) y los equipos de almacenamiento (tanque de alimentación (48 horas de flujo),
tanque de fondos, tanque de destilado) y equipos de servicios (bombas), el diseño y
los cálculos debe de contener los siguientes puntos:

2
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

3
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

ALCANFOR
𝑪𝟏𝟎 𝑯𝟏𝟔 𝑶
Masa molar: 𝟏𝟓𝟐. 𝟐𝟑𝒈𝒓⁄𝒎𝒐𝒍
Punto de ebullición: 209 °𝑐
Densidad: 990 𝑘𝑔⁄𝑚3

𝑪𝒑 𝒈𝒂𝒔
𝐶𝑝𝑔𝑎𝑠 = 𝐴 + 𝐵𝑇 + 𝐶𝑇 2 + 𝐷𝑇 3 + 𝐸𝑇 4
𝐶𝑝𝑔𝑎𝑠 = −145.746 + (1.3060𝑥100 )(482.15) + (−9.5043𝑥10−4 )(482.15)2 +
(3.282𝑥10−7 )(482.15)3 + (−3.9497𝑥10−11 )(482.15)4
𝐶𝑝𝑔𝑎𝑠 = 288.52 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 ∙ 𝑘

𝑪𝒑 𝑳í𝒖𝒊𝒅𝒐
𝐶𝑝𝑙𝑖𝑞 = −9.18198 + (7.25532𝑥100 )(482.15) +
(−1.447𝑥10−2 )(482.15)2 +)1.0320𝑥10−5 )(482.15)3
𝐽
𝐶𝑝𝑙𝑖𝑞 = 1281.399 ⁄𝑚𝑜𝑙 ∙ 𝑘

UNDECANO
𝐶11 𝐻24
𝑔𝑟
Masa molar: 156.31 ⁄𝑚𝑜𝑙
Punto de ebullición: 196 °𝑐
𝑔
Densidad: 74 ⁄𝑐𝑚3
𝑪𝒑 𝒈𝒂𝒔
𝐶𝑝𝑔𝑎𝑠 = 125.212 + (3.1401𝑥10−1 )(469.15)+)7.913𝑥10−4 )(469.15)2 +
(−9.1410𝑥10−7 )(469.15)3 + (2.7568𝑥10−10 )(469.15)4
𝐽
𝐶𝑝𝑔𝑎𝑠 = 365.66 ⁄𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝑘

𝐶𝑝 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜
𝐶𝑝 𝐿𝑖𝑞 = 94.169 + (1.7806𝑥100 )(469.15) + (−4.6303𝑥10−3 )(469.15)2 +
(4.4675𝑥10−6 )(469.15)3
𝐽
𝐶𝑝𝑙𝑖𝑞 = 423.348 ⁄𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝑘

4
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

5
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

TEMPERATURA P (Hgmm) Alcanfor P (Hgmm) Undecano °K p sin. Des. p2 sin. Des. Xa Ya

196 935.775779 760.3216779 469.15 2.97117178 2.88099737 4.32978379 2.66559658
196.5 947.3917532 769.6927128 469.65 2.9765962 2.88631737 4.22234856 2.6317225
197 959.0077274 779.1548128 470.15 2.98187213 2.89162376 4.11664556 2.59759828
197.5 970.6237016 788.7086051 470.65 2.98719939 2.89691653 4.01263754 2.56321918
198 982.9048997 798.3547192 471.15 2.99251145 2.9021959 3.91029301 2.528583
198.5 994.9663626 808.093787 471.65 2.9978084 2.90746177 3.809581 2.49368747
199 1007.141033 817.9264427 472.15 3.00309029 2.91271425 3.71046206 2.45852539
199.5 1019.4295 827.8533231 472.65 3.0083572 2.9179534 3.61290579 2.42309391
200 1031.832459 837.8750671 473.15 3.01360919 2.92317927 3.51688031 2.38738898
200.5 1044.350609 847.9923161 473.65 3.01884632 2.92839192 3.42253448 2.35140657
201 1056.984648 858.2057138 474.15 3.02406868 2.9335914 3.32929788 2.3151426
201.5 1069.735277 868.5159064 474.65 3.02927632 2.93877778 3.2376808 2.278593
202 1082.603199 878.9235424 475.15 3.03446931 2.9439511 3.14747417 2.24175369
202.5 1095.589116 889.4292727 475.65 3.03964771 2.9411142 3.05864963 2.20462055
203 1108.693735 900.0337506 476.15 3.04481159 2.9542588 2.97117942 2.16718948
203.5 1121.917762 910.7376317 476.65 3.04996102 2.95939328 2.88503643 2.12945632
204 1135.261907 921.5415742 477.15 3.05509607 2.96451493 2.80019416 2.09141695
204.5 1148.726879 932.4462384 477.65 3.06021678 2.9696238 2.7166267 2.05306718
205 1162.31339 943.4522873 478.15 3.06532324 2.97471994 2.63430872 2.01440283
205.5 1176.022155 954.5603861 478.65 3.0704155 2.97980341 2.55321547 1.97541971
206 1189.853887 965.7712025 479.15 3.07549363 2.98497425 2.47332273 1.93611359
206.5 1203.809305 977.0854065 479.65 3.0805577 2.98993253 2.39460682 1.89638025
207 1217.889125 988.5036706 480.15 3.08560775 2.99497829 2.3170446 1.85651541
207.5 1232.094068 1000.02667 480.65 3.09064387 3.00001158 2.24061343 1.81621482
208 1246.424856 1011.655081 481.15 3.0956661 3.00503247 2.16529117 1.77557416
208.5 1260.882211 1023.389585 481.65 3.10067452 3.0100401 2.09105615 1.73458914
209 1275.466858 1035.230862 482.15 3.10566918 3.01503721 2.01788719 1.69325541

𝑝 𝐵
𝑙𝑜𝑔10 = 𝐴 + + 𝐶𝑙𝑜𝑔10 𝑇 + 𝐷𝑇 + 𝐸𝑇 2 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
𝑇

DATOS DEL SISTEMA

kg⁄
F = 10,000 hr
XF = 0.38
XD = 0.95
XW = 0.09
L
= 0.89
V
TF = 140°c

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BALANCE DE MATERIA
𝑃𝑚𝑚 = (156.31)(0.5) + (152.23)(0.5) = 154.27
𝐹 = (10,000)(1⁄154.27) = 64.82 𝑘𝑚𝑜𝑙 ⁄ℎ𝑟
𝐹 =𝐷+𝑊
64.32 = 𝐷 + 𝑊(1)

BALANCE DE COMPONENTE VOLÁTIL

𝐹𝑋 𝐹 = 𝐷𝑋 + 𝐷 + 𝑊 × 𝑊
(0.38)(64.82) = (0.95)𝐷 + (0.09)𝑊
24.63 = 0.95𝐷 + 0.09𝑊 (2)
64.82 = 𝐷 + 𝑊
89.45 = 1.95𝐷 + 1.09𝑊 (3)
(−1.09)(64.82 = 𝐷 + 𝑊 (1)
18.796 = 0.85𝐷
18.796
𝐷= = 22.08
0.85
𝑊 = 64.82 − 22.08
𝑊 = 42.74
LINEA DE ALIMENTACIÓN
𝑞
𝑚𝑞 =
𝑞−1
(𝐻𝑣 − 𝐻1 ) + (𝐶𝑝1𝑚 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐹 ))
𝑞=
𝐻𝑉 − 𝐻𝐿

ENTALPÍA LÍQUIDA
𝐇𝐋 = 𝐗 𝐀 𝐂𝐏𝐀 𝚫𝐓 + (𝟏 − 𝐗 𝐀 )𝐂𝐏𝐁 𝚫𝐓 + 𝐇𝐦
HL = (0.45)(288.52)(93.86 − 50°c) + (1 − 0.45)(365.66)(93.86 − 50)
J
HL = 14515.33
Kmol

ENTALPÍA DE VAPOR
𝐻𝑉 = (𝑌𝐴 (𝐶𝑃𝐴 Δ𝑇 − 𝜆𝐴 )) + (1 − 𝑌𝐴 )(𝐶𝑃𝐵 Δ𝑇 + 𝜆𝐵 ) + Δ𝐻𝑚
𝐻𝑉 = (0.66)((288.52)(93.86 − 50) + (30820))(+(1 − 0.66)((138)(93.86 − 50) +
33330
𝐾𝐽
𝐻𝑉 = 94059.247
𝐾𝑚𝑜𝑙

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Cp LÍQUIDO DE LA MEZCLA
𝐶𝑝𝑙 = (1281.399)(0.5) + (423.348)(0.5)
𝐾𝐽
𝐶𝑝𝑙 = 852.3735 ⁄𝐾𝑚𝑜𝑙
(𝐻𝑉 − 𝐻𝐿 ) + (𝐶𝑝𝑙𝑚 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐹 ))
𝑞=
𝐻𝑉 − 𝐻𝐿
(94059.42 − 14515.33) + (852.3735)(93.86 − 54)
𝑞=
(94059.42 − 14515.33)
27519.5582
𝑞=
25632.91
𝑞 = 1.074
9 1.074
𝑚𝑞 = = = 14.51
𝑞 − 1 1.074 − 1
𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑔(𝑚𝑞 )
𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑔(14.51) = 86.0575°

PUNTO DE ENTIQUECIMIENTO
𝑽𝒏+𝟏 = 𝑯𝑽𝒏+𝟏 = 𝑳𝒏 𝒉𝒍𝒏 + 𝑫𝒉𝒍𝑫
𝑄𝐷 = 𝑉1 𝐻𝑉 − 𝐿ℎ𝐼𝐷 − 𝐷ℎ𝑙𝐷 (𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜)
𝐷ℎ𝑙𝐷 + 𝑄𝐷
𝑄1 = (𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜)
𝐷

ENTALPÍA LÍQUIDA DEL DESTILADO

𝒉𝑳𝑫 = 𝑿𝑫 𝑪𝑷𝑨 𝚫𝑻 + (𝟏 − 𝑿𝑫 )𝑪𝑷𝑩 𝚫𝑻 + 𝚫𝑯𝒎
ℎ𝑙𝐷 = (0.95)(288.52)(141.2) + (1 − 0.95)(365.66)(141.140) + 0
𝐾𝐽
ℎ𝑙𝐷 = 548.30 ⁄𝐾𝑚𝑜𝑙

ENTALPÍA DE VAPOR DESTILADO

𝐻𝑉𝐷 = (𝑌𝐴 ((𝐶𝑃𝐴 Δ𝑇 + 𝜆𝐴 )) + (1 − 𝑌𝐴 )(𝐶𝑃𝐵 Δ𝑇 + 𝜆𝐵 ) + ΔH𝑚
𝐻𝑉𝐷 = (0.96(288.52)(1.2) + 30820) + (1 − 0.96)(365.66)(1.2) + 33330 + 0
𝐻𝑉𝐷 = 64657.89

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MOLES DE LÍQUIDO (L)

𝑳⁄ = 𝟖. 𝟎𝟗
𝑫
𝑫 = 𝟐𝟐. 𝟎𝟖
𝑳
= 𝟎. 𝟖𝟗
𝑽
𝑳
= 𝟎. 𝟖𝟗
𝑳 + 𝟐𝟐. 𝟎𝟖
𝑳 = (𝟎. 𝟖𝟗𝑳) + 𝟏𝟗. 𝟔𝟓𝟏𝟐
𝐿 − 0.89𝐿 = 19.6512
0.11𝐿 = 19.6512
19.6512
𝐿=
0.11
𝐿 = 178.64

MOLES DE VAPOR
𝑉 =𝐿+𝐷
𝑉 = 𝐿 + 22.08
𝑉 = 178.64 + 22.08
𝑉 = 200.72 𝐾𝑚𝑜𝑙⁄ℎ

DISEÑO DE LA COLUMNA
𝟒𝑽 (𝟐𝟐. 𝟎𝟒)𝑻/𝟕𝟔𝟎
𝑫=√
𝟑𝟔𝟎𝟎𝝅𝑼𝑷(𝟐𝟕𝟑)

DIÁMETRO DE LA COLUMNA
𝑷𝑳 − 𝑷𝑽
𝑼 = 𝑲√
𝑷𝑳

Donde 𝐾 es el factor de la película

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Distancia entre Altura de la película liquida 𝐾

platos (m)
12.5 mm 25 mm 50 mm
15 0.06-0.12
30 0.28-0.35 0.30-0.28 0.15-0.2
60 0.55 0.5 0.48
90 0.61 0.59 0.57

*Suponiendo una separación entre platos de 30 cm y una altura de la película de 12.5

mm se calcula del diámetro de la película donde 𝐾 = 0.35
𝑃𝐿 − 𝑃𝑉
𝑈 = 𝐾√
𝑃𝐿

931.7632 − 5.1303
𝑈 = 0.35√ = 0.34903
931.7632

CALCULO DE DIÁMETRO

𝒀𝑨 𝑷 (𝟎. 𝟕𝟎𝟐𝟗)(𝟕𝟔𝟎)
𝑷°𝑨 = = = 𝟏𝟎𝟐𝟕. 𝟑𝟏𝟓𝟑 𝒎𝒎𝑯𝒈
𝑿𝑨 𝟎. 𝟓
𝑽𝟏 = 𝟐𝟒𝟖. 𝟒𝟏𝟔𝟔 𝑲𝒎𝒐𝒍⁄𝒉

𝟒𝑽 (𝟐𝟐. 𝟎𝟒)𝑻/𝟕𝟔𝟎
𝑫=√
𝟑𝟔𝟎𝟎𝝅𝑼𝑷(𝟐𝟕𝟑)

𝟒𝑽 (𝟐𝟒𝟖. 𝟒𝟏𝟔𝟔)(𝟐𝟐. 𝟒)(𝟏𝟖𝟔𝟖)(𝟕𝟔𝟎)

𝑫=√ = 𝟏. 𝟔𝟖𝟗𝟒𝒎
𝟑𝟔𝟎𝟎𝝅(𝟎. 𝟑𝟒𝟎𝟑)(𝟏𝟎𝟐𝟕. 𝟑𝟏𝟓𝟑)(𝟐𝟕𝟑)

**Dado que no se cumplen las condiciones, vamos a calcular de nuevo

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𝟒(𝟐𝟒𝟖.𝟒𝟏𝟔𝟔)(𝟐𝟐.𝟒))𝟏𝟖𝟔.𝟖)(𝟕𝟔𝟎)
𝑫=√ = 𝟎. 𝟗𝟗𝟖𝟏
𝟑𝟔𝟎𝟎𝝅(𝟎.𝟓𝟒𝟖𝟒𝟖)(𝟏𝟎𝟐𝟕.𝟑𝟏𝟓𝟑)(𝟐𝟕𝟑)

431.7632 − 5.1303
𝑈 = (0.55)√ = 0.544848
431.7632
**las condiciones para una separación de 60 cm el diámetro debe ser > 0.5 pero ≤ 1𝑀
por lo que SÍ se cumple.

ALTURA DEL VERTEDERO

𝐻𝑊 = 0.09

LONGITUD DEL DERRAMADERO

𝐻𝑑 = 𝐻 − (ℎ𝑊 − 0.01𝑚)
𝐻𝑑 = 0.6 − (0.04 − 0.01) = 0.52𝑚

ESPESOR DEL PLATO

*Consultando el manual:
Una lámina calibre 12 tiene como espesor 0.1046

𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑙𝑎𝑡𝑜

0.4 < < 0.7
𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜

0.1046
0.4 < < 0.7
3/16

DIÁMETRO DEL ORIFICIO

1′′ 1′′ 3 ′′
− ( ⁄16 )
8 2

ESPACIO DE LOS ORIFICIOS

2.5d < P < 5d
3
P = 3.75 ( ) = 0.7031𝑖𝑛
16

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ANCHURA DEL DERRAMADERO

𝐸 = 6.8(𝑅𝐸𝑀 𝑆𝑐𝑙 )0.1 (𝐷𝐺 𝑆𝑐𝑙 )0.115

𝑀1 𝐺1
𝑅𝐸 = ℎ𝑉𝑊 𝑉𝑎 𝜌𝑔 𝑆𝑐𝑙 = 𝐷𝐺 =
𝜌1 𝐷𝐵 𝑀1 𝑉𝐶

𝐵
𝐶𝑇 + 𝐷𝑇 2 )
𝑀1 = 10(𝐴 +
𝑇
Donde: 𝐴 = 13.9237 𝐵 = 2.6296𝑥10 𝐶 = 2.5331𝑥10−2 𝐷 = 1.897𝑥10−5
3

Sustituyendo:
2.6296𝑥103
𝑀1 = 10(−13.4237 + (2.535𝑥10−2 )(339.15) + (−1.8972𝑥10−6 )(339.15)
66+273.15
𝑘𝑔⁄
𝑀1 = 0.0017322 𝑚⋅𝑠

𝐴 = −16.0233 𝐵 = 2.8581𝑥103 𝐶 = 3.0360𝑥10−2 𝐷 = 2.1530𝑥10−5

𝑴𝒎 = (𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟕𝟑𝟐𝟐)(𝟎. 𝟓𝟐) + (𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟔𝟕𝟑𝟔)(𝟏 − 𝟎. 𝟑𝟐)
𝒌𝒈
𝑴𝒎 = 𝑶𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟕𝟎𝟑𝟕𝟖𝟒 ⁄𝒎 ⋅ 𝒔

𝑻 𝒏
𝝈 = 𝑨(𝟏 −
)
𝑻𝒄
𝑨 = 𝟓𝟑. 𝟕𝟕 𝒏 = 𝟏. 𝟎𝟗𝟔𝟎 𝑻𝒄 = 𝟔𝟑𝟏
𝟑𝟑𝟗. 𝟏𝟓 𝟏.𝟎𝟗𝟔𝟎
𝝈𝟏 = (𝟓𝟑. 𝟕𝟕)((𝟏 − ) ) = 𝟐𝟑. 𝟏𝟕𝟕𝟏
𝟔𝟑𝟑𝟏. 𝟗
≈ 𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟏𝑵

𝟑𝟑𝟗. 𝟏𝟓 𝟏.𝟐𝟐𝟐𝟐
𝝈𝒎 = (𝟕𝟕. 𝟗𝟏𝟐)((𝟏 − ) ) = 𝟑𝟒. 𝟒𝟗𝟑𝟔
𝟔𝟗𝟕
= (𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟏)(𝟎. 𝟓𝟐) + (𝟎. 𝟎𝟑𝟒𝟒)(𝟏 − 𝟎. 𝟓𝟐)
𝒌𝒈
= 𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝟖 ⁄ 𝟐
𝒔

𝟏 𝑻
𝑫𝑨𝑩 = 𝟏. 𝟏𝟕𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟔 (𝝓𝑴𝑩 )𝟐
𝑴𝑩 𝑽𝟎.𝟔
𝑨
𝟏 𝟗𝒎𝟐
−𝟏𝟔 𝟒𝟓𝟗.𝟏𝟓 −
𝑫𝑨𝑩 = 𝟏. 𝟏𝟕𝟑𝒙𝟏𝟎 ((𝟏)(𝟏𝟐𝟒. 𝟏𝟒)) 𝟐
(𝟎.𝟎𝟓𝟏𝟔𝟕𝟐𝟎)(𝟎.𝟏𝟕𝟎𝟐)𝟎.𝟔
= 𝟏. 𝟎𝟑𝟗𝟔𝒙𝟏𝟎 𝒔

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CALOR SUMINISTRADO

𝑸𝑹 = 𝑫𝒉𝑳𝑫 + 𝑾𝑯𝑳𝑾 + 𝑸𝑫 − 𝑭𝒉𝑳𝒇

𝑸𝑹 = (𝟐𝟐. 𝟎𝟖)(𝟏𝟓𝟒. 𝟐𝟓) + (𝟏𝟐𝟗. 𝟏𝟕)(𝟔𝟑𝟒𝟕. 𝟎𝟗)

+ (𝟏𝟏𝟕𝟗𝟔𝟖𝟒𝟑. 𝟕𝟖)
− (𝟑𝟖. 𝟗𝟖𝟕𝟑)(−𝟑𝟏𝟐𝟑𝟐𝟑𝟒𝟖)
𝑲𝑱⁄
𝑸𝑹 = 𝟏𝟑𝟖𝟐𝟖𝟗𝟖𝟎. 𝟐𝟑 𝒉

PUNTO DE EMPOBRECIMIENTO
𝑊𝐻𝐿𝑊 − 𝑄𝑅
𝑄 ′′ =
𝑊
(29.1773)(63479)−19828980.23𝐾𝐽⁄ℎ 𝐾𝐽⁄
𝑄 ′′ = = −467615.7714 𝑚𝑜𝑙
29.1773 𝐾𝑚𝑜𝑙⁄ℎ

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CALOR CEDIDO
𝑄𝐷 = 𝑉1 𝐻𝑉 − 𝐿ℎ𝐿𝐷 − 𝐷ℎ𝐿𝐷
𝑄𝐷 = (200.72)(94059.247) − (178.64)(548.3) − (22.08)(548.64)
𝐾𝐽
𝑄𝐷 = 701791.72 ⁄ℎ

PUNTO DE ENRIQUECIMIENTO
𝐷ℎ𝑙𝐷 + 𝑄𝐷
𝑄´ =
𝐷
(22.08)(548.3){701791.72 𝐾𝐽
𝑄´ = = 32332.345 ⁄𝐾𝑚𝑜𝑙
(22.08)

PUNTO DE EMPOBRECIMIENTO

𝑉𝑚+1 𝐻𝑉𝑚+1 = (𝑉𝑚+1 + 𝑊 )ℎ𝐿𝑊 + 𝑄𝑅 − 𝑊ℎ𝑙𝑊

𝑄𝑅 = 𝐷ℎ𝑙𝐷 + 𝑊ℎ𝑙𝑊 + 𝑄𝑅 − 𝐹ℎ𝑙𝐹 (𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜)
𝑤ℎ𝑙𝑤 − 𝑄𝑅
𝑄´´ =
𝑊

ENTALPÍA LÍQUIDA DE FONDOS

ℎ𝐿𝑊 = 𝑋𝑤 𝐶𝑃𝐴 Δ𝑇 + (1 − 𝑋𝑚 )𝐶𝑃𝐵 Δ𝑇 + Δ𝐻𝑚
ℎ𝐿𝑊 = (0.09)(288.52)(106.29 − 80) + (1 − 0.1)(106.29 − 80.1)
𝐾𝐽
ℎ𝐿𝑊 = 4315.16 ⁄𝐾𝑚𝑜𝑙

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CÁLCULO DEL ÁREA ACTIVA DEL PLATO

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𝜋𝑟 2 𝑛 𝑐(𝑟 − ℎ)
𝐴𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑟 = −
360 2

𝜋(0.49905)2 (2(44.42°)) 0.6486(𝑜.499050.14265)

𝐴𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑟 = −
360 2
𝐴𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑟 = 𝜋(0.49905 (2(44.42°) = 0.068592𝑚2
)2

ÁREA REACTIVA
𝐴𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 = 𝐴𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑜 − 2𝐴𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑟 − 2𝐴𝑠𝑒𝑟𝑑𝑖𝑠
𝐴𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 = 𝜋(0.49905)(0.49905) − (2(0.068592) − (2(0.06986)(0.000714248))
𝐴𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 = 0.6352𝑚2
𝑉 = 248.4166 𝐾𝑚𝑜𝑙⁄ℎ
248.4166𝐾𝑚𝑜𝑙 120.3648 1 1 1 𝑚
𝑉= ( )( )( )( ) = 2.5487
ℎ 1 3600 5.1303 0.6352) 𝑠

𝐴𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 = 𝐴𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑜 = 𝜋(0.49905)(0.49905) = 0.7824𝑚2

248.4166 120.3648 1 1 1
𝑉𝑐𝑜𝑙 = ( )( )( )( ) = 2.0692 𝑚⁄𝑠
ℎ 1 3600 5.1303 0.7824

ℎ𝑤 𝑉𝐴 𝜌𝑔 (0.095)(2.5487)(5.1303)
𝑅𝐸𝑀 = = = 690.6999
𝜇1 (0.001703784)

𝜇1 0.001703784
𝑆𝐶𝐿 = = = 1758.4063
𝜌1 𝐷𝐴𝐵 𝐿 (931.7632)(1.0346𝑥10−9

𝐺1 0.0285
𝐷𝐺 = = = 8.0840
𝑀1 𝑉𝑐 (0.001703784)(2.0692)

𝑀1 0.001703784
𝑆𝐶𝐿 = = = 1758.9063
𝜌1 𝐷𝐴𝐵𝐿 (931.7632)(1.0396𝑥10−9 )

𝐸 = 6.8(𝑅𝐸𝑀 𝑆𝐶𝐿 )0.1 (𝐷𝐺 𝑆𝐶𝐿 )0.115

𝐸 = 6.8(690.6999(1758.9053))0.1 (8.0840(1758.9063))0.115
𝐸 = 82.89%

18
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

PLATOS REALES
𝑁𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎𝑠𝑟𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 = 5 𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎𝑠 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 (1 + 0.8289)

𝑁𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎𝑠𝑟𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 = 73156 = 9 𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎𝑠 + 1 𝑟𝑒𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟

INTERCAMBIADOR DE CALOR

𝜌𝑛 = 985.7 𝜌𝑐 = 998.2 𝑀𝑛 = 0.5042𝑥10−3 𝑀𝑐 = 1.002𝑥10−3

𝐾𝑛 = 649.2𝑥10−3 𝐾𝑐 = 598.4𝑥10−3 𝐶𝑃ℎ = 4182 𝐶𝑃𝑐 = 4183
𝑃𝑟𝑐 = 7.006 𝑃𝑟ℎ = 3.248
CÁLCULO DE TUBOS

𝟒𝒎𝑯 𝟒
𝑵𝑻 = = 𝒌𝒈 = 𝟐𝟖. 𝟗𝟑 ≈ 𝟐𝟗 𝒕𝒖𝒃𝒐𝒔
𝑷𝒏 𝝅(𝒅𝒊)𝟐 𝑼𝒎 ⁄ 𝟑 (𝝅)(𝒎)𝟐 (𝟏.𝟓)
𝒎

𝝅(𝒅𝒊)𝟐
𝑨𝑻 = [ ] 𝑵𝑻
𝟒

𝝅(𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝟕𝟒𝟖)𝟐
𝑨𝑻 = [ ] (𝟐𝟗) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟓𝟔𝟒𝟖𝒎𝟐
𝟒

𝑵𝑻 𝑪𝑳 (𝑷𝑹)𝟐 (𝒅𝒐)𝟐 (𝟐𝟗)(𝟎.𝟖𝟕)(𝟏.𝟐𝟓)𝟐 (𝟎.𝟎𝟏𝟗𝟎𝟓𝒎)𝟐

𝑫𝑺𝑪 = √ =√ = 𝟎. 𝟏𝟒𝟐𝟑𝒎
𝟎.𝟕𝟖𝟓 𝑪𝑻 𝑷 𝟎.𝟕𝟖𝟓(𝟎.𝟗𝟎)

DIÁMETRO DE CORAZA
8𝑖𝑛 = 0.2031𝑚

CÁLCULO DE LONGOTUD DEL CENTRO A CENTRO EN UN ARREGLO (PT)

𝑷𝑻 = (𝑷𝑹 ó 𝑷𝑰𝑻𝑪𝑯)𝒅𝒐 = (𝟏. 𝟐𝟓)(𝟎. 𝟕𝟓) = 𝟎. 𝟗𝟑𝟕𝟓 ≈ 𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟖𝟏𝒎

LONGITUD DEL DEFLECTOR

𝐁 = 𝑫𝑺𝑪𝑹 − ((%𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆)𝑫𝑺𝑪𝑹 )
𝐵 = m − ((0.25)(0.2032) = 0.1524m

19
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

ÁREA DE FLUJO EN LA CORAZA

𝐷𝑆𝐶𝑅 0.2032
𝑁𝑇𝐶 =
= = 8.5342
𝑃𝑇 0.02381
𝐴𝑆 = [𝐷𝑆𝐶𝑅 − (𝑁𝑇𝐶 (𝑑𝑜))]𝐵 = [0.2032 − (8.5342(0.01905))]0.1524 = 0.006191 𝑚2

NÚMERO DE REYNOLDS EN LA CORAZA

𝑑𝑜(𝑚𝑐) (0.01905)(13.8888)
NRS = = = 42651.1925
𝜇𝑐 (𝐴𝑠 ) (1.002𝑥10−3 )(0.006191)

FACTOR DE LA PELÍCULA

𝐽𝑖 = 0.37(𝑁𝑅𝑆 )−0.395 = 0.37(42651.1925)−0.395 = 0.005487

COEFICIENTE DE TRANFERENCIA AL INTERIOR DE LOS TUBOS

2
𝑚𝑛 𝐾𝑛 3
ℎ𝑗 = 𝐽𝑖(𝐶𝑝𝑛 ) [ ] [ ]
𝐴𝑠 𝐶𝑝𝑛 (𝜇𝑛
2
8.3333649.2𝑥10−3 3 𝑊
ℎ𝑗 = (0.005487)(4182) [ ] [(4182)(0.5042𝑥10−13)] = 14083.2523
0.006191 𝑚2 𝑘

DIÁMETRO EQUIVALENTE

𝜋(𝐷𝑜)2 ) 𝜋(0.01905)2
4((𝑃𝑇)2 −(( (0.02381)2 −(
4 4
𝐷𝐸 = = 4[ ] = 0.01884𝑚
𝜋(𝐷𝑜) 𝜋(0.01905)

REYNOLDS EQUIVALENTE

𝐷𝑒(𝑚𝑐 ) 0.01884(13.8888)
𝑁𝑅𝐸 = = = 42181.0219
𝜇𝑐 (𝐴𝑠) (1.002𝑥10−3 )(0.001691)

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SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA EN LOS TUBOS

0.37(𝑘𝑐)
ℎ𝑜 = ( ) (𝑁𝑅𝐸 )0.55 (𝑃𝑟𝑐 )1/3
𝐷𝑒
0.36(598.4𝑥10−3 𝑤
ℎ𝑜 = ( ) (42181.0219)0.55 (7.006)1/3 = 7653.3393
0.01884 𝑚2 𝑘

COEFICIENTE DE TRANFERENCIA EN LA SUPERFICIE LIMPIA

𝑟
1 1 𝑑0 𝑟𝑜 ln( 𝑜 )
𝑟𝑖
=( )+( )+( )
𝑈𝑐 ℎ𝑜 𝑛𝑖 𝑑𝑖 𝑘𝑚

0.009525
1 1 0.01905 0.009525 ln( )
0.007874
=( )+( )+( ) = 0.0002465
𝑈𝑐 7653.3393 (14083.2523)(0.015748 (60.5)

𝑤
𝑉𝑐 = 4056.3741
𝑚2 𝐾

RESISTENCIA DEL TUBO

𝐹 𝑚𝐾
(𝑁)000175 ℎ𝑓𝑡 2 = 3.082𝑥10−2
𝐵𝑇𝑈 𝑤
1 𝐵𝑇𝑈 𝑤
= 5.678
(𝐻𝑓𝑡 2 𝐹 ) 𝑚2 𝐾

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE SUPERFICIE SUCIA

1 1
= + 𝑅𝑤
𝑈𝑓 𝑈𝑐
1 1
= + 3.082𝑥10−5 = 0.0002773
𝑈𝑓 4063.3941
𝑤
𝑈𝑓 = 3605.625 2
𝑚 𝐾

21
SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

TEMPERATURA DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE

𝑚𝑛 𝐶𝑝𝑛 (𝑇𝑛1 − 𝑇𝑛2 )

𝑇𝐶2 = + 𝑇𝑐1
𝑚𝑐 𝐶𝑝𝑐

(8.3333)(4182)(55 − 40)
𝑇𝐶2 = + 20 = 28.99°𝑐
(13.8888)(4183)

TEMPERATURA MEDIA LOGARÍTMICA

(𝑇𝑛1 − 𝑇𝐶2 ) − (𝑇𝑛2 − 𝑇𝑐1 )

𝐿𝑀𝑇𝐷 = = 22.87°𝑐
(𝑇𝑛1 − 𝑇𝑐2 )
𝑙𝑛 ( )
𝑇𝑛2 − 𝑇𝑐1

FACTOR DE CORRECCIÓN (F) DEBIDO AL NÚMERO DE PASOS EN TUBOS Y CORAZAS

𝑇𝑛2 −𝑇𝑛1 𝑇𝑐1 −𝑇𝑐2

𝑃= 𝑅=
𝑇𝑐1 −𝑇𝑛1 𝑇𝑛2 −𝑇𝑛1

(40)−(55)
𝑃 = (20)−(55) = 0.4285 𝐿𝑀𝑇𝐷𝑐𝑜𝑟𝑟 = 𝐿𝑀𝑇𝐷(𝐹)

(20)−(28.99)
𝑅= (40)−(50)
= 0.5993 𝐿𝑀𝑇𝐷𝑐𝑜𝑟𝑟 = 22.87(0.96) = 21.95°

CALOR CEDIDO
𝑄 = 𝑚𝑛 𝐶𝑝𝑛 (𝑇𝑛1 − 𝑇𝑛2 )
𝑄 = (8.3333)(4182)(55 − 40) = 522747.909 𝐽/𝑠

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SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

ÁREA SUCIA, ÁREA LIMPIA Y PORCENTAJE DE EFICIENCIA

𝑄 𝑄 𝐴𝑓
𝐴𝑓 = 𝐴𝑐 = %𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = (2 − ( )) 100
𝑈𝑓 𝐿𝑀𝑇𝐷𝐶𝑂𝑅𝑅 𝑈𝑐 𝐿𝑀𝑇𝐷𝐶𝑂𝑅𝑅 𝐴𝑐

522747.904
𝐴𝑓 = = 6.6035𝑚2
(3605.6257)(21.9552)
522747.904
𝐴𝑓 = = 5.8696𝑚2
(4056.3941)(21.9552)
6.6035
%𝐸𝑓𝑖𝑒𝑐𝑖𝑒𝑐𝑛𝑐𝑖𝑎 = (2 − ) (100) = 98.61%
5.8696

LONGITUD DE LA TUBERÍA

𝐴𝑓 6.6035
𝐿= = = 3.8047𝑚 = 2.95𝑚
𝑁𝑇 𝜋𝑑𝑜 (29)(𝜋)(0.01905)

RECALCULANDO EL DIÁMETRO DE LA CORAZA

1/2
𝐶𝐿 𝐴𝑓 (𝑃𝑅)2 𝑑𝑜
𝐷𝑆 = 0.637 ( √ )[ ]
𝐶𝑇𝑃 𝐿

1/2
0.87 6.6035(125)2 (0.01905)
𝐷𝑆 = 0.637 (√ )[ ] = 0.1616𝑚 ≈ 6.36 𝑖𝑛
0.9 2.95

𝐷𝑆𝐶𝑅 = 8 𝑖𝑛 ≈ 0.2032 𝑚

ZONAS DE FLUJO CRUZADO

𝐷𝑆𝐶𝑅 [1−2(%𝐶𝑂𝑅𝑇𝐸 𝐷𝑆𝐶𝑅 ] 0.2031[1−2(0.25(.2035))]

𝑁𝑐 = = = 8.8604 ≈ 9 𝑧𝑜𝑛𝑎𝑠
𝑃𝑝 0.0206
3 15
𝑖𝑛 𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ = 𝑖𝑛 0.814𝑁 ≈ 0.0206
4 16

FACTOR DE FANING

𝐹𝑓 = 𝑏1 (𝑁𝑅𝑆 )𝑏2 = 0.373(42651.1925)−0.123 = 0.1005

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SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

CAÍDA DE PRESIÓN EN LA ZONA DE FLUJO

𝑚𝑐 (𝐺𝑠)2
𝐺𝑠 = Δ𝑃𝑤 = 4𝐹𝑓 ( ) 𝑁𝑐
𝐴𝑠 2𝜌𝑐
13.8888 𝑘𝑔
𝐺𝑠 = = 2243.3855 ⁄𝑚2 𝑠
0.006191

2243.3855 𝑘𝑔
Δ𝑃𝑤 = 4(0.1005) ( ) 9 = 9120.7140
2(498.2 𝑚𝑠 2

NÚMERO DE DEFLECTORES

𝐿
𝑁𝑏 = 𝐿𝐵 = (0.2)𝐷𝑆𝐶𝑅 𝐿𝐵 = (1)(0.2032) = 0.2032𝑚
𝐿𝐵
2.95
𝑁𝑏 = = 14.51 ≈ 15 𝐷𝑒𝑓𝑙𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠
0.2032

ESPESOR DE CORAZA

𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 8′′
𝑡𝑏𝑎𝑓𝑓𝑙𝑒 = 1/2"

CAÍDA DE PRESIÓN

Δ𝑃𝑐 = Δ𝑃𝑤 (𝑁𝑏 − 1)𝑅𝑖 𝑅𝑏

Δ𝑃𝑐 = (9120.7140)(15 − 1)(0.4)(0.7) = 35753.198 𝑃𝑎

NÚMERO DE VENTANAS Y CAÍDA DE PRESIÓN POR LAS VENTANAS

0.8 (%𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒)𝐷𝑆𝐶𝑅 0.8(0.25)(0.2032)

𝑁𝑤 = = = 1.97 ≈ 2
𝑃𝑝 0.0206

(𝑚𝑠 )2 (2+0.6 𝑁𝑤 (13.8888)2 (2+0.6(2))

Δ𝑃𝑤𝑖 = = = 6160.4280𝑃𝑎
2𝑃𝑠𝐴𝑠 𝐴𝑤 2(998.2)(0.006141)(0.008107)

𝜋(𝐷𝑆𝐶𝑅 )2 𝜋(0.2032)2
𝐴𝑤 = [ ] %𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = [ ] (0.25) = 0.008107𝑚2
4 4

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SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

CAÍDA DE PRESIÓN AL LADO DE LA CORAZA

𝑁𝑊
Δ𝑃𝑠 = [((𝑁𝑏 − 1)Δ𝑃𝑊 𝑅𝑏 ) + 𝑁𝑏 Δ𝑃𝑊 ]𝑅𝑖 + 2Δ𝑃𝑊 (1 + ) 𝑅𝑏
𝑁𝑐
2
Δ𝑃𝑠 = [((15 − 1)(9120.714)(0.7)) + (6160.428)](0.4) + 2(9120.7140) (1 + ) (0.7)
9
Δ𝑃𝑠 = 88322.3219 𝑃𝑎 ≈ 0.8716 𝑎𝑡𝑚

DISEÑO DE PARÁMETROS ESTRUCTURALES DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR

a) Calor mínimo entre el haza de tubos y la coraza

𝐿𝑏𝑏 = 0.012 + 0.005𝐷𝑆𝐶𝑅
𝐿𝑏𝑏 = 0.012 + 0.005(0.2032) = 0.01301𝑚

DIÁMETRO MÁXIMO DEL HAZ DE TUBOS

b)𝐷𝑂𝑇𝐿 = 𝐷𝑆𝐶𝑅 − 𝐿𝑏𝑏

𝐷𝑂𝑇𝐿 = 0.2032 − 0.01301𝑚 = 0.1901𝑚

REBOILERS

((𝑀)(𝐶𝑝)(Δ𝑇)
𝑊𝑠 =
(ℎ𝑓𝑔)(ℎ)

𝑘𝑔⁄
𝑀 = (373.73𝐾𝑚𝑜𝑙 ) (22.5 𝐾𝑚𝑜𝑙 ) = 840915 𝑘𝑔
𝐶𝑝 = [(0.15)(115.13) + (0.85)(75.15)](22.5)
𝑇 = (351.4 − 298) = 53.4𝐾
1 𝑘𝑔
ℎ𝑓𝑔 = [(0.15)(115.13) + (0.85)(75.15)] ( ) = 3.6
22.5 𝑘𝑔 𝑘 ℎ
(8409.15)(3.6)(53.4)
𝑊𝑠 = = 36.86 𝑘𝑔/ℎ
(1827.34)(24)
𝑣𝑎𝑝
𝑊𝑠 = 884.64 𝑘𝑔 + 𝑑í𝑎
𝑑

CONDENSADOR

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SISTEMA ALCANFOR-UNDECANO 25/06/2021

𝑄𝐷 11796843.78 𝑘𝑔
𝑀𝑐𝑤 = = = 80596.0496
𝐶𝑝(𝑇 − 𝑇) (4.182)(55 − 20) 𝑑í𝑎

DISEÑO DE TANQUE

Acero inoxidable 316 (AISI 316)

RESISTENCIA DEL MATERIAL

21𝐾𝑔 1422.33𝑝𝑠𝑖
𝑆=( )( ) = 29,868.93 𝑝𝑠𝑖 ≈ 30 𝐾𝑝𝑠𝑖
𝑚𝑚2 𝐾𝑔⁄
1 𝑚𝑚2

PRESIÓN DE DISEÑO

𝑃° > 300 𝑝𝑠𝑖 ∴ 𝑃 = 1.1 𝑃° = 1.1(315𝑝𝑠𝑖 ) = 346.5 𝑝𝑠𝑖

FACTOR DE CORROSIÓN

𝐶 = (9.5𝑥103 𝑖𝑛⁄𝑎ñ𝑜𝑠)(35 𝑎ñ𝑜𝑠) = 0.3325

EFICIENCIA DE LA JUNTA (SOLDADURA)

E = 0.85

RELACIÓN ÓPTIMA DE LA LONGITUD AL DIÁMETRO

𝑃 346.5 𝑝𝑠𝑖
𝐹= = = 0.041
𝐶𝐸𝑆 (0.3325)(0.85)(29,868.93 𝑝𝑠𝑖 )

LONGITUD DEL RECIPIENTE A PRESIÓN

40,000 Lt = 1,412.58 𝑓𝑡 3
4𝑉 4(1,412.58𝑓𝑡 3 )
𝐿= = = 28.10𝑓𝑡 = 337.22 𝑖𝑛
𝜋𝐷2 𝜋(8 𝑓𝑡)2

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ESPESOR DE LA PARED DEL CUERPO DEL CILINDRO

𝑃𝑅
𝑡= +𝐶
𝑆𝐸 − 0.6𝑃

(346.5𝑝𝑠𝑖 )(48𝑖𝑛)
𝑡= + 0.3325
(29868.93𝑝𝑠𝑖 )(0.85) − 0.6(346.5𝑝𝑠𝑖 )
15
= 0.9930 𝑖𝑛 = 𝑖𝑛
16

TIPO DE CABEZAL Y SU ESPESOR

(346.5𝑝𝑠𝑖 )(48𝑖𝑛)
𝑡= + 0.3325
(29868.93𝑝𝑠𝑖 )(0.85) − 0.6(346.5𝑝𝑠𝑖 )
11
= 0.6604 𝑖𝑛 = 𝑖𝑛
16

ACCESORIOS

ENTRADA DE 6´´ ENTRADA DE ENTRADA DE SALIDA DE 3´´

LLEVARA BRIDAS TERMOMETRO ½´´ MANOMETRO 1´´ LLEVARA BRIDAS
Cuello soldable de Corde completo a Cople completo de Cuello soldable de
300lb 6000lbs 6000lbs 300lb
Largo de 12´´ Largo de 1 7/8 ´´ Largo de 2 3/8´´ Largo de 9´´
Diámetro exterior Diámetro exterior Diámetro exterior Diámetro exterior
de 8 1/8´´ de 1 ½´´ de 2 ¼ ´´ de 4 5/8´´
Longitud de Longitud de Longitud de Longitud de
penetración de penetración de penetración de penetración de
0.125 0.0625 0.0625 0.0625´´

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Diseño del Reboiler

Diseño del condensador.

Diseño del intercambiador.

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Ventilació
nnn.

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