Diseño y Cálculo de Torres de Absorción: Parámetros y Operación

Absorción: Determinación del diámetro, velocidad de inundación y recta de operación

La absorción es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla gaseosa mediante la utilización de un solvente líquido, con el cual algunos de los gases forman una solución.

Determinación del diámetro de la torre de absorción

Para el cálculo del diámetro, se sigue el procedimiento técnico detallado a continuación:

• 1. Cálculo del parámetro A: Conociendo las densidades del sólido y el líquido, junto con la relación de caudales, se obtiene el valor A.
• 2. Obtención del valor B: A partir de la curva característica con el valor A, se determina B, el cual permite calcular la velocidad de inundación.
• 3. Velocidad de operación: Se aplica un coeficiente a la velocidad de inundación para obtener la velocidad de operación, la cual debe ser siempre menor a la de inundación.
• 4. Volumen de la torre: Utilizando la velocidad de operación, se procede a calcular el volumen necesario de la torre.
• 5. Cálculo del diámetro: Conocido el volumen, se determina el área de transferencia y, a partir de esta, se despeja el diámetro de la torre.

Velocidad de inundación y pérdida de carga

En una torre con un relleno específico e irrigada con un flujo definido de líquido, el flujo de gas no puede circular a una velocidad superior a la velocidad de inundación. Al exceder este límite, pueden ocurrir tres fenómenos:

• a) El líquido forma una capa sobre el relleno, a través de la cual barbotea el gas.
• b) El líquido ocupa la columna como fase continua.
• c) Se produce una espuma abundante.

Cuando se determina la pérdida de presión del gas para un relleno y flujo de líquido dados, esta resulta proporcional a la velocidad másica (indicando un régimen turbulento). Gráficamente, al aumentar el flujo de gas (G), la ley se conserva hasta un punto donde la pendiente aumenta; si G continúa incrementándose, la curva se vuelve casi vertical, definiendo así la velocidad de inundación.

Ecuación de la recta de operación

Para determinar la ecuación de la recta de operación de una torre de absorción, es fundamental considerar la eficiencia económica:

Se recomienda utilizar la menor cantidad posible de líquido, ya que de ello depende el costo operativo. Para lograrlo, debe minimizarse el cociente L/G; esto ocurre cuando la recta de operación alcanza la posición límite AB.