La calculadora de caída de presión de columna estima la caída de presión en columnas empacadas utilizadas en procesos industriales como químico separación, destilación y absorción de gases. Al determinar la caída de presión, la calculadora ayuda a optimizar la eficiencia del proceso, minimizar el consumo de energía, y garantizar la seguridad en las operaciones. Esta herramienta pertenece a la Categoría de calculadoras de dinámica de fluidos e ingeniería de procesos, proporcionando información importante para ingenieros y diseñadores de procesos.
Calculadora de fórmula de caída de presión de columna
Caída de presión para columnas empacadas
Delta_P = (150 × mu × (1 – épsilon)² × v) / (épsilon³ × dp²) + (1.75 × rho × (1 – épsilon) × v²) / (épsilon³ × dp)
Lugar:
- Delta_P = caída de presión en pascales (Pa).
- mu = viscosidad dinámica del fluido en pascal-segundo (Pa·s).
- epsilon = fracción vacía (adimensional).
- v = velocidad superficial del fluido en metros por segundo (milisegundo).
- dp = diámetro de partícula en metros (m).
- Rho = densidad del fluido en kilogramos por metro cúbico (kg/m³).
Fórmulas de variable dependiente
Fracción de vacío:
epsilon = 1 – (densidad_volumen / densidad_partícula)
Lugar:
- densidad_a granel = densidad del lecho empacado en kilogramos por metro cúbico (kg/m³).
- densidad de partículas = densidad del material de embalaje en kilogramos por metro cúbico (kg/m³).
Velocidad superficial:
v = Q/A
Lugar:
- Q = caudal volumétrico en metros cúbicos por segundo (m³/s).
- A = área de la sección transversal de la columna en metros cuadrados (m²).
Tabla precalculada para escenarios comunes
A continuación se muestra una tabla que muestra los valores de caída de presión para condiciones típicas de columna empaquetada:
| Caudal (Q, m³/s) | Diámetro de partícula (dp, m) | Viscosidad del fluido (mu, Pa·s) | Densidad del fluido (rho, kg/m³) | Caída de presión (Delta_P, Pa) |
|---|---|---|---|---|
| 0.001 | 0.005 | 0.001 | 1000 | 150 |
| 0.002 | 0.010 | 0.002 | 800 | 300 |
| 0.005 | 0.007 | 0.001 | 900 | 500 |
| 0.008 | 0.012 | 0.003 | 850 | 700 |
Esta tabla ayuda a estimar rápidamente la caída de presión para diferentes condiciones.
Ejemplo de calculadora de caída de presión de columna
Calculemos la caída de presión para una columna empaquetada con los siguientes parámetros:
- Caudal (Q): 0.002 m³/s.
- Diámetro de partícula (dp): 0.008 m.
- Viscosidad del fluido (mu): 0.001 Pa·s.
- Densidad del fluido (rho): 950kg/m³.
- Diámetro de la columna: 0.1 m.
- Densidad aparente: 500kg/m³.
- Densidad de particula: 1500kg/m³.
Paso 1: Calcular la fracción vacía
epsilon = 1 – (densidad_volumen / densidad_partícula)
épsilon = 1 – (500/1500) = 0.6667.
Paso 2: Calcular el área de la sección transversal
A = π × (d_columna²) / 4
A = π × (0.1²) / 4 ≈ 0.00785 m².
Paso 3: Calcular la velocidad superficial
v = Q/A
v = 0.002 / 0.00785 ≈ 0.2548 m/s.
Paso 4: Aplicar la fórmula de caída de presión
Delta_P = (150 × mu × (1 – épsilon)² × v) / (épsilon³ × dp²) + (1.75 × rho × (1 – épsilon) × v²) / (épsilon³ × dp)
Sustituye los valores:
Delta_P = (150 × 0.001 × (1 – 0.6667)² × 0.2548) / (0.6667³ × 0.008²) + (1.75 × 950 × (1 – 0.6667) × 0.2548²) / (0.6667³ × 0.008).
Después del cálculo:
Delta_P ≈ 420.56 Pa.
Interpretación
La caída de presión en la columna empacada es aproximadamente 420.56 Pa en las condiciones dadas.
Preguntas frecuentes más comunes
La caída de presión afecta el consumo de energía y la eficiencia del proceso. Las caídas de presión elevadas pueden generar ineficiencias operativas y mayores costos.
Las partículas más pequeñas aumentan la superficie de interacción, lo que genera una mayor caída de presión, mientras que las partículas más grandes dan como resultado una menor caída de presión.
Sí, siempre que se conozcan la viscosidad y la densidad del fluido, la calculadora puede manejar varios fluidos.
