Modelo matemático para la evaluación de parámetros en columnas empacadas, diseño y prueba experimental

Abstract

Nuestro país ha emprendido un plan de desarrollo en el ámbito agroindustrial. La exigencia hoy en día, es el empleo de tecnologías de fácil acceso, que generen productos de calidad, bajo costo y que puedan desarrollarse en el ámbito rural. De esta manera poder desarrollar la pequeña industria, con el fin de dar un mayor valor agregado a muchos productos naturales que hoy en día se exportan. En nuestro país existen muchas sustancias orgánicas que se extraen de productos naturales que no se pueden separar mediante la destilación convencional, debido a que no pueden calentarse ni siquiera hasta su temperatura normal de ebullición, ya que se descompondrían químicamente. Si estas sustancias se van a separar por destilación, se debe mantener baja la temperatura, la presión y el tiempo de exposición, de esta manera se reducirían la descomposición térmica y en este caso la única alternativa económica y viable es la destilación en torres empacadas, ya que esta presenta pequeñas caídas de presión y bajo tiempo de residencia. Los equipos sofisticados de destilación podrían no ser buena propuesta tecnológica pues son caros y necesitan mantenimiento realizados por técnicos expertos. En cambio en las columnas empacadas el costo de construcción es bajo y el material necesario para su construcción es de fácil obtención. Asimismo, la operación y mantenimiento es práctica y sencilla. En el presente trabajo se ha hecho una reseña bibliográfica de los distintos modelos matemáticos, para determinar los parámetros que se presentan en columnas empacadas, como son los factores hidráulicos y de transferencia de masa. También se describe la forma de selección de los diferentes elementos internos para una columna empacada. Se realizaron corridas experimentales usando el sistema etanol-agua para determinar los factores hidráulicos y de transferencia de masa que se presentan en una columna de destilación empacada. Dichos datos se pueden usar para poder diseñar columnas de destilación empacadas en las zonas rurales, ya que dicha tecnología permite mejorar la calidad del alcohol obtenido a partir de la caña de azúcar. Dichas pruebas experimentales se desarrollaron en el Laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Ingeniería, para lo cual se convirtió el reactor tipo batch multipropósito en una columna empacada. Se ha planteado un procedimiento para la determinación de los factores hidráulicos y de transferencia de masa en torres empacadas. Asimismo presentamos una propuesta de construcción de un equipo modelo a pequeña escala, con el fin de poder realizar estudios y evaluaciones de los diferentes empaques y/o sistemas de interés.