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    GUIONES DE PRCTICAS DE GESTIN DE RESIDUOS SLIDOS

    URBANOS Y ASIMILABLES

    3ER CURSO DE LICENCIATURA EN CIENCIAS DEL MEDIO AMBIENTE

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    NDICE

    PRCTICA N 1.- ABSORCIN DE CO2 3 PRCTICA N 2.- SAPONIFICACIN DE UN ACEITE VEGETAL . 14 PRCTICA N 3.- ELABORACIN DE UN BIODISEL 17 PRCTICA N 4.- COSTES DE LA GESTIN DE RSU ... 20

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    PRCTICA N 1.- ABSORCIN DE CO2 EN UNA DISOLUCIN ACUOSA DE NaOH 1. Introduccin Las operaciones industriales de transferencia de materia implican el contacto de dos fases no miscibles en aparatos diversos. Unas veces el contacto entre las fases es intermitente, como sucede en las columnas de pisos (perforados, de campana, etc.), otras veces dicho contacto es continuo, como sucede en las columnas de relleno. Aunque existen otros dispositivos para conseguir el contacto entre las fases (cmaras de pulverizacin, burbujeadores de gases, contactores centrfugos, etc.), los de mayor importancia prctica, por su gran difusin, siguen siendo los citados en primer lugar. En el caso concreto de los procesos de absorcin, los dispositivos ms utilizados son las columnas de relleno. En el diseo de las mismas ser necesario considerar muy diversos aspectos, tanto de las caractersticas del relleno como de las condiciones de funcionamiento. As, el conocimiento de los diferentes tipos de relleno permitir seleccionar el ms adecuado en cada caso en funcin de su rea especfica a (m2 / m3); el conocimiento de las condiciones fluidodinmicas de funcionamiento (velocidad de anegamiento, prdida de presin, etc. ) permitir determinar el dimetro de la columna y los caudales ptimos de gas y lquido; por ltimo, el conocimiento de los coeficientes de transferencia de materia a travs de las dos fases, KL y KG, permitirn determinar la altura de la columna. 1.1. Columnas de relleno Las columnas de relleno para el contacto gas-lquido se emplean mucho para operaciones de absorcin y, hasta un punto limitado, para las de destilacin. Por lo comn, las columnas se empacan con material orientado en forma aleatoria; pero, en algunos casos, se puede colocar cuidadosamente en sus posiciones. La columna de relleno es un dispositivo simple en comparacin con las columnas de platos. Una columna comn consiste en un envolvente cilndrico que contiene un plato de soporte para el relleno, un dispositivo de distribucin de lquido, diseado para proporcionar la irrigacin eficaz del relleno. Es posible utilizar varios lechos en el mismo envolvente de la columna. El relleno slido debe de ser de tal naturaleza que al ser mojado por el lquido descendente y fluir ascendentemente por sus intersticios el gas, vapor o lquido, proporciona una gran superficie interfacial para la transferencia de materia. La columna no contiene parte mvil alguna, requirindose energa solamente para establecer el flujo ascendente de gas (compresor) y de lquido ligero (bomba). Las cualidades exigibles a un buen material de relleno son:

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    - uniformidad de tamao - ligereza - elevada superficie - elevada seccin libre de paso a la fase ascendente para provocar la mnima

    prdida de presin de la misma - mnima retencin de lquido - elevadas resistencias mecnica y qumica - bajo coste

    La ligereza, la retencin del lquido, las resistencias mecnica y qumica y el coste, dependen sobre todo de los posibles materiales de construccin y de su forma. La superficie de los rellenos es funcin principal de su tamao, as oscila de 65 m2/m3 para un relleno de tamao nominal 7,5 cm a 650 m2/m3 para un relleno de tamao nominal de 0,5. La deseable combinacin de rellenos con elevada superficie y que slo produzcan una reducida prdida de presin de la fase ascendente, se estima por el valor del denominado factor de relleno, relacin entre su superficie seca por unidad de volumen y el cubo de su porosidad, a/3. No suele haber grandes diferencias entre los valores de este factor para los distintos rellenos del mismo tamao nominal. Las columnas de relleno se especifican por lo comn cuando los dispositivos de platos no son factibles, debido a caractersticas indeseables del fluido o algn requisito especial de diseo. Las condiciones que favorecen las columnas de relleno son: 1. Para columnas de menos de 0,6 m de dimetro, los rellenos suelen ser ms baratos

    que los platos, a menos que se necesiten rellenos de aleaciones metlicas. 2. Los cidos y otros muchos materiales corrosivos se pueden manejar en columnas de

    relleno, ya que la construccin puede ser de cermica, carbn u otros materiales resistentes.

    3. Los lquidos con tendencia a la espumacin se pueden manejar con mayor facilidad en columnas de relleno, debido al grado relativamente bajo de agitacin del lquido por el gas.

    4. La retencin del lquido puede ser muy baja en columnas de relleno, lo cual constituye una ventaja cuando el lquido es trmicamente sensible.

    1.2. Tipos de relleno Se encuentran en el mercado varios rellenos, cada uno de los cuales posee ventajas especficas para el contacto lquido-gas a partir de los aspectos de costo, disponibilidad de superficie, regeneracin de la entrecara, cada de presin, peso y resistencia a la corrosin. i) Anillos y derivados Los anillos son cilindros huecos de altura y dimetros convenientes. Suelen fabricarse por extensin, procurando que sus paredes sean todo lo delgadas que resulte compatible con sus resistencia mecnica (pues con ello aumenta tanto su superficie

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    como la seccin libre de paso a su travs), con tamaos muy variados pero que normalmente oscilan entre 0,5 y 15 cm. A veces su superficie lateral es ondulada. Tambin suele incluirse en este tipo de relleno, los prismas triangulares huecos denominados tringulos. ii) Sillas o monturas Se les da este nombre por su forma, figura 1, oscilando su tamao habitual entre 0,5 y 4 cm. Comparativamente a los anillos sus tres caractersticas principales son:

    - Provocan menores prdidas de presin en los fluidos que atraviesan sus lechos. - Debido a su entrecruzamiento ejercen menores presiones sobre las paredes de

    la carcasa. - Son ms delicadas y caras.

    Se conocen dos variedades:

    Sillas Berl: debido a su simetra pueden acoplarse entre s, con lo que disminuira su eficacia.

    Sillas Intalox: construidas con forma que evita el aludido acoplamiento de las sillas Berl.

    Adems de los dos tipos descritos anteriormente existe una amplia variedad de rellenos, entre ellos cabe citar: Rellenos Panapak y Spraypak, relleno Goodloc, rejas, relleno Stedman, rellenos de malla metlica, relleno Cannon, hlices, relleno Helipack, rosetas o telleretes etc. Los materiales de construccin de rellenos ms habituales son: - Cermica: es un material barato, recomendable en sistemas que dejen depsitos

    difciles de eliminar, puesto que pueden descartarse cuando convenga. Tienen poca resistencia mecnica, pero gran resistencia qumica (excepto a los lcalis fuertes y fluoruros).

    - Metales: poseen gran resistencia mecnica, por ello pueden construirse de paredes delgadas con el consiguiente aumento de capacidad, son de fcil limpieza, coste variable y resistencia qumica si se escoge el adecuado.

    - Plsticos: es un material barato, de gran resistencia mecnica y qumica, adems de poseer una gran ligereza.

    - Vidrio: posee poca resistencia mecnica, pero gran resistencia qumica y ligereza, as como un bajo coste.

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    Figura 1. Distintos tipos de rellenos

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    1.3. Caracterizacin de un lecho de relleno

    1.3.1. Esfericidad de partcula ()

    La esfericidad es la medida nica ms til para caracterizar la forma de partculas irregulares y otras no esfricas. Se define como:

    )1(1sup

    sup

    =

    volumenigualpartculaladeerficieesferaladeerficie

    1.3.2. Tamao de partculas (dp) Cuando se mide el tamao de una partcula esfrica, con una regla o por otros procedimientos, se sabe lo que la medida significa. Pero con partculas no esfricas se tiene dificultades. El tamao de partcula dp se define de forma que sea til para los objetivos de flujo y prdida de presin. Con esto en mente, se puede evaluar dp por diferentes mtodos: - pesando un nmero conocido de partculas, si se conoce su densidad

    - por desplazamiento de un fluido por un nmero conocido de partculas, si las partculas no son porosas, o bien

    - mediante calibres o micrmetros, si las partculas son de forma regular. Todos ellos son aplicables para partculas grandes (> 1 mm). A partir de estas medidas se calcula en primer lugar el dimetro equivalente de la esfera, definido como sigue:

    ( ) )2(6partcula la a volumen igualcon esfera la de 3/1

    ==Vdimetrodesf

    de la que el tamao de partcula viene dado como dp = . desf

    1.3.3. Porosidad del lecho Se define a partir de la fraccin de huecos. Por lo tanto se calcula como volumen de huecos / volumen total de lecho.

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    1.4. Cada de presin a lo largo del lecho La prdida de presin que experimenta un gas al fluir a travs de un lecho de relleno irrigado por un lquido depende del caudal de ste. En la bibliografa se encuentran datos experimentales para algunos de los tipos de relleno ms habituales, expresndose la prdida de presin en funcin de las velocidades msicas de ambas fases para cada tamao de los mismos. Tambin se han propuesto ecuaciones derivadas de la general de Fanning, tanto para lechos secos, como mojados.

    ( ) )3(:sec 21 Gg VCPosLechos =

    ( ) )4(10: 22 3 GgVC VCPmojadosLechos L = expresiones en las que: P es la prdida de presin del gas (cm de agua/m de relleno); C1 , C2 y C3 son constantes dependientes del tipo y tamao del relleno; g es la densidad del gas (Kg/m3); VG y VL, las velocidades del gas y del lquido, respectivamente, referid