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• Leidy Johana Londoño

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UNIDAD 3: FASE 4 – ANALIZAR Y SOLUCIONAR PROBLEMAS DE SEPARACIONES SOLIDO LIQUIDO

PRESENTADO POR: ESTEFANIA GOMEZ NIETO CÓDIGO: 1057603726 No. DE GRUPO: 216002_12

LEIDY JOHANNA GOMEZ TUTORA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS BASICAS TRANSPORTE DE SOLIDOS Y FLUIDOS 2020

ACTIVIDAD INDIVIDUAL

1. Analizar el documento, extraer los conceptos fundamentales y realizar un cuadro sinóptico con los aspectos más importantes a considerar, así como las ecuaciones utilizadas en el desarrollo de los problemas de aplicación, teniendo en cuenta las temáticas que se presentan en el libro guía:

2. Realizar las simulaciones de filtración a presión constante, filtración a volumen constante, sedimentación y centrifugación en el software Virtual Plant (el enlace lo encuentran en el Entorno de Aprendizaje Práctico). Para acceder al software pueden dar click en el siguiente enlace. Para realizar las prácticas virtuales deben estar inscritos en el software y escribirle al director o tutor de curso por correo interno para que les habilite las prácticas, esto lo deberán hacer con tiempo suficiente para evitar inconvenientes de última hora. Recuerden consultar la guía para el desarrollo del componente práctico, donde se describe en detalle lo que deben presentar.

Actividad colaborativa 1. El estudiante de manera individual deberá desarrollar uno de los problemas que están propuestos en cada una de las temáticas que se presentan a continuación.

2.1 Filtración

2.1.5 La ecuación de filtración a presión constante de 38 lb/in2 abs es:

t =8,15∗10−5 V + 0.020 V

Donde t está en segundos, (−∆ P ) en lb/in2 abs y V en litros. La resistencia específica de la torta es independiente de la presión. ¿Cuánto tiempo se necesitará para llegar a 60 lb/in2 abs, cuando la filtración procede a una velocidad constante de 13 l/s?

DATOS: ¿

(−∆ P )=60 lb/¿ 2 ECUACIONES:

−∆ P=

μα C s A2

¿

Kp¿ −∆ P=K p ¿ −∆ P=K p ¿ REEMPLAZAMOS LA ECUACION

60 lb /¿2=( 8,15 X 10−5 l)(38

2

−5

2

−5

60 lb /¿ =( 8,15 X 10 l)(38

lb )¿ ¿2 lb 169 l 2 lb )( 2 )t +(0.020 s /l )(38 2 )(13 l/s ) 2 ¿ s ¿

2

60 lb /¿ =( 8,15 X 10 s /l )(38

lb 169 l2 lb )( 2 )t + 9,88 2 2 ¿ s ¿

60

lb lb 8,15 X 10−5 s lb 169l 2 −9,88 =( )(38 )( 2 )t ¿2 ¿2 l2 ¿2 s

60

lb lb lb −9,88 2 =0,5233 2 t 2 ¿ ¿ ¿ s

50,12

lb lb =0,5233 2 t 2 ¿ ¿ s

lb ¿ 2 =t lb 0,5233 2 ¿ s 50,12

t=95.77 s

2.2 Fluidización: 11.2 Determine el rango de velocidades en el cual puede ser “manejada” la velocidad de fluidización, en una columna de diámetro 0.8m, en la cual se secan partículas de carbón de 1mm a 1 at y 80°C ¿Qué sucede si el tamaño del carbón aumenta al doble?

2.3 Sedimentación – Precipitación 2.3.2 Considere la precipitación en aire a 294.3K y 101.325 kPa, de gotas pequeñas de aceite de 2,5 cm de diámetro. La densidad del aceite es 940 kg/m3. La cámara de precipitación tiene 0.7 m de altura. Calcule la velocidad terminal de precipitación. ¿Cuánto tiempo se requerirá para la precipitación de estas partículas? (Sugerencia: Si el número de Reynolds es superior a aproximadamente 100, no se pueden usar las ecuaciones ni la correlación de resistencia al flujo para esferas rígidas).

DATOS: T =294.3 K P=101.325 kPa dp=2.5 cm de diametro Pp=940 kg/m3 h=0.7 m

Calculamos el número de Reynolds como N ℜ=

D P vt ρ μ

Hallamos la densidad del aire bajo la temperatura de 294.3K d=

p constante gas especifico∗T

p=101325 Pa T =294.3 K Constante=287.058 J /(kg∗K )

d=

101325 Pa =1,199 kg/m3 287.058 J /(kg∗K)∗294.3 K

La viscosidad dinámica es ¿ 1.81∙ 10

2.5 cm=

−5

kg así el número de Reynolds es: m∙ s

1m =0.025 m 100 cm 0.025 m∙ v t ∙1.199 N ℜ= 1.81∗10−5

N ℜ=1656

kg m3

kg m∙ s

s vt m

Tomamos como primera consideración que v t=0.305

m m m , se dice que N ℜ=1656 ∗0.305 , s s s

entonces el número de Reynolds es N ℜ=505.08. Ahora si vemos las partículas como pequeñas esferas conocemos que la velocidad terminal y el coeficiente de arrastre están relacionados por

v t=

√

CD=

4 ( ρP −ρ ) g D P 3 CD ρ

4 ( ρ P− ρ ) g D P 3 ρ v 2t

4 ( 940 kg/m3−1.199 kg /m3 ) 9.81 CD=

3∗1.199 kg /m3 ¿ v 2t

m ∗0.025m s2

CD=

256 v2t

La velocidad terminal y el coeficiente de arrastre son

Vt =0.305

m m =CD=2751 s s

Vt =0.0305

m m =CD=275194 s s

2.4 Separaciones centrífugas: 2.4.4 En un proceso de refinación de aceite vegetal, se separa por centrifugación una fase acuosa de la fase de aceite. La densidad el aceite es de 930 kg/m 3 y de la fase acuosa es 1030 kg/m3. El radio r1 del derrame del líquido ligero se ha fijado en un valor de 15 mm y la salida del líquido pesado en 10,2 mm. Determine la localización de la interfaz en la centrífuga. DATOS:

Densidad :930

kg m3

Fase acuosa :1030

kg m3

Formula de cuacion del radio: ρ H r 4 2−ρ L r 21 r= ρ H −ρ L 2 2

103 0 r 21,2 =

2 kg ( kg 2 ) 10.2 mm −930 3 ( 15 mm ) 3 m m kg kg 1030 3 −930 3 m m

2

r 1,2 =

107161 mm 2−209250 m m2 100 r 21,2 =1020.89mm 2 2

r 1,2 =√1020.89 mm2 r 1,2 ≅ 31.95 mm