PORTAFOLIO
PORTAFOLIO DE OPERACIONES UNITARIAS
Ejercicio 2
Un decantador continuo cilíndrico horizontal separa
1500 bbl/d (9,93 m3/h) de una fracción líquida
de petróleo a partir de un volumen igual de un ácido de lavado. El petróleo es
la fase continua y a la temperatura operacional tiene una viscosidad de 1,1 cP
y una densidad de 54 lb/ft3 (865 kg/m3). La densidad del ácido es
72 lb/ft3 (1153 kg/m3). Calcular:
a) el tamaño del tanque, considerando que este deberá
estar lleno cerca de 95% de su capacidad (para un cilindro horizontal esto
significa que la profundidad ocupada por los líquidos será aproximadamente del
90% del diámetro del tanque).
b) la altura de desborde del ácido por encima del fondo
del tanque.
Suponga que los
extremos del recipiente son casi planos y que la longitud del tanque debe ser
cerca de 5 veces su diámetro.
Ejercicio
1
En la siguiente figura se muestra un sistema utilizado para bombear refrigerante desde un tanque colector hacia un tanque elevado, donde el refrigerante es enfriado. La bomba entrega el caudal necesario para mantener el sistema trabajando. El refrigerante fluye de regreso hacia las maquinas en la medida que se requiere, por gravedad (la maquina 1 requiere 20 gal/min y la maquina 2 requiere de 10 gal/min). El refrigerante tiene una gravedad especifica de 0,92 y una viscosidad dinámica de 3,6 x 10^-5 lb . s/pie2 . El filtro tiene un coeficiente de resistencia de 1,85 * V^2/2g (cabeza de velocidad de la línea de succión). Calcule la potencia entregada por la bomba al refrigerante. (Realizar los cálculos utilizando unidades del Sistema Británico)
Ejercicio
2
Etilenglicol a 25°C fluye a través de una tubería de 750m de acero comercial calibre 40, con un caudal de 425L/s, de modo que la perdida de carga hidrostática no exceda de 8m. Las perdidas menores son de 9V^2/2g. Determinar el diámetro requerido.
Ejercicio 1
Para una operación de lavado en una planta de generación de electricidad
se necesitan 370 galones por minuto de agua (gpm). La carga hidrostática neta
es alrededor de 24 ft para este caudal. Una ingeniera recién contratada revisa
algunos catálogos y decide comprar el rotor de 8,25 in de la bomba centrífuga
serie F1 modelo 4013 de Taco. Si la bomba opera a 1160 rpm, como se especifica
en la gráfica de rendimiento, según el razonamiento de la ingeniera, su curva
de rendimiento se corta a los 370 gpm en H = 24 ft. Su jefe, quien está muy
interesado en la eficiencia, observa las curvas y se da cuenta que la
eficiencia de esta bomba en su punto de operación es de sólo 70 por ciento.
También ve que la opción del rotor de 12,75 in alcanza una eficiencia
mayor (casi 76,5 por ciento) al mismo caudal. Asimismo, note que puede
instalarse una válvula reguladora corriente abajo de la bomba para incrementar
la carga hidrostática neta necesaria de modo que la bomba funcione a su mayor
eficiencia. Pide a la ingeniera principiante que justifique su elección del
diámetro del rotor. Es decir, le pide que calcule qué opción del rotor (de 8,25
in o de 12,75 in) necesitaría la mínima cantidad de electricidad para operar.
Haga la comparación y analice los resultados.
Ejercicio 2
Se emplea una bomba para llevar agua de un gran depósito a otro que está a mayor altura. Las superficies libres de ambos depósitos están expuestas a la presión atmosférica, como se ilustra en la figura. Las dimensiones y los coeficientes de pérdidas menores se ilustran en la figura. El rendimiento de la bomba se aproxima por medio de la expresión Hdisponible=H0 - aṼ2, donde la carga al cierre es H0 = 24.4 m de columna de agua, el coeficiente es a = 0.0678 m/Lpm2, la carga hidrostática disponible de la bomba Hdisponible está en unidades de metros de columna de agua y la capacidad Ṽ está en unidades de litros por minuto (Lpm). Estime la capacidad de descarga de la bomba.
Ejercicio 1
En la figura fluyen por una tubería de acero de 2 pulgadas, de cedula
40, 100 gal/min de agua a 60°F. El intercambiador de calor en la rama a tiene un coeficiente de perdida de k =
7,5 con base en la carga de la velocidad de la tubería. Las tres válvulas se
encuentran abiertas por completo. La rama b
es una línea de desviación que se compone de una tubería de acero de 1 ¼
pulgada, cedula 40. Los codos son estándar.
La longitud de la tubería entre los puntos 1 y 2 en la rama b es 20 pies. Debido al tamaño
del intercambiador de calor, la longitud de la tubería de la rama a es muy corta, y es posible ignorar las
perdidas por fricción. Para este arreglo, determine:
a)
El flujo
volumétrico del agua en cada rama.
b) La caída de presión entre los puntos 1 y 2
Ejercicio 2
Se utiliza el rotor de 11.25 in de la bomba centrífuga de la serie FI
modelo 4013 de Taco para bombear agua a 25°C desde un depósito cuya superficie
está 4 ft por arriba del eje central de la admisión de la bomba. El sistema de
tuberías, desde el depósito hasta la bomba, consiste en 10,5 ft de tubo de
hierro fundido con un diámetro interior de 4 in y con una altura de rugosidad
promedio de 0.02 in. Hay varias pérdidas menores: una entrada de bordes agudos
(KL = 0.5), tres codos regulares de 90° embridadas (KL = 0.3 cada uno) y una
válvula de globo embridada totalmente abierta (KL = 6.0).
¿Pueden bombearse 570 gpm sin que se genere cavitación?
¿Si el agua estuviese a temperatura de 60°C, se pudiese bombear el mismo
caudal?
Ejercicio 1
Determinar el volumen molar estándar a condiciones normales de 1 atm de
presión y 0 °C de temperatura.
Determinar el volumen molar estándar a condiciones normales de 1 atm de
presión y 32 °F de temperatura.
Ejercicio 2
Para extraer de la chimenea de una caldera gas en reposo a una presión
de 29,0 in. de Hg y una temperatura de 200 ºF y descargarlo a una presión de 30,1 in. de Hg
y una velocidad de 150 ft/s se utiliza un ventilador centrífugo (extractor).
Calcule la potencia necesaria para mover 10000 ft3/min std del gas,
utilizando condiciones estándar de 29,92 in. de Hg y 32 ºF. La eficiencia del
extractor es de 65% y el peso molecular del gas es de 31.3.
Ejercicio 3
Un compresor reciprocante de triple etapa comprime 180 ft3/min
std de metano desde 14 hasta 900 lbf/in.2 abs. La temperatura a la
entrada es de 80 °F. Para el intervalo de temperatura que cabe esperar las
propiedades medias del metano son:
Ejercicio 1
Una turbina de disco con seis palas planas se instala centralmente en un
tanque vertical con deflectores con un diámetro de 2 m. La turbina tiene 0.67 m
de diámetro y está situada a 0.67 m por encima del fondo del tanque. Las palas
de la turbina tienen 134 mm de ancho. El tanque está lleno hasta una altura de
2 m de solución acuosa de NaOH al 50% a 65 °C, que tiene una viscosidad de 12
cP y una densidad de 1 500 kg/m3. La turbina del agitador gira a 90 rpm. ¿Qué
potencia requerirá?
Ejercicio 2
El sistema de agitación del ejemplo anterior se utiliza para mezclar un
compuesto de látex de caucho que tiene una viscosidad de 120 Pa · s y una
densidad de 1120 kg/m3. ¿Cuál será la potencia requerida?
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