Ejercicio de Proceso Industrial

7/23/2019 Ejercicio de Proceso Industrial

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“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”



aplicativo Diseño de I

Escuela Profesional De Ingeniería Industrial -6ciclo

Facultad De Ingeniería Y Arquitectura





1. Ejercicio:

Una comañ!a Productora de Fosfato de "alcio# se $a rouesto roducir %&&&'()d!a de *ilicato de "alcio# en su nueva Planta +ndustrial u,icada en

la ciudad de -ima# ara la roducción de dic$a sal# se $a lanteado la

si(uiente mecla y reacción /u!mica:

PO

(¿¿4 )2+SiO

2+C −−−→CaSiO

3+CO+ P

Ca3¿

-a reacción se lleva a ca,o a temeratura de 0%& " y resión de 0 ,ar.As! mismo la roducción se desarrollara en 2 reactores# con una relación

de 3)D41.5&6# ara lo cual se re/uiere sa,er lo si(uiente:

atos:

Densidad

PO

(¿¿ 4 )2

Ca3¿

40.22 ()lt

DensidadSiO

2 40.7% ()lt

DensidadCaSiO

3 40.& ()lt

Densidad " 40.0% ()lt

840.0 9P*

n4

P4;2.2 ie l,)se(

<4&.0& pie3 /seg

*410&& lb / pulg2

=4>%?

@iscocidad 4 5.3∗10−3lb−s/ pies

2

Densidad mecla 4 34 lb / pie3

*e re/uiere calcular y determinar lo si(uiente:

a. calcule el volumen total de los insumos /u!micos ara o,tener

CaSiO3 eBresado en (alonesC





,. Dimensionar el es/uema de un tan/ue c)su a(itador c. Determine el nmero de 9eynoldsd. Determine la otencia del motor del tan/ue en .e. Determine el esesor de la lanc$a de acero en ul(adas

Desarrollo:

alance /u!mico:

PO

(¿¿4 )2+SiO

2+C −−−→CaSiO

3+CO+ P

Ca3 ¿

PO

(¿¿4 )2+3 SiO

2+5C −−→3CaSiO

3+5CO+2 P

Ca3¿

Pesos moleculares:

PO

(¿¿4 )2Ca

3¿

4G1&.&5 'mol)'(

3SiO2 41%7.G 'mol)'(

3CaSiO3 4G2;.G7 'mol)'(

5C 4 7&.&% 'mol)'(

a. calcule el volumen total de los insumos /u!micos ara

o,tener CaSiO3 eBresado en (alonesC

3allando '( de

PO

(¿¿4 )2

Ca3¿

:

310.07 kmol−kg−−−→348.36 kmol−kg





PO

(¿¿ 4 )2−−−→5000 kg/diaCaSiO

3

X kg−Ca3¿

PO(¿¿4 )

2=4450.42 kg

Xkg−Ca3¿

3allando '( deSiO

2 :

156.3 kmol−kg−−−→348.36 kmol−kg

Xkg−SiO2−−−→5000kg/dia CaSiO

3

Xkg−SiO2=2243.37 kg

3allando '( de C :

60.05 kmol−kg−−−→348.36 kmol−kg

Xkg−C −−−→5000kg/diaCaSiO3

Xkg−C =861.90 kg

6asa total:

W T =4450.42+2243.37+861.90

W T =7555.69 kg

3allando @olumen de

PO

(¿¿4 )2

Ca3¿

:

PO

Ca3(¿¿4)

2=

4450.42kg

(2.44 g¿ )

V ¿





Convertimos agr :

PO

Ca3(¿¿4)2=4450.42 kg× 1000gr

1kg =4450420gr

V ¿

Reeemplazamos:

PO

Ca3(¿¿4)

2=

4450420 gr

(2.44 gr¿ )

=1823942.62<¿

V ¿

PO

Ca3(¿¿4)

2=1823942.62<¿

V ¿

3allando @olumen de SiO2 :

V SiO2=2243.37 kg

(2.65 g¿ )

Convertimos a gr :

V SiO2

=2243.37 kg ×1000 gr

1kg =2243370gr

Reeemplazamos:

V SiO2=

2243370 gr

(2.65 g¿ )

=846554.72<¿

V SiO2

=846554.72<¿





3allando @olumen de C

V C =861.90 kg

(2.25 g¿ )

Convertimos agr :

V C =861.90 kg ×1000 gr

1kg =861900 gr

Reeemplazamos :

V C =861900gr

(2.25 g¿ )

=383066.67<¿

V SiO2=383066.67<¿

3allando @olumen =otal:

V t =(1823942.62+846554.72+383066.67 )×1.20

V t =(305356.1 )×1.20

V t =36644276.81<¿

3allando @olumen en (alones:

V t =36644276.81<(1galon

3.785 )

V t =968104.838 galones

,. Dimensionar el es/uema de un tan/ue c)su a(itador

3allando dimensiones del rector:

VT =968104.838 /4=242026.21<¿

1< ¿1000m

3

VT =242026.21×¿





VT =242.03

3allando “D”:

D= 3

√ VT × 4

π (1.70 )

D= 3

√242.03×4

π (1.70 )

D=5.66m

3allando “ ! / D ”:

!

D =1.0

!=1.0×5.66

!=5.66m

3allando “

1/ D

”:

1

D =0.3

1=0.3×5.66

1=1.698m

3allando “ dag/ D ”:

dag

D =0.33

dag=0.33×5.66

dag

=1.868m

3allando “

2/ D

”:

2

D =0.20

2=0.20×5.66

2=1.132m





3allando “ W 3/dag ”:

W 3

dag

=0.25

W 3=0.25×1.868

W 3=0.467m

3allando “ W 1/ D ”:

W

1

D =0.10

W 1=0.10×5.66

W 1=0.566 m

3allando “ W

2/ D

”:

W

2

D =0.02

W 2=0.02×5.66

W 2=0.113m

c. Determine el nmero de 9eynolds

3allando “ Area ”:

8ota: 1m=3.28 pie

D¿¿¿2π ¿

"=¿

5.66×3.28

1¿¿¿2π ¿

"=¿

"=270.69 pies2

3allando Velocidad :





8ota:V =# / "

V =

#

"

V =0.20 pies3/seg

270.69 pies2

V =7.38×10−4

pies/ seg

3allando #reynolds :

8ota:dag=1.868m×3.28=6.12 pies

¿ Re$=V × dag × %

&

¿ Re$=(7.38×10

−4)×6.12×34

5.3×10−3

¿ Re$=28.97

El número de Reynolds es un flujo laminar porque es ¿2100 .

d. Determine la otencia del motor del tan/ue en . ' =2.2 RPS

(n=0.18

P=84.4 pieslb /seg

}= (n×P×'

3×dag

5

1000 ' ¿

}=0.18×84.4×2.23 ×6.125

1000

' ¿

}=1388.80 ()att

' ¿

3allando{N} rsu {aran!ue}

:

}

' arran*ue=2× ' ¿





' arran*ue=2×1388.80

' arran*ue=2777.6 ()att

3allando{N} rsu {ins"}

:

' inst =2777.6×1.20

0.98

' inst =3401.14k)att

' inst =3401.14k)att × 1 P

0.746k)att

' inst =4559.17+p

La potencia del motor del tanque es de 4559.17 hp

e. Determine el esesor de la lanc$a de acero en ul(adas

,= PT × D

2× S × t +1

8

Datos:=4>%?

*410&&& l,) pulg

2

D=5.66-0.0254=222.83 pulg

1=1.698-0.0254=66.85 pulg

!=5.66-0.0254=222.83 pulg

W T =7555.69 kg.2.2 lb=16622.518 lb

3allando

P ! :

P != W total

/ lateral

3allando / lateral :

/ lateral=2π × r × !

/ lateral=2π ×222.83

2

×222.83





/lateral=155990.16

Entonces P ! :

P !=

16622.518

155990.16

P !=0.11 lb / pulg2

3allando P0 :

P0 = W total

/0ondo

3allando/ 0ondo

:

/ 0ondo=2π × r × 1

/ 0ondo=2π ×222.83

2 ×66.85

/ 0ondo=46797.75

Entonces P0 :

P0 =16622.518

46797.75 =0.36lb / pulg

2

Entonces Pt = P !+ P 0 :

Pt = P !+ P 0

Pt =0.11+0.36

Pt =0.47 lb / pulg2

Entonces el esesor “E”:

,= PT × D

2× S × t +1

8

,= 0.47×222.83

2×12000×0.85+1

8





,=0.13 pulgadas

Entonces la lanc$a de acero serH de I de ul(ada

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