EJERCICIO 2 HOJA 5: SEDIMENTACIN

En el ejercicio nos piden el dimetro mnimo del sedimentador, para lo cul lo primero que tenemos que hacer es unificar las unidades:

Conocemos la velocidad de extraccin de lodos (Vui) , por lo que vamos a obtener grficamente el flujo total mnimo que necesita el sedimentador, para as poder obtener el rea necesaria para el espesamiento del lodo (At) y poder despejar el dimetro.

Para obtener el flujo total mnimo representaremos el flujo total frente a las concentraciones iniciales. Haremos los clculos necesarios mediante una tabla Excel a partir de los datos de concentracin y velocidad de ascensin del lquido (Vs) aportados por los ensayos de sedimentacin del lodo(Figura 1).

Xi(Kg/m3)Vsi(cm/min)Vsi(m/s)Gbi=Xi*Vsi(Kg/m2s)Gui=Xi*Vui(Kg/m2s)GT=Gbi+Gui(Kg/m2s)

22,60,000430,000870,000280,00114

32,20,000370,001100,000410,00151

41,250,000210,000830,000550,00139

50,750,000130,000630,000690,00132

60,40,000070,000400,000830,00123

70,350,000060,000410,000970,00137

Figura 1

Una vez que tenemos definidos los flujos totales para cada una de las concentraciones, hacemos la representacin(Figura 2):

El flujo total mnimo es aqul valor del flujo total que provoca en el grfico un mnimo local. Este mnimo corresponde a la zona ms restrictiva; es decir, la zona en la que se van a espesar menos lodos, de modo que el rea del sedimentador vendr dada por ese punto. Si observamos la figura 2, vemos que el valor del flujo total mnimo se corresponde con:

GTmnimo = 0,00122

Kg / m 2 s

Como conocemos la relacin entre el rea necesaria para el espesamiento y el flujo mnimo, podemos ya calcular el dimetro:

Con estos clculos llegamos a que el dimetro mnimo necesario para la clarificacin y el espesamiento del lodo es de 27,45 m, dimetro dentro de lo normal teniendo en cuenta las dimensiones que suelen tener en las depuradoras.FILTACION

NUMEROS ADIMENSIONALES

Calcule la velocidad mnima de flujo en pies/s y en m/s de agua al 160 F que fluye en un conducto de 2pulg de dimetro, para la cual el flujo es turbulento.Vmin=? (Pie/s y m/s)Fluido Agua a 160F = 4,38x10-6 pie2/s D= 21 inch x 1 pie = 0,167 pie 12 inchRe= 4.000Re= V . D . = Re= V . D = V= Re . = V= 4000 . 4,38x10-6pie2/s = V= 0,105 pie/s . sg D0,167pie

V= 0,105 pie/s . 0,3048m/1pie = V= 0,032 m/s.

Calcule el nmero de Reynolds para el flujo de cada uno de los siguientes fluidos en un conducto de acero de 2pulg. Calibre 40, si la rapidez de flujo de volumen es de 0.25 pies3/s: a) agua a 60F, b) acetona a 77F, c) aceite de linaza a 77F y d) aceite SAE 10 a 210F (sg=0.87).

Re= ?Tubera Acero = 2C= 40D= 0,1723 pieQ= 0,25 pie3/sRe= V . D . = Re= V . D

Q= V.A V= 4Q /.D2 = V= 4 . 0,25 pie3 /s V=10,72 pie/s .(0,1723pie)2

CENTRIFUGACION:Una centrfuga tiene un rotor cuyo radio es 10 cm. Cuando el rotor gira a 1000 rpm,a) calcule la fuerza centrfuga desarrollada, expresada con respecto a la aceleracin gravitatoria (g);b) compare esa fuerza con la que se dara en un rotor con radio 20 cm girando a la misma velocidad.Respuesta al problema 1a)FCR = Fc/ Fg= (m 2r) / mg= 2r /g = 2 v = 2 1000 min1 (1 min / 60 s) = 104.7 s1Por tanto, FCR = (104.7)2s2 0.1 m / 9.8 m s2= 111.9O, dicho de otro modo: Fc= 112 gb)Como r = 2r, FCR = 2 FCR = 224 gTRANSPORTE:cul debe ser la potencia del motorreductor de un sinfn de 10", si gira al 80% de la mxima velocidad recomendable (150 RPM) y tiene una longitud total de 20 metros ?. Velocidad de giro: 150 x 0.8 = 120 RPM -Capacidad M3/hora = 0.8 x 47.6 = 38.08 M3/hora - A = 4.13 x 38.08 x 20 = 3.15 1000 -En consecuencia C = 1.25 y, HP = 3.15 x 1.25 = 3.93, Aproximadamente 4 HP.Cul debe ser la potencia del transportador anterior, si moviliza arroz y se instala inclinado con una diferencia de nivel de 3 metros, entre su punto de descargue y su punto de cargue ?. -Capacidad: 38.08 x 0.58 = 22.08 toneladas/hora -HP = (4 HP + (22.08 x 3))/ 100= 4.66 HP

REDUCCION DE TAMAOEmpleando los datos del Ejercicio 1, si el material que se est triturando es una caliza, aplicando la Ley de Bond, calcula el trabajo consumido en la operacin, W.

Solucin: Como datos tenemos que:D80 = 140 mm = 140.103 m d80 = 17 mm = 17.103 m Wi = 12 Luego, aplicando la expresin de Bond para el clculo energtico de la trituradora de mandbulas se tiene que:

AGITACION Y MEZCLA:

En un tanque se instala un agitador de aspas planas que tiene seis aspas. El dimetro del tanque D1 mide 1.83m el dimetro de la turbina Da 0.61m, Dt=H y el ancho W ES 0.122M. El tanque tiene cuatro deflectores, todos ellos con un ancho J=0.15m. La turbina opera a 90rpmy el liquido del tanque tiene una viscosidad de 10cp y densidad de 929 kg/m3. Calclese los Kilowatts requeridos para el mezclador Con las mismas condiciones ( excepto que la condicin tiene ahora una viscosidad de 100000cp), vulvase a calcular la potencia requerida.

SOLUCION: