8/19/2019 2do Examen de Operaciones Unitarias i 2012 -i

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SEGUNDO EXAMEN DE OPERACIONES UNITARIAS I –2012 - IINGENIERÍA METALÚRGICA Y MATERIALES DE LA U.N.C.P.

NOMBRE:...................................................................FECHA.................................

PROBLEMAS:1.- En la figura se muestra una prensa hidráulica que puede servir de esquema de un gato

hidráulico. Para el caso del gato, el cuerpo 1 es la carga que se eleva, para el de la prensa, es

un cuerpo fijo unido a los cimientos mediante los soportes 8 que se ve con líneas punteadas; el

cuerpo 2 representa en este caso el material a prensar. ediante la !om!a de mano "provisto

de válvulas de aspiraci#n $ en impelente %, se crea presi#n en el cilindro & que act'a so!re el

em!olo ( ) provoca un esfuer*o P a lo largo del em!olo. +etermínese este esfuer*o

tenindose los siguientes datos. - 2/ 0gf. a! 1 . +d 1/.

SOLUCIÖN.

3plicando la formula. 

P - 4 a 5 ! 6+d 72

  a

-empla*ando valores

P 2/ 0gf 4 1 5 1 6 1/7 2

  2////,// 0gf.

2.- +eterminar el caudal ) la velocidad de flujo de una planta de 8$//,// ..9. +ía de

mineral con una densidad de 1"//,// gs :. on "$< de s#lidos ) 2,8 de =e. . :a tu!ería es

de fierro forjado de & pulgadas de diámetro nominal.

S!"#$%&:

>allando la cantidad de agua.

  "$ <9 ??????????? 8$// ..9.+ . @ 1$(8$,(1 on. agua

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  &$,/ ??????????????? @ ton agua día.

:a planta pasa 8$// ..9.+. de mineral calculamos cuantos m" sonA

  Bolume ..9. B 8$//,/ "/"$,(1 m"

  =E 2,8

Entonces el volumen total que pasa por la planta es el flujo.

  1$(8$,(1 on. agua o m ".

  "/"$,(1volumen del mineral m".

  18821,%2 m". día 4 1día 2% hr. 41hr. "&// seg. /,218 m" seg C 6caudal7 1-esp.

  Belocidad C 3 /,218 m". seg 11,& m seg. 2 -esp.

  18&,% D 1/ ?% m 2

'.- n glo!o aerostático que pesa &/ Fp sufre un empuje del aire de 8/ Fp, calcularA

a. Energía potencial ) cintica al ca!o de &/ segundos o 1 minuto.

 !. uanto es su energía mecánica total

 

SOLUCION:

9e conoceA ∑ G) m 4 a, que G) m 4 a

>allando la aceleraci#nA

E H P m 4 a ; pero m pg

E H P p g 4 a A a 6E ? P7 4 g p si; g .81 m s

9ustitu)endo valores

22(."&/

7&/8/6 281. sm

 Kp

 Kp Kp sma   =

−

=

N i v e l d e r e f e r e n c i a

8 0 k p

6 0 k p

h

(0 )*

+0,P

E

P

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alculo de la altura despus de &/seg.

  h altura. a aceleraci#n. t tiempo

alculo de la energía potencial a esta altura

Ep ph Ih

&/FpD$88&.m "$"1&/./0p ? m 60p ? m s2 7 m JuI. 4 m Kulio

Ep "$"1&/./0p ? m "$"1&/./0p ? m D .8 Koulios "%&/&8./ julio

Ep "%&/&8./ Kulios

alculo de la energía cintica

:a velocidad B aceleraci#n D tiempo ".2(m s2  D &/seg 1&.2&ms

  B a 4 t 1&,2&ms 6velocidad7

:uego

Ec L m B2  1 4 &/ Fp 4 61&.2& m seg72 11((2,/1 0pMMm

  2 ,8 m seg2

Ec 11((2,/1 0p?m 11((2,/1 4 ,8 m seg2 11$%"&1,(1 JuI Hm

Ec 11$%"&1,(1 Kulios

 !.? :a energía mecánica es la suma de las dos energías acumuladas al ca!o de &/ segundos.

  Em Ep 5 Ec

Em "%&/&8./ 5 11$%"&1,(1 %&1$"2.(1 Kulio . -pta.

.- alcular la velocidad terminal de sedimentaci#n en pieminuto de una partícula de &

micrones, de gravedad específica "./ grc.c. ) la viscosidad del agua 1./ entipoise.

u

 p gd v

18

762   −∂=

 para una partícula de % micrones /.//&mm  /.///&cm

  68/76 & D1/?%7 2  6",/ H1,/7

vt ??????????????????

  61876/./17

m x xh

at h

//,$88&7&/62(."2

1

2

1

2

2

==

=

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  68/7 6 "& D1/?8 7 62,/ 7

vt ??????????????????

  61876/./17

Bt "2/ D 1/?8 /,/1

 B ",2/D1/?% cmseg

Bt ((,1&$D1/?% pieminuto velocidad de sedimentaci#n de una partícula de &micrones

TEORIA:

5.- En las operaciones por transferencia de masa, que ocurre en la destilación.

Una fases vapor entra en contacto en una fase liquida la masa se transfiere de

liquido a vapor como del vapor al liquido. El liquido el vapor contienen el mismo

componente pero en cantidades diferentes. El l!quido est" en su punto de

#ur#u$a el vapor en equili#rio en su punto de vac!o. %a masa se transfiere de

l!quido por vapori&ación del vapor por condensación.

El efecto es aumento en la concentración del componente m"s vol"til en el

vapor, un aumento en la concentración del componente menos vol"til en el

l!quido.

%os l!quidos con diferentes presiones de vapor a la misma temperatura pueden

separase por destilación E$m. el petróleo crudo puede separarse en 'ran n(mero de

fracciones, como 'ases li'eros, naftas, 'asolina, kerosenes, residuos.

6.- )uales son las principales operaciones en la transferencia de masa defina deun e$emplo de cada uno de ellos.

Destilación  *eparar me&cla liquido por diferencia .en volatilidad. E$emplo +etróleo

  *olventes, licores.

Absorción +urificar 'as de un compuesto por contacto con liquido. E$emplo  Eliminación

  de 'ases "cidos de corrientes.

Extracción (lixiviación o lavado)  e&cla liq-liq o sol-liq en disolvente selectivo. E$emplo

  +etróleo, e/tracción de aceites, li/iviado de minerales.

Adsorción  Eliminar como. de fase fluida mediante sólido que lo retiene. E$emplo Eliminar 

  )omo de fase fluida mediante sólido que lo retiene

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Intercambio iónico  *ustitución de iones de disolución por otros en sólido. E$emplo

   0#landar a'ua, desminerali&ación

1.- 2efina el concepto de sedimentación de una part!cula 'ruesa en un fluido

uando una partícula está li!re para moverse en un fluido act'an dos fuer*as. na fuer*a de

gravedad, la cual es una fuer*a actuante hacia a!ajo proporcional a la masa .

:a segunda fuer*a es la fricci#n, la cual depende del frotamiento de la superficie de la partícula

) el fluido a travs del cual se mueve.

onsecuentemente los parámetros que afectan la velocidad de una partícula gruesa,

descendiendo en un fluido sonA

1. =ravedad Específica.

2. volumen.

". superficie total.

%. teDtura de la superficie.

$. desvío de la caída vertical.

n análisis de la velocidad de sedimentaci#n 6velocidad trmica de una partícula gruesa,

consiste en la derivaci#n de la fuer*a gravitacional actuante so!re la partícula ) la

correspondiente resistencia del fluido. Esta en equili!rio, cuando la aceleraci#n es igual a cero

) la partícula ha alcan*ado su velocidad terminal, estas dos fuer*as de!en ser iguales.

Guer*a gravitacional actuante neta Gg

g masa de la partícula

Ng masa del fluido despla*ado.

Para una esfera de diámetro d, podemos escri!ir la ecuaci#n fg

9e sa!e que G m.a 6masa7 6aceleraci#n7 ∑G

O cuando una partícula en caída, el !alance de fuer*a puede serA

Gg mg H mNg