Operaciones slido - fluido Flujo alrededor de
objetos sumergidos
Transporte de
interfase
Clasificacin
Sedimentacin
Filtracin
- Bird
-Matteson y Orr Filtration. Principles and Practices
-Geankoplis - Procesos de transporte y operaciones unitarias
-Mc Cabe - Operaciones Unitarias en Ingenieria Quimica
-MANUAL DE FILTRACIN. &. SEPARACIN. Fernando Concha
- Diferentes papers.
Programa
Cap 1: Flujo alrededor de objetos
- Introduccin
- Definicin de fluido. Propiedades
- Ecuaciones de continuidad y movimiento
- Ecuaciones de Navier-Stokes y Euler
- Aplicaciones. Flujo reptante en esfera
- Flujo potencial bidimensional.
- Capa lmite.
Cap.2: Transporte de interfase
- Flujo alrededor de objetos
- Fuerzas de arrastre y sustentacin
- Factores de friccin
- Flujo a travs de lechos rellenos
Continuacin programa
Cap. 3: Clasificacin
-Equipos
-Factor de friccin y velocidad lmite
-Criterios de separacin
Cap. 4: Sedimentacin
-Sedimentacin de partculas esfricas
-Velocidad de sedimentacin de suspensiones
de esferas y de partculas no esfricas
-Sedimentacin en un medio continuo
-Aplicaciones al diseo de espesadores
Cap. 5: Filtracin
-Equipos
-Ecuacin fundamental de filtracin
-Filtracin a presin constante y a caudal constante
-Filtracin a caudal y presin variables
-Balances de materia
-Lavado de tortas. Ciclo de filtracin
-Filtracin continua
Evaluacin Taller 1: Exposicin e informe artculo ISI:
semanalmente (25%)
Taller 2a: Resolucin de ejercicios
Taller 2b: Diseo de un sedimentador (25 %)
Prueba escrita. 17 de mayo (50 %)
Clases: Viernes 15:00 a 18:30 hrs Das: 11, 25 Abril 9, 16, 23 , 30, Mayo, 6 Junio
Preguntas sobre conceptos y fundamentos tericos, que supondr el 50% de la calificacin final, y de un
ejercicio prctico, compuesto por varios problemas y/o casos prcticos, que supondr el 50% de la
calificacin final del examen.
Prueba escrita
Taller 1
Buscar bibliografa en base de datos Biblioteca UA
Seleccionar un artculo cientfico que este relacionado con
operaciones slido-fluido (filtracin, sedimentacin,
centrifugacin, clasificacin, distribucin de velocidades, etc.)
Preparar informe estructura de artculo cientfico [Resumen-
Procedimiento experimental Resultados Discusiones
Conclusiones y Referencias (mx. 4 hojas)]
Exponer el artculo (15 minutos aprox. y 5 min. preguntas)
Da de la exposicin : semanalmente
http://www.uantof.cl/biblioteca/pages/servDigitales.html
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=HomePageURL&_method=userHomePage&_lg=Y&_acct=C000049581&_version=1&_urlVersion=0&_userid=966471&md5=80f6710cf2ab6b3d98c9506d7ecaec96Captulo 1
Flujo alrededor de objetos
sumergidos
Interesa la velocidad
relativa slido - fluido
INTRODUCCION
Operaciones (filtracin, sedimentacin, centrifugacin),estn basadas en el flujo
alrededor de cuerpos sumergidos en el seno del fluido.
Las fuerzas que intervienen en estas operaciones:
fuerzas de gravedad
centrfugas
flotacin,
fuerzas mecnicas asociadas al propio movimiento del fluido
Todas estas fuerzas determinan la velocidad relativa entre el fluido y el slido la
velocidad de desplazamiento o separacin fluido-slido.
Circulacin de fluidos a travs de un lecho de slidos
Filtracin, intercambio inico
Operaciones slido -fluido
Clasificacin (neumtica e hidrulica)
Sedimentacin
Filtracin
Centrifugacin
Reactores heterogneos
Cristalizacin
Lixiviacin
Absorcin y desorcin
Adsorcin e intercambio inico
Humidificacin
Secado
Mezclado, etc.
Clasificacin
Operaciones
Unitarias
Tienen como objetivo modificar las condiciones de una
determinada unidad de masa para conseguir una finalidad.
Esta modificacin se puede conseguir:
- Modificando su masa o composicin.
- Modificando su nivel o cantidad de energa.
- Modificando las condiciones de movimiento: velocidad.
OPERACIONES O PROCESOS UNITARIOS
Galaxia Remolino
Masa
Energa
Ondas 2E mc
E h
Propiedades conservativas
Masa
Energa
Cantidad de movimiento lineal
Momento angular
Equivalencia
m y E
Nivel atmico
Nivel galctico
Nivel de lo que
observamos
Propiedades conservativas
- Masa
- Energa
- Cantidad de movimiento
- Momento angular
Niveles de transporte
Nivel molecular Ecuaciones , k, DAB
Nivel microscpico Perfiles vel, T, ConcentracionA
Nivel macroscpico Diseo y operacin de equipos
Nivel microscpico
1
2
Nivel macroscpico
Masa
Masa
Masa
1.2) Definicin de fluido
Fuerza de traccin
Fuerza de compresin Fuerza de corte
A
FEsfuerzo
cortante
A
FP
Presin
F fuerza
tangencial
Existen distintas fuerzas que actan sobre los cuerpos
Fuerza paralela a la superficieesfuerzo de corte
rea en que acta
A
FEsfuerzo cortante
Cuando se aplica un esfuerzo cortante a un slido, este puede deformarse,
romperse o quedar igual
Slido
F
Slido
F
Los materiales que son fluidos no pueden resistir permanentemente una fuerza
de corte, no importando cuan pequea sea sta. Cuando son sometidos a dichas
fuerzas ellos comienzan a moverse y continan en movimiento mientras se aplica
la fuerza (es decir fluyen). Dentro de este contexto el trmino fluido es general,
incluyendo tanto a liquidos como a gases
Fluido es una sustancia que se deforma continuamente, cuando est sometida a
un esfuerzo de corte o tangencial. De esta definicin se desprende que un fluido
en reposo no soporta ningn esfuerzo de corte.
PARA DIFERENCIAR SLIDOS Y FLUIDOS
Viscosidad
Tensin superficial
Presin
Densidad,
Peso especfico,
Definiremos las de mayor importancia en mecnica
de fluidos:
Propiedades de Fluidos:
1.3) Algunas propiedades fsicas de los fluidos
V
ma) Densidad
1) De bibliografa: tablas, nomogramas
2) Estimarlo de ecuaciones
3) Determinacin experimental
S necesito un dato de densidad como lo obtengo?
Para gases la densidad disminuye con la temperatura y aumenta con la presin
Para lquidos la densidad disminuye con la temperatura (la presin no afecta)
TR
PMGas Ideal: Muestra dependencia rho
de P y T
Picnmetro
En un ducto de ventilacin circula aire a 20 C y P =
1.1 atm. Cul es la densidad del aire?
Ejemplo 1
b) Presin
A
FP F = Fuerza de compresin, normal al rea A
P atmosfrica
Agua
F
2
2
/Fuerza M L tP
rea L
2 21 760 1.033 14.7
f fkg lbatm mm Hg
cm pie
Pg
z
0 0 0P P g z z P g h
Si densidad es constante:
Presin hidrosttica Por qu un buzo o un submarino estn sometidos a mayor presin mientras mayor sea la profundidad a que se encuentren?
Tres vasos contienen agua hasta el mismo nivel. Cmo es la presin que el agua
ejerce en el fondo de cada uno de ellos?
Por qu pasa esto?
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