Universidad de Chile IQ48A OPERACIONES MECNICASFacultad de Ciencias Fsicas y Matemticas SEMESTRE PRIMAVERA 2002Departamento de Ingeniera Qumica GUA 7

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CONTENIDO

SedimentacinHidrociclonesCentrifugacinFiltracin

1. Se han obtenido los siguientes datos en un ensayo de sedimentacin en una probeta de una pulpamineral:

Tiempo(min)

Posicin interfase(cm)

0 3410,8 2516,8 2026,4 1543,1 1065,8 7,589,5 6,4100,0 6,1

Altura final: 5,53La gravedad especfica de los slidos es 2,6. El lquido es agua. La concentracin inicial fue de0,125 g slido/cm3 pulpa. Determinar el rea de un espesador para procesar 100 ton de slidos alda, desde una concentracin de alimentacin de 0,108 g/cm3 hasta una concentracin de salida de0,770 g/cm3. (A = 60 m2)

2. Un hidrocicln tiene dimetro DC = 5 cm. Sus dimensiones generales siguen las recomendaciones deBradley. Se procesar una pulpa de 0,9 % en volumen de slidos de gravedad especfica 1,5 a raznde 2 m3/hora. a) Sealar en un dibujo las dimensiones principales del hidrocicln; b) Calcular la cadade presin; c) Clacular el tamao de corte; d) Calcular el tamao cuya eficiencia parcial es 92 %. (b)3,9 atm; c) d50 = 1,210

-5 m; d) d = 1,810-5 m)

3. Dimensionar un hidrocicln para procesar un flujo de 13 m3/hora de pulpa que contiene 2,5 % (enpeso) de slidos de gravedad especfica 3,3 suspendidos en agua. La cada de presin disponible es7104 Pa. a) Calcular las dimensiones principales del hidrocicln, usando las recomendaciones deBradley; b) Calcular la curva de eficiencia parcial (4 puntos), incluyendo el tamao de corte.a) Di = 0,024 m; Do = 0,036 m; l = 0,0594 m; L = 1,233 mb) d (m) 5 10 14,7 25

G (%) 1,1 16,5 50 98,1

4. Una centrfuga tubular tiene 20 cm de longitud, radio exterior 2,2 cm y radio de salida del lquido 1,1cm. Se necesita separar slidos muy finos de gravedad especfica 2,65, cuya composicingranulomtrica es la siguiente:

Tamao (m) X (%)0,3 0,5 100,2 0,3 200,1 0,2 40

0,05 0,1 30

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El flujo de alimentacin es 28 litros/hora con 1 % en volumen de slidos. La centrfuga gira a 20000RPM. a) Determinar la curva de eficiencia parcial, el tamao de corte y el tamao mximo presenteen el overflow; b) Calcular la concentracin de slidos en el overflow; c) Calcular el flujo mximo quepodra procesarse con igual tamao de corte si la centrifuga girara a 12000 RPM (aplicar ladefinicin de ).a) d (m) 0,071 0,141 0,245 0,387

G (%) 14,9 49,9 100 100 d50 = 0,141 m; dmax = 0,243 mb) 0,46 %; c) 10,1 litros/hora

5. Se requiere filtrar en un filtro prensa una suspensin de una sal inorgnica insoluble, con lassiguientes caractersticas:Resistencia especfica de la torta = 1,11011 m/kg; Resistencia del medio despreciable;Concentracin de slidos C = 0,024 kg slido/lt filtrado; Viscosidad del lquido (agua) 0,9 cp.La filtracin se realiza en un filtro de 30 placas, cada una con 0,9 m2 de superficie, a una presin de0,5 atm relativa. Se ha determinado que el ciclo de filtracin se cumple al recoger 2,5 m3 de filtrado.a) Calcular el tiempo para realizar cada lote de filtrado; b) Si al final de la filtracin se lava la torta con0,3 m3 de agua y el tiempo total de operaciones anexas es de 30 minutos, determinar el flujopromedio de slidos que pasan a la siguiente etapa del proceso (secado de la torta).(a) 18 s; b) 0,297 kg/s)

6. Calcular el tiempo necesario para filtrar 50 m3 de una pulpa a travs de un filtro a presin cuya reatotal es 30 m2. Se utiliza una bomba centrfuga cuya curva de funcionamiento es la siguiente:p, bar : 2,0 1,9 1,7 1,4 0,8 0Q, m3/hora : 0 10 20 30 40 45Resistencia especfica del queque: 1,071011 m/kg; Resistencia del medio: 6,51010 m-1;Concentracin de la pulpa: 11,5 kg/m3; Viscosidad del lquido: 0,001 N-s/m2

(3 horas)

7. En la filtracin de una suspensin acuosa de 3 lb/ft3 de slidos se ha encontrado que se forma unatorta compresible cuya resistencia especfica se expresa por: (ft/lb) = 3,2107 (p (lbf/ft2))0,86Se ha medido para el filtro una resistencia del medio de:Rm = 1,51010 ft-1

(viscosidad del agua 1 cp)a) Calcular la superficie necesaria del filtro para filtrar 1500 galones en 1 hora, a la presin de 80

lbf/pulg2. (40,2 ft2)b) Si el mismo filtro calculado en a) se opera inicialmente a flujo constante de 0,5 gal/ft2-min hasta

alcanzar una presin de 80 lbf/pulg2 y posteriormente se mantiene constante esta presin,calcular el tiempo de filtracin total para 1500 gal. (2,4 hr)

8. Se filtrar una suspensin que contiene 35 kg de slidos por m3 de lquido. Los slidos tienengravedad especfica 2,7 y forman una torta cuya resistencia especfica es 71010 m/kg y cuyaporosidad es 28 %. La resistencia del medio es 81010 (1/m). El rea de filtracin es 20 m2. El lquidoes agua, de viscosidad 1,1 cp.a) Por ser ms conveniente para la formacin de la torta incipiente, se opera inicialmente con flujo

constante 6,5 m3/hora hasta que la diferencia de presin a travs del filtro llega a 0,8 kgf/cm2.Calcular el tiempo t1 necesario.

b) A partir de t = t1, se sigue filtrando a presin constante 0,8 kgf/cm2. Calcular el espesor de latorta acumulada para t = t1 + 90 min.