7/23/2019 Ejercicio de Proceso Industrial
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“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”
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aplicativo Diseño de I
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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 $a lanteado la
si(uiente mecla y reacción /u!mica:
PO
(¿¿4 )2+SiO
2+C −−−→CaSiO
3+CO+ P
Ca3¿
-a reacción se lleva a ca,o a temeratura de 0%& " y resión de 0 ,ar.As! mismo la roducción se desarrollara en 2 reactores# con una relación
de 3)D41.5&6# ara lo cual se re/uiere sa,er lo si(uiente:
atos:
Densidad
PO
(¿¿ 4 )2
Ca3¿
40.22 ()lt
DensidadSiO
2 40.7% ()lt
DensidadCaSiO
3 40.& ()lt
Densidad " 40.0% ()lt
840.0 9P*
n4
P4;2.2 ie l,)se(
<4&.0& pie3 /seg
*410&& lb / pulg2
=4>%?
@iscocidad 4 5.3∗10−3lb−s/ pies
2
Densidad mecla 4 34 lb / pie3
*e re/uiere calcular y determinar lo si(uiente:
a. calcule el volumen total de los insumos /u!micos ara o,tener
CaSiO3 eBresado en (alonesC
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,. Dimensionar el es/uema de un tan/ue c)su a(itador c. Determine el nmero de 9eynoldsd. Determine la otencia del motor del tan/ue en .e. Determine el esesor de la lanc$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
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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 ¿
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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<¿
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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׿
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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
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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 :
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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$=28.97
El número de Reynolds es un flujo laminar porque es ¿2100 .
d. Determine la otencia del motor del tan/ue en . ' =2.2 RPS
(n=0.18
P=84.4 pieslb /seg
}= (n×P×'
3×dag
5
1000 ' ¿
}=0.18×84.4×2.23 ×6.125
1000
' ¿
}=1388.80 ()att
' ¿
3allando{N} rsu {aran!ue}
:
}
' arran*ue=2× ' ¿
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' arran*ue=2×1388.80
' arran*ue=2777.6 ()att
3allando{N} rsu {ins"}
:
' inst =2777.6×1.20
0.98
' inst =3401.14k)att
' inst =3401.14k)att × 1 P
0.746k)att
' inst =4559.17+p
La potencia del motor del tanque es de 4559.17 hp
e. Determine el esesor de la lanc$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
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/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
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