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2011

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I

Se considera un lecho poroso, al que

está formado por partículas contiguas

que dejan entre ellas huecos o espacios

libres y a través de ellos circula el

fluido.

ING. ACOSTA LOPEZ EDGAR RAFAEL

CARBAJAL MONTERO GRAYMA

INDIGOYEN MACHADO ANDY

SANCHES CASTRO ANGELA

PROBLEMA N°1

Un recipiente cilíndrico de de altura relleno de partículas de forma cubica de

de arista se emplea como generador de calor. Calcúlese la perdida de presión a

través del lecho cuando circula aire con velocidad másica de ⁄ que entra

por el fondo a y y sale por la cúspide a . Las determinaciones

experimentales de la porosidad del lecho han conducido al valor de .

SOLUCIÓN:

y hallar ( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( ) (

)

( )

PROBLEMA N°2

Por una torre de absorción de relleno de de diámetro y de altura se hace

circular un fluido de propiedades análogas a las del aire con un caudal de ⁄ ,

que entra en la torre a y . Calcúlese la pérdida de presión a través del

lecho si las características del relleno son: y

⁄ .

SOLUCIÓN:

⁄

(

)

(

)

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )( ) )

( )

( )

(

)

PROBLEMA N°3

Una columna de de área de sección normal y de altura esta rellena de

partículas esféricas de de diámetro. Calcúlese la fracción hueca del lecho si con

una diferencia de presiones de entre el fondo y al cúspide del lecho fluyen

⁄ de una disolución a de viscosidad y ⁄ .

SOLUCIÓN:

L=2 m

( )

PROBLEMA N°4

Un lecho de partículas cilíndricas de de diámetro y de longitud esta

contenido en una carcasa cilíndrica de de diámetro y de altura. La densidad

del material que constituye los cilindros del lecho es de ⁄ y la densidad

aparente del lecho se calcula sabiendo que el relleno contenido en del lecho

pesa . Calcúlese la cantidad de aire en kilogramos que pasa a través del lecho a

si entra a y la perdida de presión a través del lecho es de de agua.

SOLUCIÓN:

( )

⁄

( )

* ( )

+

( )

( ) ( ) * ( )

+

⁄

⁄

PROBLEMA N°5

Para purificar oxigeno se hace pasar a través de un lecho de adsorción relleno de un

tamiz molecular que adsorbe los gases inertes y demás impurezas. Las partículas que

constituyen el tamiz tienen una forma cilíndrica de de diámetro y de

altura. El oxigeno entra al lecho a y a la velocidad de ⁄

referida al área de sección normal del lecho supuesto vacío. La porosidad del lecho es

, y la viscosidad del oxigeno en las condiciones media correspondientes a las

condiciones de entrada y salida en el lecho es . Calcúlese la perdida

de presión a través del lecho si tiene una longitud de .

SOLUCIÓN:

( )

( )

( )(

)

(

) ( )

( )

( )

( )

( )

( )

PROBLEMA N°6

Un catalizador constituido por partículas esféricas de de diámetro se introduce

como relleno en una torre cilíndrica de de diámetro en la que alcanza una altura de

. la fracción hueca del lecho es . Por la cúspide de la torre entra propano a

y sale por el fondo a la misma temperatura y a la presión absoluta de .

Calcúlese la presión a que entra en la torre si el tiempo de contacto entre el propano y

el catalizador es de .

SOLUCIÓN:

( )

( ) ( )( )

( ) ( ) ( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( ) (

)

PROBLEMA N°7

Una columna de 10 cm de diámetro esta rellena de anillos Raschig de vidrio de

10mmx10mmx2mm de espesor de pared. Para determinar la porosidad del lecho se ha

realizado la experiencia siguiente: estando la columna vacía se vierte en ella una

cantidad de agua tal que alcanza una altura de 20 cm en la columna; seguidamente se

añade relleno hasta que el agua y el relleno alcanzan el mismo nivel que resulta ser 45

cm de la base.

Calcúlese el caudal de aire que pasa a través del relleno si el espesor del lecho es de

1m, la temperatura del aire 30ºC, la presión de entrada 740 mm de Hg y la pérdida de

presión a través del lecho 80cm de agua.

SOLUCIÓN:

( )

( ) ( ( ))

( ) ( ) ( ( ) ( ))

( )

( )

* ( )

+

( )

* ( )

+

PROBLEMA N°8:

Se ha de secar aire en una torre de absorción cilíndrica de 80cm de diámetro rellenas

con partículas esféricas de alúmina de 1mm de diámetro y fracción hueca 0.40. L

altura de la alúmina en la torre de es de 2.5m y el caudal de entrada de aire en la

misma medido a 20ºC y 1 atm, es de 5 m3/h. La torre de absorción funciona

isotérmicamente a 20ºC. Calcúlese la presión de entrada del aire a la torre si se desea

que la presión absoluta del aire a la salida sea 2.5Kg/m3.

SOLUCIÓN:

( )

( ) ( ) (

)

( )

( )

( )

( )

PROBLEMA N°10

Una columna cambiadora de iones rellena de partículas esféricas de 0,5mm de

diámetro se emplea para la purificación de agua para calderas. La columna tiene un

diámetro de 1,25m y su altura es de 2m. Calcúlese la perdida de presión a través del

lecho si la columna trata 0,3 de agua por minuto y metro cubico de volumen de

lecho, con una porosidad de 0,35.

SOLUCIÓN:

( )

(

)

( )

⁄

( )

(Flujo laminar).

( )

( )

( )

( )

Gas

PROBLEMA N°11

El catalizador empleado en un proceso de fabricación está contenido en un cilindro de

20 cm de diámetro interno y 40 cm de altura. A su través pasa un gas con una

velocidad espacial de de calizador y hora. La fracción hueca del lecho

catalico es 0.40 y, dadas las características de la reacción, el tamaño de las partículas

ha de ser mínimo y la perdida de presión a su través no ha de ser superior a 40 mmHg

.Calcúlese el diámetro equivalente de las partículas si la viscosidad del gas es 0.20

cpois, y puede considerarse despreciable la variación de su densidad a través del

lecho.

SOLUCIÓN:

( )

( )

( )

( )

⁄

( )

PROBLEMA N°13

Por una columna de relleno de 1m de longitud y 20 cm2 de sección circula agua a 5cm/s,

referida a la sección vacía de la columna. La columna esta rellena de anillos Rasching

de 5.72mm de longitud y los diámetros interno y externo son 6.71mm y 5.18mm (todos

ellos valores medios). La densidad del vidrio que constituye los anillos es de

2.49g/cm3. Calcúlese la perdida de presión que experimenta el agua al atravesar la

columna, expresándola en altura de agua.

SOLUCIÓN:

( )

(

)

( )

(

)

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( ) (

)