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=80f6710cf2ab6b3d98c9506d7ecaec96

Captulo 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?