Practica de Aula No 7 - GRUPO 01 - Tratamiento de Aguas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

PRÁCTICA DE AULA N° 7 GRUPO 1 :

Barrueto Ipushima, Kenyi Jonathan Carlos Ninatanta, Renzo Geoffrey Castañeda Aspajo, Alina Nahory Castañeda Hernandez, Leonela Marbella Maqui Hernandez, Cynthia Lisbeth Muñoz Echeverria, Natalia Lisseth Tirado Gutierrez, Marycielo Luzmila EXPERIENCIA CURRICULAR: Contaminación y Tratamiento de Agua CICLO: VIII DOCENTE: MsC. Valderrama Ramos Isidoro Trujillo - Perú 2022

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PRÁCTICA DE AULA N° 07 PROBLEMA Nº 1 Qué tipo de equipo ablandador que se necesita para alimentar de agua a dos calderos de 600 y 700 HP, si el agua fuente tiene una dureza total de 350 ppm y trabaja 10 horas por día. DATOS 𝑃1 = 600 𝐻𝑃 𝑃2 = 700 𝐻𝑃 𝐷𝑇 = 350 𝑝𝑝𝑚 Θ𝐶 = 10 ℎ/𝑑í𝑎 SOLUCIÓN Para el primer caldero: ● Calculamos el volumen de la resina VR 𝑉𝑅 =

𝑉𝐻 𝑂 𝑥 𝐷𝑇 2

3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

𝑉𝐻 𝑂 = 𝑃 𝑥 𝑓𝑐 2

𝑉𝐻 𝑂 = 600 𝐻𝑃 𝑥 2

𝐷𝑇 = 350 𝑝𝑝𝑚 𝑥

4,1 𝑔𝑎𝑙/ℎ 1 𝐻𝑃

= 2 460 𝑔𝑎𝑙/ℎ

1 𝑔𝑝𝑔 17,1 𝑝𝑝𝑚

= 20, 47 𝑔𝑝𝑔

Aplicando en la fórmula:

𝑉𝑅 =

𝑉𝐻 𝑂 𝑥 𝐷𝑇 2

3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

2

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𝑉𝑅 =

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2 460 𝑔𝑎𝑙/ℎ 𝑥 20,47 𝑔/𝑔𝑎𝑙 3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

3

= 1, 678 𝑝𝑖𝑒 /ℎ

Multiplicando el ciclo de trabajo y considerando tiempo de regeneración de 1 día 3

𝑉𝑅 = ●

1,678 𝑝𝑖𝑒 ℎ

𝑥

10 ℎ 𝑑í𝑎

𝑥 1 𝑑í𝑎 = 16, 78 𝑝𝑖𝑒

3

Entonces, como el VR está en el rango de 5 – 60 pie3, se asume que el hR= 36 pulg

● Encontramos el diámetro del ablandador (cámara de resina) 𝑉 Π𝑥ℎ

𝑟=

3

𝑟=

16,78 𝑝𝑖𝑒 Π 𝑥 36 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑥

0,083 𝑝𝑖𝑒 1 𝑝𝑢𝑙𝑔

= 1, 335 𝑝𝑖𝑒𝑠

𝐷 = 2𝑟 = 2(1, 335 𝑝𝑖𝑒𝑠) = 2, 67 𝑝𝑖𝑒𝑠 ●

Calculamos la altura de la cámara de expansión ℎ𝐶 = 80%ℎ𝑅 ℎ𝐶 = 80%(36 𝑝𝑢𝑙𝑔) ℎ𝐶 = 28, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔

●

Asumimos la altura mínima de la cámara de grava ℎ𝐺 = 12 𝑝𝑢𝑙𝑔

●

La altura total del ablandador para el caldero de 600 HP sería: ℎ𝑇 = ℎ𝑅 + ℎ𝐶 + ℎ𝐺 ℎ𝑇 = 36 𝑝𝑢𝑙𝑔 + 28, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔 + 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 = 76, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔

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Para el segundo caldero: ● Calculamos el volumen de la resina VR 𝑉𝑅 =

𝑉𝐻 𝑂 𝑥 𝐷𝑇 2

3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

𝑉𝐻 𝑂 = 𝑃 𝑥 𝑓𝑐 2

𝑉𝐻 𝑂 = 700 𝐻𝑃 𝑥 2

4,1 𝑔𝑎𝑙/ℎ 1 𝐻𝑃

= 2 870 𝑔𝑎𝑙/ℎ

1 𝑔𝑝𝑔 17,1 𝑝𝑝𝑚

𝐷𝑇 = 350 𝑝𝑝𝑚 𝑥

= 20, 47 𝑔𝑝𝑔

Aplicando en la fórmula:

𝑉𝑅 = 𝑉𝑅 =

𝑉𝐻 𝑂 𝑥 𝐷𝑇 2

3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

2 870 𝑔𝑎𝑙/ℎ 𝑥 20,47 𝑔/𝑔𝑎𝑙 3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

3

= 1, 958 𝑝𝑖𝑒 /ℎ

Multiplicando el ciclo de trabajo y considerando tiempo de regeneración de 1 día 3

𝑉𝑅 = ●

1,958 𝑝𝑖𝑒 ℎ

𝑥

10 ℎ 𝑑í𝑎

𝑥 1 𝑑í𝑎 = 19, 58 𝑝𝑖𝑒

3

Entonces, como el VR está en el rango de 5 – 60 pie3, se asume que el hR= 36 pulg

● Encontramos el diámetro del ablandador (cámara de resina) 𝑉 Π𝑥ℎ

𝑟=

3

𝑟=

19,58 𝑝𝑖𝑒 Π 𝑥 36 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑥

0,083 𝑝𝑖𝑒 1 𝑝𝑢𝑙𝑔

= 1, 445 𝑝𝑖𝑒𝑠

𝐷 = 2𝑟 = 2(1, 445 𝑝𝑖𝑒𝑠) = 2, 89 𝑝𝑖𝑒𝑠

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𝐷 = 2, 89 𝑝𝑖𝑒𝑠 ●

Calculamos la altura de la cámara de expansión ℎ𝐶 = 80%ℎ𝑅 ℎ𝐶 = 80%(36 𝑝𝑢𝑙𝑔) ℎ𝐶 = 28, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔

●

Asumimos la altura mínima de la cámara de grava ℎ𝐺 = 12 𝑝𝑢𝑙𝑔

●

La altura total del ablandador para el caldero de 600 HP sería: ℎ𝑇 = ℎ𝑅 + ℎ𝐶 + ℎ𝐺 ℎ𝑇 = 36 𝑝𝑢𝑙𝑔 + 28, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔 + 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 = 76, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔

PROBLEMA Nº 2 Un ablandador de 800 pie3 de resina, que volumen de agua blanda produce por ciclo, cuál es ciclo de producción, si debe abastecer un caldero de 400 HP y opera 10 horas diarias teniendo un agua fuente con dureza total de 550 ppm. 𝑃1 = 400 𝐻𝑃 𝐷𝑇 = 550 𝑝𝑝𝑚 Θ𝐶 = 10 ℎ/𝑑í𝑎 VR= 800 pies3 SOLUCIÓN ● Primero hallamos el volumen del agua con la siguiente fórmula:

𝑉𝐻20 = 𝑃𝑥 𝑓𝑐

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donde: P= 400 𝐻𝑃 fc= 4.1 gal/h Reemplazando: 𝑉𝐻20 = 400 𝐻𝑃 𝑥

4.1 𝑔𝑎𝑙/ℎ 1 𝐻𝑃

𝑉𝐻20 = 1640 𝑔𝑎𝑙/ℎ ● Ahora hallamos el ciclo de producción, hallando el Volumen de resina que debe tener el ablandador para un volumen de H20 de 1640 gal/h.

𝑉𝑅 =

1640 𝑔𝑎𝑙/ℎ 𝑥 32.16 𝑔𝑝𝑔 30 000 𝑔/ 𝑝𝑖𝑒3

VR = 1,758 pie3 / h ● Luego, tenemos que, el ablandador, actualmente, tiene un volumen de resina de:

VR= 800 pie3 ● Finalmente, hallamos el ciclo de producción: Θ𝐶=

800 𝑝𝑖𝑒3 1,758 𝑝𝑖𝑒3 / ℎ

= 455,06 h

● Sabemos que el ablandador trabaja 10 h/día. #días =

455,06 ℎ 10 ℎ/𝑑í𝑎

= 45,5 días

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PROBLEMA Nº 3 Cual es el tamaño del equipo ablandador que se necesita para abastecer con agua de reposición a un sistema de enfriamiento donde se recircula 50m3 de agua, si el agua fuente tiene una dureza total de 300 ppm; se se tiene que restablecer el 10% del agua recirculante, ya que el 10% de lo que se pierde se tiene que restablecer. DATOS 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 50𝑚

3

% 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒𝑐𝑒𝑟 = 10% 𝐷𝑇 = 300 𝑝𝑝𝑚 SOLUCIÓN ● Primero calcularemos el volumen de agua aplicando el 10% 3

50𝑚 𝑥

10 100

= 5𝑚

3

● Calculamos el volumen de la resina VR 𝑉𝑅 = 3

𝑉𝐻 𝑂 = 5𝑚 𝑥

2

3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

264.78𝑔𝑎𝑙 3

1𝑚

2

𝐷𝑇 = 300 𝑝𝑝𝑚 𝑥 𝑉𝑅 =

𝑉𝐻 𝑂 𝑥 𝐷𝑇

= 1323. 900 𝑔𝑎𝑙

1 𝑔𝑝𝑔 17,1 𝑝𝑝𝑚

= 17. 544 𝑔𝑝𝑔

1323.9𝑔𝑎𝑙 𝑥17.544𝑔/𝑔𝑎𝑙 3

30 000 𝑔/𝑝𝑖𝑒

𝑉𝑅 = 0. 774 𝑝𝑖𝑒

3

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● Entonces, como el VR no está dentro de los rangos se recomienda usar un hR= 36 pulg ●

Calculamos la altura de la cámara de expansión ℎ𝐶 = 80%ℎ𝑅 ℎ𝐶 = 80%(36 𝑝𝑢𝑙𝑔) ℎ𝐶 = 28, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔

●

Asumimos la altura mínima de la cámara de grava ℎ𝐺 = 12 𝑝𝑢𝑙𝑔

●

La altura total del ablandador sería: ℎ𝑇 = ℎ𝑅 + ℎ𝐶 + ℎ𝐺 ℎ𝑇 = 36 𝑝𝑢𝑙𝑔 + 28, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔 + 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 = 76, 8 𝑝𝑢𝑙𝑔

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