fundamentos

FUNDAMENTOS DE INGENIERIA QUIMICA

CURSO 2013/14

Sistemas de unidades. Transformación de ecuaciones
1. Expresar

la

conductividad

calorífica

k

=

0,2390

kcal/(cm.s.ºC)

en

W/(cm.ºC),

en

2

(Btu.pulg)/(h.pie .ºF) y en unidades del sistema internacional.
Equivalencias:
1 pie

30,48 cm.;1 pulg 2,54 cm; 1ºC

1 Btu

252 cal;

1J

1,8ºF

0,24 cal2. El coeficiente volumétrico de transferencia de materia (kl.a) puede expresarse en un cierto caso
por la ecuación:

kl.a = 0,25.L0,96

donde kl viene expresado en pie/h, a en pie2/pie3 y L en mollb/h.pie2
Transformarla en otra ecuación en la que kl se exprese en m/s, a en m2/m3, y L en kg/h.m2.
Equivalencias:

1 pie 0,3048 m.;

1 lb 0,454 kg.

3. La ecuación dimensional:

hm = 1147 (1 + 0,06525 t)

V 0,6
D 0,4

dada en la bibliografía para el cálculo del coeficiente individual de transmisión de calor medio para
agua que circula por el exterior y perpendicularmente a un haz de tubos al tresbolillo y en la que:
hm = kcal/(h.m2.ºC)
t = temperatura media entre la pared y el fluido, ºC
V = velocidad media del fluido, m/s
D = diámetro exterior de los tubos, cmse quiere transformar en otra en la que las variables se expresen en las siguientes unidades:
hm = Btu/(h.pie2.ºF)
V = pie/s
t = ºF
D = pulg.
- Datos:
1 Btu 0,252 kcal;

1 pie 0,3048 m;

1ºC

(ºF) = 1,8(ºC) + 32

1,8ºF;

1 pie 12 pulg;

Análisis dimensional
4. Al estudiar la potencia necesaria para un agitador, P (W), se llega a la conclusión de que ésta
depende de lassiguientes variables:
Diámetro del agitador = D (m)
Viscosidad del líquido que se agita = µ (kg/m.s)
Aceleración de la gravedad = g (m/s2)
Densidad del líquido que se agita = ρ (kg/m3)
Velocidad del agitador (revoluciones/unidad de tiempo) = N (s-1)
Aplicar el análisis dimensional y deducir una expresión adecuada para el cálculo de la potencia,
una vez que mediante la experiencia se aclare lanaturaleza de la función que resulte del análisis
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propuesto.
5. Cuando circula un fluido a través de una conducción se produce una pérdida de presión ∆P,
debida al rozamiento. Se desea obtener la relación que existe entre ∆P y las restantes variables
que intervienen en el fenómeno:
- Datos y notas:
Las variables que cabeesperar que intervengan en este fenómeno y las magnitudes en que se
expresan en el sistema ingenieril, son las siguientes:
∆P, pérdida de presión, N/m2
L, longitud de la conducción, m
D, diámetro interno, m
ε, rugosidad, m
V, velocidad lineal de fluido, m/s
µ, viscosidad del fluido, kg/m.s
ρ, densidad del fluido, kg/m3
Balances de materia sin reacción química
6. A un proceso de producción demetano a partir de gas de síntesis y vapor de agua, se alimentan 6
kmol/min de un gas que contiene 50% de H2, 33 1/3% de CO y el resto CH4 (todos en base molar),
así como 72 kg/min de vapor de agua. Los productos son 3 kmol/min de agua líquida y 96 kg/min
de un gas que contiene 25% de CH4, 25% de CO2 y el resto H2 (todos en base molar). Determine,
con tres cifras significativas, si:
a) Seconserva la masa total
b) Se conservan las moles totales
c) Se conservan los moles de cada tipo de átomo.
d) Se conserva la masa de cada tipo de sustancia química.
e) ¿Qué puede concluirse que ocurre en este proceso?

Vapor

Gas de síntesis
50% H2
33 1/3 CO
CH4

Gas como producto
CH4 25%
CO2 25%
H2

Agua

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7. En unaplanta se dispone de cuatro corrientes de proceso con las composiciones especificadas en
la tabla (% en peso):

H2SO4
HNO3
H2O
Inertes
a)

Corriente de salida
(apdo.a)

Corriente

Componente
1
80
0
16
4

2
0
80
20
0

3
30
10
60
0

4
10
10
72
8

40
27
31
2

Se quiere obtener 2000 kg/h de una corriente con la composición indicada en la tabla.
Calcular en...