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Procedimiento de cálculo:

Establézcanse las ecuaciones del balance de materia para la torre de enfriamiento.

Cuando el sistema se encuentra en equilibrio, el repuesto debe ser igual a las pérdidas; en consecuencia, por definición

M = E + B + W (14-1)

Donde M representa el repuesto, E es la evaporación, B denota la purga y W es la pérdida debida al viento, todo ello expresado como unporcentaje de la circulación.
Dado que el agua evaporada está esencialmente libre de sólidos, todos los sólidos que entran con el agua de repuesto deben eliminarse mediante la purga más la pérdida debida al viento, o sea,

Mpm = (B + W)pc

Donde pmrepresenta la concentración de sólidos en el repuesto y es la concentración de sólidos en el agua de circulación, ambos valores en partes pormillón.
Para las torres de enfriamiento, la concentración en el agua de recirculación se define en forma arbitraria como "ciclos de concentración" C, es decir, C = (concentración en el agua de enfriamiento)/(concentración en el agua de repuesto). Por consiguiente,

M (B+W)pc/pm= = (B + W) C (14-2)

2. Realícense las suposiciones adecuadas respecto a las pérdidas por viento y evaporación.Establézcase y resuélvase una ecuación para la purga.

Para piletas de rocío, las pérdidas por viento varían aproximadamente entre 1.0 y 5.0%; para torres atmosféricas de enfriamiento, 0.3 a 1.0% y para torres de enfriamiento con tiro forzado, 0.1 a 0.3%. En una torre moderna con tiro forzado (como en este ejemplo) se puede suponer una pérdida de 0.1%. Por lo que respecta a las pérdidas por evaporación,éstas varían entre 0.85 a 1.25% de la circulación por cada 10 grados Fahrenheit de reducción de temperatura a través de la torre. Por lo general, una suposición segura es 1.0% y, en consecuencia, E= ΔT/10 donde ΔT representa la caída de temperatura a través de la torre. Por consiguiente, en este caso,

M= ΔT/10 + B + 0.1 (14-3)

Al combinar las ecuaciones (14-2) y (14-3), se obtiene

B=ΔT/(10(C-1))


Por lo tanto, en este problema, B = (110 -80) / [10(3-1)]=1.5%. De donde, el requerimiento de purga es 1.5% de 1000gal/min, es decir, 15 gal/min (9.45 x 10-4 m3/s).

3. Determínese el requerimiento de agua de repuesto.

Con base en la ecuación (14.1), M = (110 – 80)/10 + 1.5 + 0.1 = 4.6% o sea, 46 gal/min (2.9 x 10-3 m3/s)

14-12 Selección y análisis del ablandador de aguaSelecciónese un ablandador para tratar 100 gal/min (22.7 m3/h) deaguaa60°F(289K), con los siguientes componentes disueltos (las concentraciones se expresan en partes por millón como CaCO3): calcio, 300; sodio, 100; magnesio, 100, y cationes totales, 500.
La unidad debe producir agua con una dureza no mayor a 2 ppm y opera 8 h entre regeneraciones. Los datos del fabricante sobre la resina deablandamiento de agua a utilizar incluyen lo siguiente: (1) un nivel de regeneración de 4 Ib de NaCl/ft3(64 kg/m3) da por resultado una pérdida de dureza de 2 ppm y una capacidad de 16 kgr/ft3 (36 kg/m3), al suponer operación concurrente estándar; (2) la caída de presión por pie lineal de lecho de resina (por 0.305 m de lecho), para agua a 60°F con una velocidad lineal de 7.1 gal/(min)(ft2) [17.3m3/(h)(m2)] es 0.6 lb/in2 (4.14 kPa); (3) una velocidadde flujo de 6.4 gal/ (min)(ft2)[15.6 m3/(h)(m2)] trae como consecuencia una expansión del lecho de 60%, y (4) los requerimientos de lavado varían entre 25 y 50 gal/ft3(3.34 a 6.68 m3/m3). Determínese el volumen necesario de resina, la caída de presión, el requerimiento de retrolavado y de regeneración, y el volumen necesario de agua de lavado.Procedimiento de cálculo:

1. Determínese la cantidad de agua que se va a tratar por ciclo y la dureza a eliminar.
En el ablandamiento de agua se utiliza una resina de intercambio catiónico, operada en forma de sodio, para intercambiar los cationes divalentes de dureza por sodio, que se regenera con una solución acuosa de cloruro de sodio. La cantidad total de agua a tratar es (100 gal/min)...