Transporte de Sólidos por Medio de Fluidos

Transporte de Sólidos por Medio de Fluidos

Objetivos

Poder determinar las ecuaciones y conceptos básicos del transporte de mezclas (solidos en un medio líquido), de esa manera llegar a formulas generales para el diseño y cálculo de tuberías.

Marco Teórico

Para el transporte de sólidos en un medio líquido es necesario saber que los sólidos a transportar deben ser de una densidad menor a la del agua o que las partículas puedan mezclarse de manera correcta con el fluido, en el caso más común el medio de transporte es el agua y a la mezcla se las partículas con el agua se le conoce comúnmente como “Slurry”

También se debe tener en cuenta que hay diversos fluidos tanto newtonianos como no newtonianos, se utilizan más los newtonianos debido a su viscosidad constante

Slurry

El Slurry es una mezcla de sólidos más densa que el agua suspendida en un líquido, generalmente agua. El uso más común del slurry es como medio de transporte de sólidos, siendo el líquido un vehículo que se bombea en un dispositivo como una bomba centrífuga. El tamaño de las partículas sólidas puede variar desde 1 micrón hasta cientos de milímetros.

[pic 1]

Numero de Arquímedes

Se utiliza para determinar el movimiento de los fluidos debido a diferencias de densidad. Es un número adimensional, la relación entre las fuerzas gravitacionales y las fuerzas viscosas y tiene la forma:

[pic 2]

Donde:

L es el tamaño de la partícula y es menor a 75 µm

ρs: densidad del solido

µ: viscosidad dinámica de la mezcla

• Si Ar < 1: es un fluido homogéneo
• Si Ar < 1: el fluido es depositante

[pic 3]

Ecuación de Colebrook-White

La ecuación de Colebrook-White, a veces denominada simplemente ecuación de Colebrook, es una relación entre el factor de fricción y el número de Reynolds, la rugosidad de la tubería y el diámetro interior de la tubería. La siguiente forma de la ecuación de Colebrook se utiliza para calcular el factor de fricción en gasoductos en flujo turbulento.

[pic 4]

Donde:

f: factor de fricción

e/D: rugosidad relativa

Re: Número de Reynolds

Ejercicios

1. Una bomba de 5 CV con una eficacia del 70%, toma amoníaco del 20% en un depósito y lo transporta a lo largo de una tubería de 100 m de longitud total hasta el lugar de descarga situado a 15 m por encima del lugar de succión. Determínese el diámetro de tubería a emplear si el caudal que circula por la canalización es de 10 m3/h.

DATOS:

Pefectiva= 5 CV = 262,5 kgm/s.

Eficiencia = 70%

L = 100m.

∆Z = -15 m

Q = 10 m3/h= 2,778 x 10-3 m3/s. D =??

ρ = 922.9 kg/m3

µ = 10-5 kg/ms

1. Se necesita transportar 50 m3/h de etanol desde un depósito situado en la planta baja de una fábrica, hasta un reactor situado 20 m sobre el depósito (en sentido vertical). La conducción se ha de efectuar a través de una tubería de 4", y la instalación tiene una longitud de 40m con 4 codos cerrados y 2 válvulas de asiento. Calcúlese:

1. La potencia de la bomba a instalar si el rendimiento del grupo motor- bomba es del 65%.
2. El coste de bombeo si el kilovatio-hora cuesta 0.40 ptas.

Si la densidad es 789 kg/m3 y la viscosidad es 1,194x10-3 kg/m.s

DATOS:

Tubería de 4’’

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