PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS PROBLEMA 4.1

Un separador ciclnico opera con un dimetro de corte de 5 m. Si se desea incrementar el flujo un

25 % sin realizar ningn otro cambio y se supone que el modelo de flujo se aproxima a flujo de

mezcla completa. Cul ser el nuevo dimetro de corte?

PROBLEMA 4.2

Un precipitador electrosttico consiste en dos secciones paralelas idnticas, circulando la mitad del

flujo por cada una de ellas. Operando en condiciones normales se obtiene una eficacia del 95 %. Si

debido a un problema de mala distribucin, 2/3 del gas circulan por una de las secciones y el tercio

restante por otra. Cul ser la eficacia del precipitador asumiendo flujo de mezcla perfecta?

PROBLEMA 4.3

Una corriente de aire de 3600 m3/h contaminada con partculas (p = 2500 kg/m3) de 10 m se

introduce en un sedimentador de dimensiones W = 1 m; H = 0,5 m; L = 5 m. Calcular:

A)- Tiempo de residencia del gas en el sedimentador

B)- La eficacia del sedimentador.

C)- Dimetro de corte del sedimentador.

2- Si la corriente gaseosa se introduce en un cicln estndar a una velocidad vG = 16 m/s. Calcular

A)- Tiempo de residencia del gas en el cicln

B)- La eficacia del cicln

C)- Dimetro de corte del cicln.

3- La corriente gaseosa se introduce en un precipitador electrosttico a 1 m/s con H = 0,1 m, L = 3,5

m. Las partculas tienen una constante dielctrica de 5 y el potencial aplicado del electrodo de

descarga es -400 kV. Calcular

A)- Tiempo de residencia del gas en el precipitador

B)- La eficacia del precipitador

Datos

Viscosidad del aire = 1,8 10-5 kg/m/s o = 8,85x10-12 C/V/m

Solucin: 1a)2,5s 1b)=3,7%, 1c)d= 43m, 2a)(Ne=6) 0,83s 2b)=92,7%, 2c)dp = 5,1 m, 3a)3,5s

3b) =100%

PROBLEMA 4.4

Para el tratamiento de una corriente contaminada con una concentracin de partculas de 500 g/m3

(con una composicin aproximada de 10 % para las partculas de 5 m, 60 % para las partculas de

25 m y 30 % para las de 50 m) se dispone de un cicln estndar de 3 m. Conociendo que la

velocidad de entrada al cicln de esta corriente es de 17,78 m/s.

1

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS

a) Calcular la eficacia individual para cada tamao de partcula y la global del cicln.

Con el fin de mejorar la eficacia global de eliminacin de partculas se ha considerado conveniente la

instalacin de un scrubber de flujo cruzado con las siguientes caractersticas:

QL (m3/s) 0,01

z (m) 0,6

Dimetro de gota de agua (m) 0,00005

b) Calcular la eficacia global del sistema en serie: cicln (1 elemento) en serie con scrubber (2

elemento)

Datos e informacin adicional Densidad de aire = 1,185 kg/m3

Densidad del agua = 1000 kg/m3

Densidad de la partcula= 2500 kg/m3

Viscosidad del aire 1,8 10-5 kg/m/s

Solucin a) (Ne=6 ) global= 90,7%

c) global= 99,13%

dp(m) 5 25 50

0,158 0,986 1

Lg

alterpps d

VdN

18min

2

=

2

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS PROBLEMA 4.5

Para adaptarse a la legislacin vigente, una empresa que fabrica productos cermicos necesita

eliminar de sus emisiones gaseosas a la atmsfera el 75% de las partculas que arrastra,

plantendose sus tcnicos la posibilidad de emplear una de estas dos tecnologas posibles: Un

precipitador electrosttico o un cicln convencional de 0,76 m de dimetro.

El caudal total de la corriente gaseosa (mayoritariamente aire) es de 1 m3/s, saliendo al exterior a una

temperatura de 20 C. La densidad media de las partculas es p = 2100 kg/m3 y su constante

dielctrica es 6, presentando el conjunto de las partculas la siguiente distribucin por tamaos:

Dimetro (m) 10 7 5 3 1

% Masa 30 25 25 15 5

Determinar:

a) Si se puede alcanzar la eficacia requerida en el proceso de tratamiento de la corriente

gaseosa con la aplicacin de un nico cicln.

b) Superficie que habra de tener el precipitador electrosttico, que fuera capaz de cumplir con

las demandas exigidas por la actual legislacin para tratar la corriente gaseosa, que genere

un campo de 350 kV/m.

c) Si se decidiese como opcin ms adecuada la instalacin de un sistema de 2 ciclones

idnticos en serie, determinar la relacin existente entre el dimetro de corte para el sistema

global y el dimetro de corte para un slo cicln.

Datos e informacin adicional:

El nmero de espiras en el cicln es Ne = 6.

El precipitador electrosttico est constituido por dos placas y alambres.

Considrense todas las partculas esfricas.

Aproxmese el flujo a travs del cicln y del precipitador electrosttico como flujo de mezcla

completa.

La densidad y viscosidad del aire a 20 C es 1,2 kgm-3 y 1,8110-5 kgm-1s-1,

respectivamente.

La permitividad del espacio libre es 0 = 8,8510-12 CV-1m-1

Solucin a) = 50,64 b)rea =5,6m2 c) 0,71

3

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS PROBLEMA 4.6 Se desean incinerar en un combustor de lecho fluidizado circulante 79,2 kg/h de un residuo peligroso

lquido que responde a la frmula emprica C12H36. Para ello se inyecta el lquido en el seno del lecho

de arena del combustor y se opera con un 50% de exceso de aire primario; a continuacin y para que

la combustin sea completa se suministra aire secundario en el freeboard.

Durante la fluidizacin se produce el arrastre

(elutriacin) de parte de las partculas de arena

por los gases de combustin, los cuales son

sometidos, a la temperatura de 500 C, a un

proceso de limpieza de partculas en un cicln

convencional sin placas deflectoras a la entrada.

Las partculas de arena retenidas por el cicln son

recirculadas de nuevo al lecho fluidizado para

reducir de este modo las prdidas.

No obstante, y para reponer las partculas de

arena ms finas que no son retenidas por el

cicln, y por tanto no son reintroducidas en el lecho, se debe suministrar arena fresca al combustor

para compensar las prdidas y hacer que el sistema opere en rgimen estacionario.

En la figura adjunta se muestra el diagrama de flujo del proceso descrito previamente.

La distribucin granulomtrica de la arena fresca es la que se indica en la Tabla 1, y los flujos

msicos de las diferentes fracciones de arena que son arrastradas (elutriadas) hasta el cicln se

recogen en la Tabla 2.

Tabla1. Distribucin granulomtrica arena. Tabla 2.-Flujos msicos de arena arrastrados al cicln.

Suponiendo que el sistema opera en rgimen estacionario, determinar:

1. El flujo molar, expresado en kmol/h, de aire primario necesario.

2. El flujo molar de aire secundario, tambin expresado en kmol/h, para que los gases de

combustin tengan un 11% en volumen de O2 en base seca a la salida del combustor.

3. El caudal, en m3/h, y la composicin, expresada en fraccin molar, de los gases de

combustin que abandonan el lecho fluidizado. (Considrese nuevamente que los gases de

combustin tienen un 11% en volumen de O2 en base seca, y que abandonan el combustor a

una presin de 1,3 atm y a una temperatura de 500 C).

4. La distribucin de tamaos de partcula de arena que llega al cicln y la concentracin total

de partculas que llega al cicln, expresada en gm-3.

Dimetro (m) Arrastre (kg s-1)

0 10 9,4x10-05

10 100 1,95x10-04

100 - 1000 2,0x10-06

Dimetro (m) (% masa)

0 10 5

10 100 75

100 - 1000 20

4

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS

5. Los kilogramos diarios de arena fresca que deben aadirse al lecho para que la masa de

arena en el interior del combustor sea constante en todo momento (rgimen estacionario), si

la velocidad tangencial de las partculas de arena en el interior del cicln es de 23 m/s.

6. Los flujos msicos de arena, expresados en kg/s, que se transfieren entre las diferentes

fracciones de tamaos de partcula de arena presentes en el lecho del combustor como

consecuencia de la abrasin mecnica (atricin) que se produce entre partculas de arena,

teniendo en cuenta que el proceso transcurre en rgimen estacionario.

DATOS:

Considrese que el aire est compuesto por un 21% en volumen de O2 y un 79% de N2, que

acta como gas inerte y que est seco.

aire(500C)=0,45 kg m-3

aire(500C)=3,4 10-5 kg m-1s-1

arena=2571 kg m-3

Supngase que las partculas de arena son esfricas. Tomar para cada fraccin de tamaos

de partcula la marca de clase del intervalo (valor medio) como dimetro representativo de

ese intervalo.

Considrese un modelo de flujo de mezcla completa en el cicln.

El nmero de espiras en el cicln es Ne = 6.

Unidades de masa atmica:

C: 12 H: 1 O: 16 N: 14

Solucin 1)n=66kmol/h, 2)n=22kmol/h, 3)Q=1,245m3/s (xH20=0,086xCO2=0,057, xN2=0,756;

xO2=0,101) 4)Cpartculas= 233,59mg/m3 5) 4,68kg/d

PROBLEMA 4.7 La distribucin granulomtrica de un polvo procedente de una operacin industrial es la que se indica

en la tabla adjunta. Estos resultados van a utilizarse para disear una cmara de sedimentacin en la

que la velocidad horizontal ser de 0,3 m/s. La temperatura de operacin es de 77 C, la densidad de

las partculas es de 2000 kg/m3, la longitud y profundidad de la cmara es de 7,5 m y 1,5 m

respectivamente.

Determinar:

a) El porcentaje global de eliminacin de partculas.

b) El dimetro de corte d50.

dp (m) % (masa) 0-5 8 5-15 10 15-25 12 25-35 15 35-45 19 45-55 14 55-65 13 65-75 9

5

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS PROBLEMA 4.8 Determinar la eficacia fraccionaria de eliminacin de partculas de dimetro d para un sistema

constituido por tres ciclones en serie cuya eficacia fraccionaria individual es (d).

PROBLEMA 4.9 Transformar los valores 0,0027 y 0,01 de las constantes y de la expresin [1], cuyas variables

vienen dadas en las unidades del sistema britnico (U.S.C.U.) de la tabla adjunta, para que

introducidas las variables en unidades del S.I. se obtenga la cada de presin (-P) que sufre un gas

a su paso por un cicln en Pa (Nm-2).

[1]

1 gr = 0,06479891 g

PROBLEMA 4.10

Para la misma distribucin granulomtrica del Problema 4.7, disear un cicln convencional de 2 m

de dimetro que debe tratar un caudal de gas de 10 m3/s. La temperatura de operacin es de 650 C

y la densidad de las partculas es de 2000 kg/m3.

Determinar:

c) El porcentaje global de eliminacin de partculas.

d) El dimetro de corte d50.

PROBLEMA 4.11

Para la distribucin granulomtrica de la tabla siguiente, disear un precipitador

electrosttico de placas separadas 30 cm, que debe tratar un flujo de gas de 330

m3/s. La diferencia de potencial entre los electrodos de descarga y las placas es

de 70000 V. La relacin longitud/anchura de la placa vale 1,2 y la anchura de la

placa es de 10 m. El precipitador tiene un total de 80 canales. La temperatura de

operacin es de 650 C y la densidad de las partculas es de 2000 kg/m3. La

constante dielctrica de las partculas vale = 6.

Determinar:

a) El porcentaje global de eliminacin de partculas

b) El dimetro de corte d50.

c) La potencia requerida si la intensidad de corriente de la corona es de 2,3A.

SISTEMA Q De b h D L1 L2 Ci (-P)

U.S.C.U. 0,0027 0,01 ft3/min ft ft ft ft ft ft gr/ft3 in H2O

S.I. ? ? m3/s m m m m m m kg/m3 Pa

dp(m) % (masa)

2 8

4 10

6 12

8 15

10 19

12 14

14 13

16 9

( )13

12

31

12 +

=

ie CDL

DLhbDC

FQP

6

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS PROBLEMA 4.12 (Julio 2011)

Una corriente de aire a una presin de 1 atm y a 25 C contaminada con 3 tipos de partculas de

tamao diferente (partculas de 20 micras con una concentracin de 30 mg/m3; partculas de 50

micras con una concentracin de 150 mg/m3 y partculas de 80 micras con una concentracin de 120

mg/m3) se introduce en un cicln estndar para su tratamiento. Sabiendo que la eficacia del cicln

para las partculas de 20 micras es de 0,85 y que la velocidad de entrada del aire contaminado al

cicln es de 16 m/s, calcular:

a) Dimetro del cicln (2/10 pto)

b) Caudal del aire tratado (3/10 pto)

c) Eficacia global del sistema (3/10 pto)

d) Sabiendo que la legislacin nos exige una concentracin total de partculas a la salida del

cicln menor de 30 mg/m3 ( 25C, 1atm), cumpliramos con la legislacin vigente? (2/10 pto)

Datos La viscosidad de aire a 25 C es 1,8 10-5 kg/(ms)

La densidad de las partculas es 3000 kg/m3

Ne = 5

Solucin a) D = 3,93 m, b) Q = 30,8 m3/s, c) =0,985 d) 4,5 mg/m3

PROBLEMA 4.13 (Junio 2011) Un cicln convencional (estndar) de 0,9 m de dimetro trata una corriente de gases de combustin a

300 C y a 1 atm de presin. El caudal de gases a tratar es de

2,3 m3/s (medido a 300 C y a 1 atm de presin) y contiene una

concentracin de partculas esfricas CP,0 = 220 mg/m3 (medido

a 1 atm y 300 C) de 12 m de dimetro y 1200 kg/m3 de

densidad.

Si el lmite legal de emisin de partculas a la atmsfera est

fijado en CP,limite = 120 mg/Nm3 (medido a 0 C y a 1 atm de

presin),

Determinar:

1) La eficacia de eliminacin de partculas del cicln si el flujo responde a un modelo de mezcla

completa. (2,5 puntos)

2) Cul ser la concentracin de partculas emitidas a la atmsfera, CP,S, expresada en

mg/m3? (Supngase que los gases salen del cicln a la misma temperatura y presin a la que

entran). Se supera el lmite legal de emisin de partculas? (2,5 puntos)

7

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS En el caso de que CP,S> CP,limite, se ha considerado la

posibilidad de recircular un caudal Qr de los gases de

combustin tratados, tal y como se ilustra en la figura

adjunta, para de esta forma aumentar la eficacia del

cicln.

Determinar:

3) El caudal Qr que debera recircularse al cicln

para conseguir en estas circunstancias una

eficacia de remocin de partculas del 73%. (2,5

puntos)

4) Cul sera, operando con este caudal de

recirculacin Qr, la concentracin de partculas emitidas a la atmsfera, CP,S, expresado en

mg/Nm3. Se superara ahora el lmite legal de emisin de partculas?. (2,5 puntos)

Datos:

Considerar comportamiento de gas ideal (R = 0,082 atmLmol-1K-1)

Viscosidad de los gases a 300 C y 1 atm: = 310-5 kgm1s-1

Ne = 6

Considerar flujo de mezcla completa.

Solucin 1)=70,42%, 2)CP,S=136,60 mg/Nm3 3)Qr=0,17 m3/s (300C, 1 atm), 4) CP,S=118,28

mg/Nm3

PROBLEMA 4.14 (Junio 2012)

Una industria emite 2500 m3/h de gas a la atmsfera a 50 C con una concentracin de 50 mg/m3 de

partculas de 15 m de dimetro. La empresa decide tratar la corriente mediante una cmara de

sedimentacin de dimensiones L = 4 m, H = 0,7 m y W = 1,2 m.

1. Cul es el tiempo de residencia del gas en el sedimentador? (1/10 puntos)

2. Si la legislacin establece en 10 mg/Nm3 la concentracin mxima de partculas de dimetro 15 m en la emisin, cumplira con la normativa? (2/10 puntos)

A la vista de los resultados anteriores, se decide sustituir la cmara de sedimentacin por un cicln

convencional con una velocidad de entrada de aire de 15 m/s.

3. Se cumple en este caso la legislacin vigente? (3/10 puntos)

4. Determinar el dimetro de corte para el cicln (2/10 puntos)

Una modificacin del proceso industrial altera la composicin de partculas de la corriente gaseosa

emitida, de acuerdo con la tabla:

dp (m) Concentracin

emisin (mg/m3) Eficacia eliminacin cicln

5 15 0,483

10 50

8

PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS

5. Cul es la eficacia global del cicln para esta nueva corriente? Qu flujo msico de partculas es emitido a la atmsfera? (2/10 puntos)

Datos: Densidad de las partculas: 2300 kg/m3 Densidad del aire: 1,092 kg/m3 Viscosidad del aire: 1,8 x 10-5 kg/ms Ne= 6

Solucin 1) 4,8s 2)Cparticulas=53,1mg/Nm3 (NO) 3) Cparticulas=0,16mg/Nm3 4)d=5,1 m 5) = 82,8%

PROBLEMA 4.15 (Julio 2012) Una corriente de aire procedente de un proceso de produccin industrial contiene una concentracin

de partculas de 1000g/m3 con la distribucin de tamaos y porcentajes en masa recogidos en la

tabla. La ingeniera de la fbrica plantea dos alternativas de tratamiento, un cmara de sedimentacin

de 1,2m de alto por 4 m de ancho y 6m de longitud y un cicln estndar de 2,5 m de dimetro.

Si el caudal de aire a tratar en las condiciones de operacin (25C y 1,1 atm de presin) es de

65000m3/h, determinar:

1. Flujo msico (g/h) de partculas en las corrientes de aire de entrada y salida para el sedimentador instalado de forma individual. (2 puntos)

2. Flujo msico (g/h) de partculas en las corrientes de aire de entrada y salida para el cicln instalado de forma individual. (2 puntos)

3. Eficacia global para cada uno de los sistemas instalados de forma individual. (2 puntos)

4. Eficacia global si ambos sistemas se conectasen en serie: Sedimentacin + cicln y flujo msico de partculas recogido en cada sistema. (2 puntos)

5. Si el caudal de aire se duplica, cul debera ser el nuevo dimetro del cicln para alcanzar la misma eficacia para las partculas de 5 micras que el anterior cicln. (2 puntos)

Datos

Viscosidad del aire: 1.8 10-5 kg /ms Densidad de las partculas 2100 kg/m3 Densidad de aire = 1,3 g/m3

Solucin a) me= 65g/h ms= 59,21g/h b)ms =15,56g/h c) s = 9,1% c = 76% d)=76%

dp (m) %

5 30

40 70

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PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS PROBLEMA 4.16 (Junio 2013) Una corriente de 50000 m3/h de aire a 100 C y 1,2 atm de una cementera contiene partculas de

10m y 40m procedentes del proceso de molienda del Clinker con concentraciones de 100 mg/m3 y

300 mg/m3, respectivamente. Con el objetivo de reducir la concentracin total de partculas de

densidad 2700kg/m3 hasta los niveles de descarga marcados por la legislacin (60 mg/Nm3), se

instala un cicln que opera con 17,78 m/s. Determinar

A) La eficacia global del cicln. (2,5pto)

B) La concentracin de partculas de la corriente despus de su tratamiento. (1pto) Cumple los

niveles de descarga exigidos por la legislacin? (1,5 pto).

Un cambio en la legislacin obliga a instalar un precipitador electrosttico de placas y alambre en

serie con el cicln. El precipitador electrosttico tiene una distancia entre electrodo de descarga y

placa de 0,1 m y un rea de las placas de 50 m2. Determinar:

C) El potencial del electrodo de descarga para reducir el nivel de emisin a 10 mg/m3 (100 C y

1,2 atm). (2,5 pto)

D) La eficacia global del sistema en serie. (1,5 pto.)

E) Flujo msico de partculas emitido (kg/d). (1 pto)

Datos:

Ne= 5

Viscosidad del aire a 100 C = 2,17 x 10-5 kg m-1 s-1

Contante dielctrica de las partculas = 7

Permitividad del espacio libre 8,85 x 10-12 C V-1 m-1

Solucin a) = 86,5% b)C=61,4mg/Nm3 c)38,4kV d) = 97,5% e)m=12kg/d PROBLEMA 4.17 (Julio 2013) El anlisis de una emisin gaseosa de 10000 Nm3/h procedente de un proceso de fabricacin de

pinturas y barnices muestra la siguiente composicin:

Contaminante Concentracin

Partculas dp = 5m dp = 10m

500 g/Nm3 150 g/Nm3

COVs Acetona (C3H6O) Tolueno (C7H8)

0,8 g/Nm3 0,3 g/Nm3

El lmite de emisin de partculas est establecido en 25g/Nm3, por lo que se instala un cicln

estndar de D = 0,7 m para su eliminacin.

Calcular:

1. Eficacia global necesaria para cumplir los lmites de emisin de partculas. (1.5 ptos)

2. La eficacia global del cicln. (2.5 pto)

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PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS

3. La corriente de salida del cicln se lleva a un precipitador electrosttico de dos placas y

alambre. Calcule el rea del mismo para eliminar la cantidad restante de partculas hasta el

lmite de emisin establecido. (2.5 pto)

Para la eliminacin de los COVs la corrientes se trata posteriormente en un biofiltro que presenta una

eficacia de eliminacin del 99% para acetona y del 80% para tolueno. Calcule:

4. La cantidad y concentracin de COVs emitidos tras el tratamiento en el biofiltro, expresadas

en t/ao y ppmv (2.5 pto)

5. De acuerdo con el RO 117/2003, el lmite de emisin de COVs para este tipo de actividades

es de 150 mg C/Nm3. Se cumplir la legislacin vigente? (1 pto)

Datos:

Ne = 6

Densidad partcula = 2500 kg/m3

Viscosidad del aire = 1,8 10-5 kg/(m s)

Constante dielctrica de las partculas = 5

Campo elctrico aplicado = -350 kV/m

o = 8,8510-12 C/(Vm)

Pm (C) = 12 g/mol, Pm (H) = 1 g/mol, Pm (O) = 16 g/mol

Solucin: 1) = 96,2% 2) = 88,3% 3)A=14,4m2 4)mtotal=5,95t/ao Ct=17,7ppmv 5)Si

PROBLEMA 4.18 (Junio 2014)

Un flujo volumtrico de 348000 m3/d de una corriente de aire (P=1 atm, T=300 C, viscosidad del aire=2,93 10-2 g/(ms)) contaminada con partculas de densidad 3,2 kg/l de 7 m, 45 m y 300 m de dimetro, se introduce en un sistema de eliminacin de partculas compuesto por un sedimentador de 1 m de altura, en serie con un cicln estndar. La velocidad de la corriente de aire en el interior del sedimentador es de 2,01 m/s y su eficacia para las partculas de 45 m es de 0,342. Por su parte, la velocidad de circulacin de la corriente de aire en el cicln (VG) situado a la salida del sedimentador es de 19,1 m/s. Determinar:

a) Volumen de la cmara de sedimentacin (2 puntos) y tiempo de residencia del gas (1 punto) b) Eficacia global del sedimentador (1 punto) c) Concentracin de cada una de las partculas a la entrada del cicln (1 punto) d) Dimetro del cicln (2 puntos) e) Eficacia global del cicln (2 puntos) f) Eficacia global del sistema en serie (1 punto)

Datos: Flujo de mezcla completa La concentracin de partculas de 7, 45 y 300 m de la corriente de aire contaminada a la entrada del sedimentador es de 100, 100 y 700 g/m3, respectivamente. Numero de vueltas en el cicln = 5 No hay variaciones de temperatura ni presin en el sedimentador o el cicln.

Solucin: a) 14 m3, 3.48 s b) 81,7% c) C7= 99 g/m3, C45= 65.8 g/m3, C300= 0 g/m3 d) 1.3 m e) 65.3% f) 93,6%

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PROBLEMAS TEMA 4. 2014-2015 TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES GASEOSOS

PROBLEMA 4.19 (Julio 2014) En una planta de procesamiento de minerales se desea instalar un sistema de eliminacin de partculas en los gases procedentes de un horno de sinterizacin. El horno emite 25 m3/s de gases a 500 C y 1 atm cargados con 600 g/m3 de partculas de 5 m de dimetro y 2200 kg/m3 de densidad. De acuerdo con la legislacin vigente, la concentracin de partculas en los gases tratados no debe exceder los 200 g/Nm3. Los responsables de la planta reciben una oferta de un fabricante de bienes de equipo que les propone instalar un precipitador electrosttico de placas y alambres que posee 75 canales entre placas separadas entre s 20 cm. Cada placa tiene 10 m de longitud y 3 m de altura. Si los gases son tratados a la presin y temperatura de salida del horno, determinar: 1) La eficacia que debe tener el precipitador electrosttico para que los gases tratados no superen la

concentracin mxima de partculas permitida de 200 g/Nm3. (2 puntos) 2) La diferencia de potencial que debe aplicarse entre placa y alambre del precipitador electrosttico

(potencial de descarga), bajo las condiciones de operacin indicadas (500 C y 1 atm) para que los gases tratados no superen la concentracin mxima de partculas permitida de 200 g/Nm3. (3 puntos)

Si los responsables de la planta optaran por instalar un sistema de tratamiento formado por 2 ciclones convencionales idnticos en serie en lugar del precipitador electrosttico, indicar: 3) Cul debera ser la eficacia y el dimetro de los ciclones para reducir la concentracin de

partculas en los gases hasta los 200 g/Nm3 exigidos, y cul sera la velocidad del gas, vG, dentro de los ciclones (ambos ciclones operan a 500 C y 1 atm). (3 puntos)

Debido a la elevada velocidad a la que circula el gas dentro de los ciclones cuando se opera con el sistema de 2 ciclones en serie, y que excede con mucho a la velocidad mxima recomendada de vG,mx= 33 m/s, se estudia la posibilidad de tratar los gases con un sistema constituido por 5 ciclones convencionales idnticos en paralelo, operando cada cicln con una velocidad de gas vG=vG,mx=33 m/s. Indicar en este caso: 4) El dimetro de los ciclones y la concentracin de partculas en los gases tratados, expresada en

g/Nm3. (2 puntos) DATOS: G= 0,45 kgm-3 (@ 500 C; 1 atm) G= 3,310-5 kgm-1s-1 (@ 500 C; 1 atm) = 7 0= 8,8510-12 CV-1m-1 Ne= 6

Solucin: 1) 88.22% 2) 10,67 kV 3) 65.7%, 1.38 m, 105.5 m/s 4) 1.10 m, 1117.5 g/Nm3

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