1. VEN TILADOR PARA EL AIRE DE COMBUSTION EN EL HO RNO

Para calcular la capacidad por segundo del ventilador se necesita el flujo de aire. Aproximando el diesel al n-dodecano se da la siguiente reacción:

C12H26 + 37/2 O2 -------------> 12 CO2 + 13 H2O Esta reacción nos dice que se necesitan 37/2 kmoles de oxígeno para reaccionar con 1 kmol de n-dodecano. Para asegurar combustión completa se utiliza un 300% de exceso de aire.

El flujo de diesel (n-dodecano) es de 129.0832 kg/h y su peso molecular es de 170 kg/kmol. Se puede calcular el flujo molar:

Flujo Molar = 0.76 kmol/h (de diesel)

Con una regla de tres se puede calcular la cantidad estequiométrica de oxígeno necesaria para reaccionar con el combustible.

0.76 kmol/h diesel ? kmol/h oxígeno 1 kmol/h diesel 37/2 kmol/h oxígeno ? = 14.06 kmol/h de oxígeno

Un 300% sería el triple:

42.18 kmol/h de oxígeno

Si el oxigeno forma el 21% molar del aire, entonces:

(42.18 kmol/h de oxígeno)(100%)/(21%) = 210.90 kmol/h de aire

Pasamos el flujo molar a flujo volumétrico con el peso molecular medio del aire (29kg/kmol) y con la densidad de éste.

Flujo volumétrico = 10,733.766 m3/hora La capacidad por segundo del ventilador se obtiene multiplicando por el factor de conversión, que es 1hora/3600s:

El flujo volumétrico = 2.9816m3/s

La densidad 1 del aire succión se calcula con la Ley de los gases ideales

succión = P×PM/R×T = (1 atm)(29 g/mol)/(0.0821 atm×l/mol×K)(303 K)

succión = 1.166 g/l = 1.166 K g/m3 = 7.279E-2 lb/ft3

La presión de succión es la atmosférica, 101325 Pa (29.92 in Hg). La presión de impulsión es de 101000 Pa (29.82 in Hg).

La densidad de impulsión impulsión se calcula de la siguiente manera:

impulsión = succión×Pimpulsión/Psucción

impulsión = 7.279E-2 Lb/ft3×29.82/29.92 = 7.2559E-2 lb/ft3

Se calcula la densidad media media

media = (succión + impulsión)/2

media = (7.279E-2 + 7.2559E-2)/2 = 7.267E-2 lb/ft3

1FUENTE: OPERA CIONES BASICAS DE INGENIERIA QUIM ICA, Warren L. Mc Cabe, Julian C. Smith, Peter Harriott. Mc Gra w-Hill, Cuarta ed ición, Eje mp lo 8-2, pag. 213.

La presión desarrollada es:

(Pimpulsión - Psucción)/media

(29.82 - 29.92)×144×14.7/(29.92×7.267E-2) = -97.35 lbF×ft/lbm

El diámetro de las tuberías es de 3 pulgadas de modo que el area transversal es de 4.56E-3 m². Dividiendo en caudal entre el area transversal se obtiene la velocidad.

v = (2.9816 m3 /s)/(4.56E-3 m²) = 653.86 m/s v = 2145.03 ft/s

Calculamos Wp

Wp = (1/)(p/ + v² /2gc)

Wp = (1/0.65)(-97.35 + 2145.83²/2×32.17)

Wp = 109,952.4759 lbF×ft/lbm

Calculamos el flujo másico en lb / s

M = (2.9816 m3/s)(35.3146 ft3/1 m3)(7.267E-2 lbm/ft3)

M = 7.6517 lbm/s

Calculamos la potencia Pb

Pb = M×Wp/75

donde M: flujo másico del aire en lb/s

Pb = (7.6517 lbm/s×109,952.4759 lbF×ft/lbm)(0.1383)/75

Pb = 1551.40 CV

Pb = 1157.76 kW

1. VEN TILADOR PARA EL AIRE DE DILUSION EN EL HORNO

La densidad64 del aire succión se calcula con la Ley de los gases ideales

succión = P×PM/R×T = (1 atm)(29 g/mol)/(0.0821 atm×l/mol×K)(303 K)

succión = 1.166 g/l = 1.166 K g/m3 = 7.279E-2 lb/ft3

La presión de succión es la atmosférica, 101325 Pa (29.92 in Hg). La presión de impulsión es de 101200 Pa (29.88 in Hg).

La densidad de impulsión impulsión se calcula de la siguiente manera:

impulsión = succión×Pimpulsión/Psucción

impulsión = 7.279E-2 Lb/ft3×29.88/29.92 = 7.2693E-2 lb/ft3

Se calcula la densidad media media

media = (succión + impulsión)/2

media = (7.279E-2 + 7.2693E-2)/2 = 7.2742-2 lb/ft3

La presión desarrollada es:

(Pimpulsión - Psucción)/media

(29.88 - 29.92)×144×14.7/(29.92×7.2742E-2) = -38.90 lbF×ft/lbm

El diámetro de las tuberías es de 3 pulgadas de modo que el area transversal es de 4.56E-3 m² (4.908E-2 ft²). Dividiendo en caudal entre el area transversal se obtiene la velocidad.

El flujo másico es de 4 kg/s = 8.8185 lbm/s (8.8185 lbm/s)(1 ft3/7.2742E-2 lbm) = 121.23 ft3/s v = (121.23 ft3/s)/(4.908E-2 ft²) v = 2470.04 ft/s

Calculamos Wp

Wp = (1/)(p/ + v² /2gc)

Wp = (1/0.65)(-38.90 + 2470.04²/2×32.17)

Wp = 145,826.50 lbF×ft/lbm

Calculamos el flujo másico en lb/s

M = 8.8185 lbm/s

Calculamos la potencia Pb

Pb = M.Wp / 75

donde M: flujo másico del aire en lb/s

Pb = (8.8185 lbm/s×145,826.50 lbF×ft/lbm)(0.1383)/75

Pb = 2371.33 CV

Pb = 1769.65 KW

1. VEN TILADOR PARA TRANSPORTAR EL AIRE DE DILUSION DEL HORNO A LA TORRE DE ASPERSION

La densidad64 del aire succión se calcula con la Ley de los gases ideales

succión = P.PM / R.T = (0.9987 atm)(29 g/mol)/(0.0821 atm×l/mol×K)(623 K)

succión = 0.5661 g/l = 0.5661 K g/m3 = 3.534E-2 lb/ft3

La presión de succión es de 101200 Pa (29.88 in Hg). La presión de impulsión es de 101075 Pa (29.84 in Hg).

La densidad de impulsión impulsión se calcula de la siguiente manera:

impulsión = succión×Pimpulsión/Psucción

impulsión = 3.534E-2 Lb/ft3×29.84/29.88 = 3.5296E-2 lb/ft3

Se calcula la densidad media media

media = (succión + impulsión)/2

media = (3.534E-2 + 3.5296E-2)/2 = 3.5320-2 lb/ft3

La presión desarrollada es:

(Pimpulsión - Psucción)/media

(29.84 - 29.88)×144×14.7/(29.92×3.5320-2) = -73.91 lbF×ft/lbm

El diámetro de las tuberías es de 3 pulgadas de modo que el area transversal es de 4.56E-3 m²(4.908E-2 ft²). Dividiendo en caudal entre el area transversal se obtiene la velocidad.

El flujo másico es de 4 kg/s = 8.8185 lbm/s (8.8185 lbm/s)(1 ft3/3.5296E-2 lbm) = 249.84 ft3/s v = (249.84 ft3/s)/(4.908E-2 ft²) v = 5091.54 ft/s

Calculamos Wp

Wp = (1/)(p/ + v² /2gc)

Wp = (1/0.65)(-73.91 + 5091.54²/2×32.17)

Wp = 619,058.30 lbF×ft/lbm

Calculamos el flujo másico en lb/s

M = 8.8185 lbm/s

Calculamos la potencia Pb

Pb = M×Wp/75

donde M: flujo másico del aire en lb/s

Pb = (8.8185 lbm /s ) (619,058.30 lbF×ft/lbm)(0.1383) / 75

Pb = 10,072.98 CV

Pb = 7517.15 KW

1. VEN TILADOR PARA EXTRACCION DEL AIRE DE LA TO RRE A LA ATMOSFERA

La densidad64 del aire succión se calcula con la Ley de los gases ideales

succión = P.PM / R.T = (0.9975 atm)(29 g/mol) / (0.0821 atm×l/mol×K)(393 K)

succión = 0.8965 g/l = 0.8965 K g/m3 = 5.5966E-2 lb/ft3

La presión de succión es de 101075 Pa (29.84 in Hg). La presión de impulsión es de 101325 Pa (29.92 in Hg).

La densidad de impulsión impulsión se calcula de la siguiente manera:

Impulsión = succión×Pimpulsión/Psucción

impulsión = 5.5966E-2 Lb/ft3×29.92/29.84 = 5.6102E-2 lb/ft3

Se calcula la densidad media media

media = (succión + impulsión)/2

media = (5.5966E-2 + 5.6102E-2)/2 = 5.6034E-2 lb/ft3

La presión desarrollada es:

(Pimpulsión - Psucción)/media

(29.9284 - 29.848)×144×14.7/(29.92×5.6034E-2) = 91.66 lbF×ft/lbm

El diámetro de las tuberías es de 3 pulgadas de modo que el area transversal es de 4.56E-3 m²(4.908E-2 ft²). Dividiendo en caudal entre el area transversal se obtiene la velocidad.

El flujo másico es de 4 kg/s = 8.8185 lbm/s (8.8185 lbm/s)(1 ft3/5.6034E-2 lbm) = 157.37 ft3/s v = (157.37 ft3/s)/(4.908E-2 ft²) v = 3206.55 ft/s

Calculamos Wp

Wp = (1/)(p/ + v² /2gc)

Wp = (1/0.65)(91.66 + 3206.55²/2×32.17)

Wp = 245,997.98 lbF×ft/lbm

Calculamos el flujo másico en lb/s

M = 8.8185 lbm/s

Calculamos la potencia Pb

Pb = M.Wp / 75

donde M: flujo másico del aire en lb/s

Pb = (8.8185 lbm/s) (245,997.98 lbF.ft / lbm)(0.1383) / 75

Pb = 4,000.25 CV

Pb = 2985.26 KW

1. VEN TILADOR PARA EL AIRE DEL ELEVADOR NEUMATICO

La densidad64 del aire succión se calcula con la Ley de los gases ideales

succión = P.PM / R.T = (1.0 atm)(29 g/mol) / (0.0821 atm.l / mol.K)(303 K)

succión = 1.1652 g / l = 1.1655 K g / m3 = 7.2740E-2 lb / ft3

La presión de succión es la atmosférica, 101325 Pa (29.92 in Hg). La presión de impulsión es la presión dentro del elevador, 101254 Pa (29.90 in Hg).

La densidad de impulsión impulsión se calcula de la siguiente manera:

impulsión = succión.Pimpulsión / Psucción

impulsión =( 7.2740E-2 Lb / ft3 ) (29.90/29.92) = 7.2689E-2 lb / ft3

Se calcula la densidad media media

media = (succión + impulsión) / 2

media = (7.2740E-2 + 7.2689E-2) / 2 = 7.2714E-2 lb / ft3

La presión desarrollada es:

(Pimpulsión - Psucción)/media

(29.90 - 29.92)(144)(14.7) / (29.92) (7.2714E-2) = -19.4594 lbF.ft / lbm

El diámetro de las tuberías es de 3 pulgadas de modo que el area transversal es de 4.56E-3 m²(4.908E-2 ft²). Dividiendo en caudal entre el area transversal se obtiene la velocidad. Para un elevador neumático el flujo de sólidos es igual al flujo de aire multiplicado por el factor 0.6. (Tabla 7-10, página 146 ULRICH).

La velocidad de salida de los sólidos es de 762.1632 kg/h o 0.211712 kg/s.

vsólido = 0.6.vfluido

vfluido = vsólido / 0.6

vfluido = (0.211712 Kg/s) / (0.6)

vfluido = 0.3528 kg / s

El flujo másico es de 0.3528 kg/s = 0.7777 lbm/s (0.7777 lbm/s)(1 ft3/7.2714E-2 lbm) = 10.6965 ft3/s v = (10.6965 ft3/s)/(4.908E-2 ft²) v = 217.94 ft/s

Calculamos Wp

Wp = (1/)(p/ + v² / 2gc)

Wp = (1/ 0.65)(-19.4594 )+ 217.94² / 2(32.17)

Wp = 1,105.82 lbF.ft / lbm

Calculamos la potencia Pb

Pb = M.Wp / 75

donde M: flujo másico del aire en lb/s

Pb = (0.7777 lbm/s×1,105.82 lbF×ft/lbm)(0.1383)/75

Pb = 1.5858 CV

Pb = 1.1834 KW