PREGUNTA 1 Un método muy frecuente de obtención de cobre, es el tratamiento de sulfuro de cobre (I) con oxígeno, proceso en el cual se libera el cobre metálico y se genera dióxido de azufre. Si se desean fabricar diariamente 40 toneladas de una aleación cobre-níquel, con un contenido en cobre del 18%. Calcule:
a) La cantidad diaria de mineral de cobre, con un contenido en sulfuro de cobre (I) del 32% que habrá que tratar, si el proceso de obtención del cobre transcurre con un rendimiento del 78%. SOLUCIÓN
+ →2+ 40 =18% ⁄ (0.0.18) ∗40 ⁄ = 7.2 ⁄ . .⁄ =9.23 ⁄ 12 ∗ 63.15 ∗ 1159 ∗9.23 =11.56 11.0.3526 =36.13 ∗ 36.13 ∗
La reacción: Aleación:
Producción:
Total de Cu en la aleación: Rendimiento:
Cantidad de mineral de Cobre:
Respuesta:
b) Si todo el contenido de azufre en el mineral procesado se emitiera a la atmosfera como dióxido de azufre, ¿Cuáles serán las emisiones diarias de este compuesto a la atmosfera, expresada en kg SO2/día? SOLUCIÓN
+ →2+ 1 1 6 4 ∗ ∗ ∗ ∗11. 5 6 1 159 1 4.65 =4.65 4.65
De la reacción: Se tiene:
Respuesta:
c) ¿Cuál sería la concentración de este compuesto en los gases de emisión si se liberan a la atmosfera 6.2 x 104 Nm3 de gas por tonelada de mineral procesado? Expréselas en ppm y en mg SO2/Nm3.
SOLUCIÓN
6.2∗10 ∗ ∗36.13 =224.006∗10 4649 10 ∗ ∗100=2075. 3 9 224.4649006∗10 ∗22.4 11 10 10 224.006∗10 ∗ ∗ 1 ∗ 64 ∗ 1 ∗ 1 =726.39 726.39
Respuesta:
PREGUNTA 2 La ecuación para la caída de presión debida a la fricción de los fluidos en una tubería es:
2 ∆p= Donde: ∆p = caída de presión
v = velocidad L = longitud de la tubería ρ = densidad del fluido
D = diámetro de la tubería
a) ¿Es dimensionalmente consistente la ecuación? Si es consistente
¿Cuáles son las unidades del factor de fricción f? Respuesta: Es Adimensional
b) Use las unidades del sistema del sistema ft-lb-seg para ∆p, L, ρ, v y D; ∆p = caída de presión (pies)
v = velocidad (pies/Seg) L = longitud de la tubería (Pies) ρ = densidad del fluido (Lb/Pulg3)
D = diámetro de la tubería (Pulg)
¿Luego entonces es consistente la ecuación? Si es consistente
PREGUNTA 3 Desde un inicio se mezcla etano con oxígeno para obtener un gas que se forma de 80% de C2H6 y 20% de O2 que después es quemado con 200% de exceso de aire. El 80% de etano pasa a CO2, 10% a CO y 10% permanece sin quemarse. Calcule la composición del gas de escape (de combustión) sobre una base húmeda.
SOLUCIÓN ANÁLISIS DEL PROBLEMA
BASE DE CALCULO (A) = 100 K Mol
=8020262
REACCION 1
+→+ Balanceando:
+ →+ REACCION 2
+→+ Balanceando:
+ →+ OXIGENO REQUERIDO TEÓRICO
= − ∗ OXIGENO REQUERIDO EN LA REACCIÓN 1
7 2 2 =80 26∗ 1 26 =280 2 =280 2−20 2=260 2
Pero como entra 20 k mol O2, restaríamos:
HALLANDO OXIGENO DE ENTRADA
= − ∗ = − ∗ = HALLANDO EL N2 DE ENTRADA
79 2 → 21 2 →780 2 2 = 79 212∗780 2 =2934.28 2 ENTRADA
SALIDA
80
8
O2
800
556
N2
2934.28
2934.28
CO2
-
128
CO
-
16
H2O
-
216
C2H6
Conversiones
2 2 80 26∗ 1 26 ∗0.8 =128 2 80 26∗ 1226 ∗0.1 =16
3 2 80 26∗ 1 26 ∗0.9 =216 7 5 2 2 2 2 80 26∗ 1 26 ∗0.8 +80 26∗ 1 26 ∗0.1 =244 2 =800−244=556 2 La tabla final será: ENTRADA
SALIDA
COMPOSICION
C2H6
80
8
0.21%
O2
800
556
14.41%
N2
2934.28
2934.28
76.05%
CO2
-
128
3.32%
CO
-
16
0.41%
H2O
-
216
5.60%
3858.28
100%
PROBLEMA 4 La siguiente ecuación es dimensionalmente inconsistente en la unidad especificada. Inserte un factor de conversión dimensionalmente apropiado para eliminar la inconsistencia.
2ρ ( − ∆p) =∗2∗{ 2 } m = flujo, lb/s
1−1
A2 = área de flujo, pie2 ρ = densidad, lb/pie3 ∆p = caída de presión, psi D = diámetro, pies C = constante adimensional
( p s i ) 3 = ∗{ }
1−
= ∗{1−3 (6.895KPa) }
( 6. 8 95∗ ) 3 2 = ∗{ 1−∗ }
K ∗2 ∗ 3. 28084 )} = ∗{3 (6.895 1− 2 6. 8 95 1000 = ∗{4 3.28084∗ 2 }
1− =∗
Respuesta: Factor de conversión:
=. = .
PREGUNTA 5 Realizar el balance de agua en una cuenca de un rio grande, incluyendo los procesos físicos. Explicar con detalle todo el proceso.
Fuente: Adaptado de Chow et al., 1988 -Se tendrá que explicar todo el proceso
SOLUCION
En la hidrología, es de vital importancia conocer el ciclo hidrológico, varios autores aseguran que el ciclo hidrológico no tiene principio ni fin, a continuación explicare los procesos del ciclo hidrológico de Chow (1988).
Cómo el agua se evapora desde los océanos y desde la superficie terrestre para volverse parte de la atmósfera; el vapor de agua se transporta y se eleva en la atmósfera hasta que se condensa y precipita sobre la superficie terrestre o los océanos; el agua precipitada puede ser interceptada por la vegetación, convertirse en flujo superficial sobre el suelo, infiltrarse en él, correr a través del suelo como flujo sub superficial y descargar en los ríos como escurrimiento superficial. La mayor parte del agua interceptada y de escurrimiento superficial, regresa a la atmósfera mediante la evaporación. El agua infiltrada puede pre colar profundamente para recargar el agua subterránea de donde emerge en manantiales o se desliza hacia ríos para formar el escurrimiento superficial, y finalmente fluye hacia el mar o se evapora en la atmósfera a medida que el ciclo hidrológico continúa.
PREGUNTA 6 PREGUNTA 7