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OPERACIONES UNITARIAS I
Dr. Ing. Qco. Walter Gustavo Morales
Ingeniera Qumica 2014 FRRe - UTN
Unidad
Temtica 6
Descripcin de Slidos Divididos
UNIDAD 6: Descripcin de Slidos Divididos Caractersticas. Mtodo de medidas para el tamao de partculas. Tamices. Factores de forma. Esfericidad. Dimetro medio y distribucin. Superficie especfica. Superficie especfica promedio. Presentacin fsica de la fase slida dividida: lecho estacionario, lecho fluidizado. Porosidad y sus relaciones. Dimetro de poro. ngulo de reposo. Propiedades de los cuerpos slidos: densidad y densidad aparente. Dureza. Tenacidad. Fragilidad. Planos cristalinos de rotura.
UNIDAD 6: Descripcin de Slidos Divididos 1) Analizar la importancia de los slidos finamente
dividido en la industria de procesos.
2) Conocer los principales mtodos utilizados en la medicin de tamaos y los lmites de aplicacin de cada uno de ellos.
3) Calcular los diferentes dimetros medios utilizados en las ecuaciones de diseo.
4) Estudiar el comportamiento de grandes masas de partculas, sus principales propiedades aplicables al almacenaje, transporte y dosificacin.
5) Calcular el volumen y la masa de lechos rellenos de equipos de procesos.
Ob
jetiv
os
Caracterizacin de partculas
slidas
Composicin
Tamao
Forma
Propiedades de los cuerpos
slidos La composicin define:
Densidad
Densidad relativa
Densidad aparente
Dureza
Fragilidad
Tenacidad
Caracterizacin de partculas
slidas
Dimetro de Feret
Forma de las partculas
Esfericidad s
s = rea de la superficie de la esfera del mismo volumen que la partcula
rea de la superficie de la partcula
pp
p
ssD
v6
Tamao de partcula
1. Tamizado (> 50 m)
Tamaos entre 3 y 0,0015 in
Anlisis por tamizado; serie de tamices estndar
Aberturas cuadradas
Se identifica por el N mallas, aberturas por unidad de longitud
Serie TYLER
U.S.
Tamao de partcula
Tamao de partcula
1. Tamizado (> 50 m)
Eficacia = Porcentaje de material que pasa en realidad
Porcentaje de material capaz de pasar
Tamao de partcula
2- Anlisis microscpico (1-100 m).
0,001 m
Tamao de partcula
3- Mtodos de sedimentacin y elutriacin (> 1 m).
- Mtodo de la pipeta
- Mtodo de la balanza
Fuerzas gravitacionales fuerzas centrfugas
0,05 m
Tamao de partcula
4- Contador Coulter (1-100 m)
5- Mtodos de la permeabilidad (> 1 m)
6- Mtodos de dispersin de la luz (0,5-50 m)
Tamao de partcula
Distribucin de los tamaos de
partcula
Distribucin de los tamaos de
partcula
Anlisis de tamaos
Nmero N de partculas en la muestra
rea de la superficie total de las partculas
Muestra de partculas uniformes de dimetro Dp
ppv
mN
pss
pD
mNsA
6
Anlisis de tamaos
Superficie especfica de una mezcla
Nmero de partculas en la mezcla
de una unidad de masa de partculas
n
i pi
i
ps
wD
xA
1
6
31
3
11
vp
n
i pi
i
p
wDaD
x
aN
El mtodo ms simple de expresar el tamao de partcula consiste tan slo en usar cierto dimetro medio como tpico de todas las partculas de muestra. Aun en este caso, aparecen dificultades, debido a que el ingeniero debe decidir en qu caracterstica debe ser tpico el dimetro. Por consiguiente, si la caracterstica importante es la masa de la partcula, el ingeniero debe seleccionar un dimetro medio de tal manera que una partcula de dimetro medio tenga una masa media. La partcula no tendr, salvo coincidencia, un rea superficial media, un rea proyectada media o un tamao lineal medio.
Tamao medio de partculas
Tamao medio de partculas
Tamaos medios basados en el volumen
dimetro medio de volumen dv
dimetro de volumen medio dv.
)(
)(
)(
)(3
11
4
11
3
111
4
111
dn
dn
dnk
dnkd
s
s
v
33
11
33
11
1`
)/(
1
)/(
dxdx
xdv
Tamao medio de partculas
Tamaos medios basados en la superficie
dimetro medio de superficie ds
dimetro de superficie medio ds
1
1
1
1
1 1
d
x
d
x
xd s
3
11
11
/
/
dx
dxd s
Tamao medio de partculas
Dimensiones medias basadas en la
longitud
dimetro medio de la longitud dl
dimetro de longitud medio dl
2
1
1
1
1
11
2
11
11
111
1
d
x
d
x
dn
dn
dn
ddnd
3
1
1
2
1
1
1
11
d
x
d
x
n
dnd l
Conjunto de partculas slidas
Fases de las masas de slidos como:
un lecho estacionario,
un lecho fluidizado
o una niebla
Importantes es su fraccin de volumen
vaco o porosidad
Cada de P
Conjunto de partculas slidas
Mtodo de empaque
Vertido en recipiente vaco
Vertido en recipiente con agua
Forma de partculas rugosidad
Mezcla de partculas finas y gruesas
Tamao de partcula y dimensiones del recipiente
Isomticas
Conjunto de partculas slidas
Conjunto de partculas slidas
Porosidad densidad global
Aglomeracin
Percolacin
Transporte de materiales
Conjunto de partculas slidas
Mecanismos de Aglomeracin
1) Entrelazado mecnico
2) Atraccin superficial
3) Soldadura plstica
4) Atraccin electrosttica
5) Efecto de la humedad
6) Fluctuaciones de temperatura
Conjunto de partculas slidas
Angulo de reposo
- Angulo dinmico de reposo o ngulo de derrame
- Angulo esttico de reposo
Angulo de deslizamiento
Angulo de friccin
Conjunto de partculas slidas
ngulo de friccin
Importante en el diseo de
tolvas y silos
Conjunto de partculas slidas
ngulo de friccin
tgd
L
t
c
Flujo de slidos en silos
Formacin de puentes, arcos
estables
Tubos o agujeros de rata
Ideal Flujo en masa, flujo de tapn
Mejores altos y estrechos que bajo y
gruesos
Base de seccin cnica largas
Conjunto de partculas slidas
Flujo de slidos a travs de orificios
Conjunto de partculas slidas
5,0
3
5,05,2
2
cos1
4
sengdG efs
Ecuacin de Janssen
Bibliografa
Coulson & Richardson, Volume 2 Chemical Engineering, Particle Technology and Separation Processes, Oxford, Butterworth Heinemann, Sixth Edition, 2002.
McCabe, Warren L., SMITH Julian C., HARRIOT, Peter. Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica. Sptima Edicin, Mxico, Editorial Mc Graw Hill, 2007.
Foust Alan S., Wenzel, Clump, Maus, Andersen, Principios de Operaciones Unitarias, Mxico, CECSA (Compaa Editorial Continental), 2da edicin, 10ma re impresin, 2006.