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resolucion_examen_2_trimestre_10-P

resolucion_examen_2_trimestre_10-P - Resolucin del examen 2...

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Resolución del examen 2 de procesos fisicoquímicos trimestre 10-P Problema 1 (1 punto) Se pretende diseñar un sistema de floculación agitado con aire. Si se desea mantener un gradiente de 60 s -1 , estimar la cantidad de aire que será necesaria para una cámara de floculación de 200 m 3 . Procedimiento para resolver este problema: 1. Definir la temperatura de operación del proceso que será utilizada para determinar el valor de la viscosidad dinámica, y asumir una profundidad del tanque. 2. Determinar la potencia necesaria para producir el gradiente solicitado. Verificar consistencia dimensional al aplicar la ecuación correspondiente. 3. A partir de la potencia determinada en el paso anterior, determinar el flujo de aire considerando los datos del problema. Ecuaciones aplicadas: a. Gradiente medio de velocidad Ecuación 1 b. Flujo de aire, sistema internacional de unidades Ecuación 2 Nota: verificar simbología y unidades en bibliografía o en apuntes Resultados: i. P = 0.721 kW @ 20°C ( =1.002 x 10 -3 N∙s/m 2 ) ii. Q a = 1.305 m 3 /min @ h = 4 m Problema 2 (2 puntos) Se tratará un flujo de 3800 L/d con una dosis de 60 mg/L de sulfato de aluminio. Determinar la cantidad de sulfato de aluminio requerido, la cantidad de alcalinidad natural requerida para completar la reacción y el volumen de lodos de hidróxido de aluminio [Al(OH)3] producidos si el lodo contiene 2.2% (en peso) de sólidos. Considerar que la gravedad específica de los lodos es aproximadamente 2.0. Procedimiento para resolver este problema:
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1. La cantidad de sulfato de aluminio anhidro que se utilizará en función del gasto y dosis aplicada. Verificar que se utilizan unidades consistentes Ecuación 3 De los datos del problema, la cantidad de sulfato de aluminio anhidro que se consumirá es 228 g/d. 2. La cantidad de alcalinidad que reacciona con el sulfato de aluminio se obtiene a partir de la siguiente ecuación química Ecuación 4 La relación molar resultante es: Ecuación 5 Por lo que la alcalinidad natural que reacciona con 60 mg/L de sulfato de aluminio Al 2 (SO 4 ) 3 ∙18 H 2 O es 27.03 mg/L. 3. De la misma reacción mostrada en la Ecuación 4, se obtiene la relación molar de la cantidad de hidróxido de aluminio producido por la reacción. La relación molar resultante es: Ecuación 6 Por lo que la cantidad de hidróxido de aluminio que se produce al reaccionar los 60 mg/L de sulfato de aluminio Al 2 (SO 4 ) 3 ∙18 H 2 O es 14.04 mg/L de agua tratada. La producción diaria de lodos será 53.37 g/d. El volumen de lodo se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación: Ecuación 7 Problema 3 (4 puntos) Se realizará un tratamiento de suavización química a un flujo de 10∙10 6 L/d de agua dura. Los resultados del análisis del agua son: Parámetros Resultados, mg/L a menos que se especifique otra Ácido Carbónico Total (H 2 CO 3 * ) 0 Calcio (Ca 2+ ) 112 Magnesio (Mg 2+ ) 20 Potasio (K + ) 0 Sodio (Na + ) 11 Alcalinidad (HCO 3 - ), ppm como CaCO 3 260 Sulfatos (SO 4 2- ) 80.6
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Parámetros Resultados, mg/L a menos que se especifique otra Cloruros (Cl - ) 38 pH, unidades 7.2 Temperatura, °C 15 Calcular:
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