Este documento presenta 8 problemas de ingeniería química relacionados con operaciones básicas como el flujo de fluidos a través de tuberías. Los problemas cubren temas como el cálculo de presiones, temperaturas, velocidades y potencias requeridas para bombear fluidos dados datos como caudales, diámetros de tubería, longitudes, densidades y viscosidades. Para resolver los problemas, el documento proporciona fórmulas y tablas de datos sobre fluidos como aire, hidrógeno, agua y disoluciones químicas.

1. SOLUCIONARIO
OCON TOJO
PROBLEMAS DE INGENIERÍA QUÍMICA
OPERACIONES BÁSICAS
1-1. En un tubo horizontal de hierro de 1" provisto de camisa de vapor, entra una
corriente de aire a 7 Kg/ y 20° C, con velocidad de 30m/seg. A lo largo del tubo el
aire se calienta hasta 200° C y la presión estática desciende hasta 6.8 Kg/ .
Calcúlese el aumento de la presión cinética y la pérdida de presión debida a los
rozamientos.
Datos:
El A1=A2

2. 1-2 Una masa de aire a 500° C y 5 atm se expansiona en una turbina hasta la presión
de 1 atm. El flujo de aire es de 50 kg/h a través de una tubería de 3/8", y en la turbina
realiza un trabajo de 1 Kwh a la vez que pierde la cantidad de calor de 700 Kcal/h. Para
la masa molecular media del aire puede tomarse 29, y su calor específico, prácticamente
independiente de la temperatura y la presión, es igual a 0.24 Kcal/Kg °C. Calcúlese la
temperatura y la velocidad del aire a la salida de la turbina.
Datos:
Como no hay variación de altura la energía potencial es igual a cero y la ecuación 1-5
quedara así.

3. Primer tanteo: T2
Por la expresión [a]
El valor de T2 calculado por la expresión[b] será.

4. Segundo tanteo: T2
Por la expresión [a]
El valor de T2 calculado por la expresión[b] será.
Tercer tanteo: T2
Por la expresión [a]
El valor de T2 calculado por la expresión[b] será.
T2 supuesto=T2
Respuesta:

5. 1-3. A través de una tubería de 2" fluye isotérmicamente hidrógeno a 25° C, a razón de
200 kg/h, con entrada a 2 atm y salida a 1 atm. Determínese la fricción en kgm/kg a lo
largo de la tubería.
Datos:
Como la tubería se encuentra horizontalmente la carga potencial es igual a cero,
entonces la ecuación quedara así.

6. 1-4. A una conducción de agua de 20 cm de diámetro, en un punto en que la
sobrepresión es 4 kg/ , se conecta un tubo horizontal de hierro de 1/2", que tiene
una longitud equivalente de 25 m y descarga a la atmósfera. Determínese el caudal a
través del tubo, siendo la temperatura del agua 18° C.
Datos:
La carga cinética y la carga potencial son =0, entonces la ecuación quedara así.

7. 1-5. A través de 30 m de una tubería de 1*1/2" circula ácido sulfúrico de densidad 1980
kg/ y viscosidad 26.7 centipoises. Determínese la velocidad másica, en kg/ *seg,
si la pérdida de presión a lo largo de la conducción es de 20 mm de Hg.
Datos:
La carga cinética y la carga potencial son =0, entonces la ecuación quedara así.

9. 1-6. Una instalación fabril consume 40 /h de agua que toma de un río próximo
situado a 15 m de desnivel del depósito de la fábrica. Calcúlese el coste diario de
bombeo si el agua se conduce a través de una tubería de 3" y de 240 m de longitud
total, incluyendo los accesorios. El kilovatio-hora cuesta 0,30 ptas, y el rendimiento es
del 80%.
Datos:
La carga de presión y la carga cinética son =0, entonces la ecuación quedara así.
para el hierro (En la figura 1-3)
ɸ=3"
→
f en la figura 1-4

10. 1-7. Determínese el vacío alcanzado por una trompa de agua por la que circulan 3
L/min, si las secciones estrecha y ancha son de 5 y 100 . La temperatura
del agua es 15° C y la presión externa 740 mm de Hg.
Datos:

11. 1-8. Para concentrar una disolución de ClNa se bombea desde un depósito almacén
hasta un evaporador, a través de una tubería lisa de cobre de 3 cm de diámetro interno,
a razón de 150 /día. A la temperatura de bombeo la disolución tiene una densidad
de 1150 kg/ , y su viscosidad es 2.3 centipoises. Calcúlese:
a) La pérdida de presión por fricción si la longitud total de la tubería es de 50 m;
b) La potencia necesaria para vencer la fricción.
Datos:
La carga cinética y la carga potencial es igual a cero.

12. Para encontrar el valor de f usaremos la figura 1-4, se asumirá tubos lisos.
La respuesta de la pregunta (a) es:
La carga de presión, la carga cinética y larga potencial son igual a cero.
La respuesta de la pregunta (b) es: