Agitación

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TEMA 3

AGITACIN

INGENIERIA BIOQUMICA 2008-2009

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TEMA 3: AGITACIN

Objetivos: Determinacin del equipo y potencia necesaria para agitar.

Contenido:

1. Introduccin

2. Equipo para la agitacin

2.1. Agitadores para lquidos de viscosidad baja o media

2.2. Agitadores para lquidos muy viscosos o pastas2.3. Mezcladoras de productos pulverizados

3. Teora del mezclado de slidos

4. Clculo de la potencia de agitacin de lquidos

4.1. Lquidos Newtonianos

4.2. Lquidos no Newtonianos

5. Cambio de escala en agitacin

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Definiciones:

- Agitacin

- Mezcla

- Amasado

Objetivos del diseo

- Determinacin de la potencia necesaria

- Eleccin del recipiente y equipo de impulsin

1. INTRODUCCIN

TEMA 3: AGITACIN

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Recipiente:

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

TEMA 3: AGITACIN

HL

DT

Hi

Da

w

Agitadores:Turbina

Figura 3.1

Figura 3.2

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Agitador de hlice: Agitador de paletas planas:

Figura 3.3 Figura 3.3

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2.2. Agitadores para lquidos muy viscosos y pastas


Agitador de ancla:

Agitador helicoidal:

Mezcladoras en Z:

Figura 3.4

Figura 3.5Figura 3.6

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2.2. Agitadores para lquidos muy viscosos y pastas


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2.3. Mezcladoras para productos pulverizados


a) Mezcladoras de volteo:

b) Mezcladoras abiertas de cinta:

Dos diseos bsicos

Figura 3.7

Figura 3.8

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Mezcladoras de tornillo vertical (central u orbital)

2.3. Mezcladoras para productos pulverizados


Figura 3.9

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Parmetro indicativo del grado de mezcla

3. TEORA DEL MEZCLADO DE SLIDOS

TEMA 3: AGITACIN

( )2m xx1n.

1

= f(t)m =

t

m0

Indices de mezclado

=

M

0

m1

=

loglog

loglogM

0

m2

=

20

2

2m

2

3

M

Relacin M=f(t): lnM=-Kt

[3.1]

[3.2]

[3.3]

Figura 3.10

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Variables:

Geomtricas: DT, Da, HL, Hi, w.Fluido: , ,

Otras: N, P, g

Anlisis dimensional

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

TEMA 3: AGITACIN

= formadefactores,

DN

,g

DN

,

ND

fDN

P 3

a

2

a

22

a

5a

3

4.1. Lquidos Newtonianos4.1.1. Lquidos Homogneosa) Tanque con tabiques deflectoresb) Tanque sin tabiques deflectores

4.1.2. Lquidos heterogneos

4.2. Lquidos No Newtonianos

Po=f(Reynolds, Froude, Weber)

[3.4]

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Curvas de potencia: relacin Re con Po.

Figura 3.11

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4.1.1. Lquidos Newtonianos Homogneos

We=0 (No tensin superficial) Po=f(Re, Fr):

Po=C Rex Fry =Po/Fry = C Rex


i) Tanques con tabiques deflectores

No se forma vrtice (g no acta, Fr no acta)

Po=f(Re): Po=C Rex = Po = C Rex

log Re

Log

a b c

[3.5]

[3.6]

Figura 3.12

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a) Re

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Re

Figura 3.13

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Figura 3.13(b)

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ii) Tanques sin tabiques deflectores

Se puede formar vrtice (g acta)

Po=f(Re, Fr): Po=C Rex

Fry

=Po/Fry

= C Rex

a) Re

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ii) Tanques sin tabiques deflectores

Po=f(Re, Fr):

=Po/Fry = C Rex

log Re

Log

a b c d

Sin vrtice Con vrtice

Re Po P

Fr

y

Determinacin de y:

logRey

=

, en tablas

Con vrtice

Sin vrticeIdem caso i), con tabiques

[3.10]

Figura 3.14

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4.1.2. Lquidos Newtonianos Heterogneos

We0 (Tensin superficial) Po=f(Re, Fr, We)


a) Sistemas L-G (recipientes aireados)

Correlacin de Ohyama y Endo

)Na(fP

Pg=

3

aNDQNa=

Correlacin de Calderbank

Na26.11PPg =

b) Sistemas L-S L-S-G (fermentadores anaerobios o aerobios)

P = cte media N3

Da5

[3.11]

[3.12]

[3.13]

[3.14]

[3.15]

Figura 3.15

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4.2. Lquidos No Newtonianos


a) Pseudoplsticos

=

=

dr

dv

dr

dvK A

n

A

A

dr

dv

Hiptesis de Metzner y Otto:

Ndr

dv- =

Aplicacin:

A Re Mtodo L. Newtonianos

dr

dv-

[3.16]

Figura 3.16

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a) Pseudoplsticos

Calibracin de : Determinacin experimental de P

Re

A

(-dv/dr)

b) Dilatantes5.0

T

a

D

DN8.12

dr

dv-

=

[3.17]

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Semejanza Geomtrica:

DT2=KDT1VT2=K

3VT1

5. CAMBIO DE ESCALA EN AGITACIN

TEMA 3: AGITACIN

Semejanza Dinmica estricta:

Po2=Po1

a) Re2=Re1

b) Fr2=Fr1

c) We2=We1

2

a22

2

a11

2

a22

2

a11 DNDN

DN

DN==

a2

2

2a1

2

1a2

22a1

21 DNDN

g

DN

g

DN==

3

a2

2

2

3

a1

2

1

3

a2

2

2

3

a1

2

1

DNDN

DN

DN

==

[3.18]

[3.19]

[3.20]

[3.21]

[3.22]

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5. CAMBIO DE ESCALA EN AGITACIN

Criterios parciales

a) Re cte: NDa2 = cte

b) Fr cte: N2Da = cte

c) We cte: N2Da3 = cte

d) P/V cte: N3Da2 = cte

e) Velocidad tpica cte: NDa

= cte

[3.23]

[3.24]

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