informe de agitacion y mezcla

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA

TRABAJO DE APLICACIÓN

Presentado al:

Ing. Román Justo CALDERÓN CÁRDENAS. Facilitador del curso

091B. “DISEÑO DE PLANTAS QUÍMICAS I”.

Realizado por:

CARCAUSTO GAMARRA, Iván.

HUAMÁN PICHARDO, Roció Anabel.

RODRÍGUEZ FLORES, Richard Edgar.

Alumnos del IX Ciclo de Ingeniería Química.

Huancayo, 14 -Octubre - 2013

AGITACION Y MEZCLA

Agitación y Mezcla Página 2


El diseño de la agitación se ve influenciado desde dos perspectivas: el grado de

homogeneidad y el tiempo de mezcla. Ya que el resultado de la mezcla nunca es

perfecto, el grado de homogeneidad depende de la calidad deseada en el producto

final, y el tiempo relacionado con la potencia requerida en la agitación depende del

grado de homogeneidad, así como del rendimiento.

La eficiencia del proceso de mezclado depende de una efectiva utilización de la

energía que se emplea para generar el flujo de componentes. Para lograr proporcionar

un suministro de energía adecuado hay que considerar las propiedades físicas de los

componentes, el diseño del agitador que transmite la energía y la configuración del

tanque de mezclado.

El mezclado depende de la densidad del fluido, el volumen del contenedor, la

geometría del contenedor, la velocidad de agitación, la geometría del agitador, la

posición del agitador en el tanque, etc.


I. RESUMEN ................................................................................................................. 3

II. INDICE ..................................................................................................................... 4

III. INTRODUCCION ..................................................................................................... 5

IV. OBJETIVOS ............................................................................................................ 6

V. MARCO TEORICO ................................................................................................... 7

5.1. AGITACION EN LA INDUSTRIA ............................................................................................ 7

5.2. AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DE MONTAJE FIJO ....... 7

5.3. TIPOS DE AGITADORES ....................................................................................................... 9

5.3.1. HÉLICE DE FLUJO AXIAL ................................................................................................ 9

5.3.2. PALAS O PALETAS ......................................................................................................... 9

5.3.3.TURBINAS .................................................................................................................... 10

5.4. MODELOS DE FLUJOS (TIPOS DE FLUJOS) ......................................................................... 14

5.5. DISEÑO ESTÁNDAR DE TURBINA ...................................................................................... 15

5.6. CONSUMO DE POTENCIA ................................................................................................. 16

5.6.1. CORRELACIONES DE POTENCIA ................................................................................. 17

5.6.2. CORRELACIONES DE POTENCIA PARA IMPULSORES ESPECÍFICOS ............................ 18

5.6.4. CÁLCULO DEL CONSUMO DE POTENCIA .................................................................... 18

5.7. AUMENTO DE ESCALA PARA LOS AGITADORES ............................................................... 20

VI. CONCLUSIONES .................................................................................................. 21

VII. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 22

VII. ANEXO ................................................................................................................. 23


Se define como grado de agitación un número comprendido entre 0 y 10, proporcional

a la velocidad media del flujo.

Definimos como velocidad media del flujo el cociente entre caudal del impulsor y la

sección equivalente del tanque. Este método fue propuesto por Jerrry R. Morton en

1976.

El punto de partida es el nº de Reynolds, para determinar a continuación los nº de

caudal y de Newton, que servirán para determinar el grado de agitación y la potencia

absorbida.

Nº de Reynolds

El nº de caudal Nq es función del nº de Reynolds y del tipo de impulsor

utilizado

Nq = (ver grafica)

Caudal vehiculado por impulsor

Volumen total máximo a agitar

Volumen unitario a agitar

Grado de agitación

Potencia absorbida por impulsor

El valor del nº de Newton es función de nº de Reynolds y del tipo de impulsor

utilizado.

Potencia absorbida total

Se recomienda una potencia instalada superior en un 15%

LA AGITACIÓN, ¿ARTE O CIENCIA?

Fue a raíz del primer agitador utilizado hace unos 100 años en una planta de

fertilizantes utilizando una hélice marina, que se inventaron agitadores con geometrías

muy diversas a menudo escogidas más por su estética que por su eficiencia.

Es sólo a partir de los años 50 cuando se empezaron a investigar las relaciones entre

las geometrías de agitación y su resultado, el grado de mezclado.

Es hoy en día cuando se prosiguen las investigaciones para comprender detalles de

transferencias de cantidad de movimiento, masa y calor producidos por las geometrías

de los elementos de agitación.


Describir el diseño básico de la operación unitaria de agitación, así como las

propiedades y parámetros propios de su diseño.


5.1. AGITACIÓN EN LA INDUSTRIA

La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un

movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Los objetivos de la agitación

pueden ser:

Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua).

Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua).

Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento).

Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación).

Dispersión de partículas finas en un líquido.

Dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche).

Generalmente el equipo consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado o abierto), y un

agitador mecánico, montado en un eje y accionado por un motor eléctrico. Las

proporciones del tanque varían ampliamente, dependiendo de la naturaleza del

problema de agitación. El fondo del tanque debe ser redondeado, con el fin de eliminar

los bordes rectos o regiones en las cuales no penetrarían las corrientes del fluido. La

altura del líquido, es aproximadamente igual al diámetro del tanque. Sobre un eje

suspendido desde la parte superior, va montado un agitador. El eje está accionado por

un motor, conectado a veces, directamente al mismo, pero con mayor frecuencia, a

través de una caja de engranajes reductores.

El agitador crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el líquido

circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador.

5.2. AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DE

MONTAJE FIJO

Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicación, y todo depende de

los requisitos de su proceso. Los hay de acoplados directo, estos están diseñados

para aplicaciones de baja viscosidad, o volúmenes pequeños, o aplicaciones en que

se requiere trituramientos del producto. Los agitadores de acoplado de engranaje (caja

reductora), son eficientemente usados en productos con más alta viscosidad o

aplicaciones con un volumen más elevado.

Estos agitadores varían desde 1/4 a 5 caballos de fuerza (HP), y son disponibles con

siete diferentes velocidades, y con una variedad de hélices. Estos agitadores son

disponibles ya sea con motor eléctrico, o motores de aire, así como también pueden

ser equipados con variador de velocidades.


5.2.1. BENEFICIOS CLAVES:

Fabricados para operación continua.

Agitadores de este tipo son equipados con ANSI cobertura, con selladores de

empaquetaduras o mecánicos, para uso con tanques cerrados. También son

disponibles con base cuadrada para ser montados en tanques abiertos donde

selladores no son necesarios, esta montadura también las hay en ángulo para dar

una mayor eficiencia a la aplicación.

Engranaje helicoidales, con un alto factor de servicio, y lubricación de por vida.


5.3. TIPOS DE AGITADORES

Los agitadores se dividen en dos clases: los que generan corrientes paralelas al eje

del agitador y los que dan origen a corrientes en dirección tangencial o radial. Los

primeros se llaman agitadores de flujo axial y los segundos agitadores de flujo radial.

Los tres tipos principales de agitadores son, de hélice, de paletas, y de turbina. Cada

uno de estos tipos comprende muchas variaciones y subtipos que no consideraremos

aquí. En algunos casos también son útiles agitadores especiales, pero con los tres

tipos antes citados se resuelven, quizás, el 95% de los problemas de agitación de

líquidos.

5.3.1. AGITADORES DE HÉLICE

Un agitador de hélice, es un agitador de flujo axial, que opera con velocidad elevada y

se emplea para líquidos pocos viscosos. Los agitadores de hélice más pequeños,

giran a toda la velocidad del motor, unas 1.150 ó 1.750 rpm; los mayores giran de 400

a 800 rpm. Las corrientes de flujo, que parten del agitador, se mueven a través del

líquido en una dirección determinada hasta que son desviadas por el fondo o las

paredes del tanque. La columna de remolinos de líquido de elevada turbulencia, que

parte del agitador, arrastra en su movimiento al líquido estancado, generando un

efecto considerablemente mayor que el que se obtendría mediante una columna

equivalente creada por una boquilla estacionaria. Las palas de la hélice cortan o

friccionan vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo,

los agitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño. Para tanques

extraordinariamente grandes, del orden de 1500m3 se han utilizado agitadores

múltiples, con entradas laterales al tanque.

El diámetro de los agitadores de hélice, raramente es mayor de 45 cm,

independientemente del tamaño del tanque. En tanques de gran altura, pueden

disponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo el líquido generalmente

en la misma dirección. A veces dos agitadores operan en sentido opuesto creando una

zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido entre ellos.

5.3.2. AGITADORES DE PALETAS

Para problemas sencillos, un agitador eficaz está formado pr una paleta plana, que

gira sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dos y 3 paletas.

Las paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque,

impulsando al líquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical

respecto del agitador, a menos que las paletas estén inclinadas. Las corrientes de

líquido que se originan se dirigen hacia la pared del tanque y después siguen hacia

arriba o hacia abajo. Las paletas también pueden adaptarse a la forma del fondo del

tanque, de tal manera que en su movimiento rascan la superficie o pasan sobre ella

con una holgura muy pequeña. Un agitador de este tipo se conoce como agitador de

ancla. Estos agitadores son útiles cuando cuando se desea evitar el depósito de

sólidos sobre una superficie de transmisión de calor, como ocurre en un tanque

enchaquetado, pero no son buenos mezcladores. Generalmente trabajan


conjuntamente con un agitador de paletas de otro tipo, que se mueve con velocidad

elevada y que gira normalmente en sentido opuesto.

Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y

150 rpm. La longitud del rodete de un agitador de paletas es del orden de 50 al 80%

del diámetro interior del tanque. La anchura de la paleta es de un sexto a un décimo

de su longitud. A velocidades muy bajas, un agitador de paletas produce una agitación

suave, en un tanque sin placas deflectoras o cortacorrientes, las cuales son

necesarias para velocidades elevadas. De lo contrario el líquido se mueve como un

remolino que gira alrededor del tanque, con velocidad elevada pero con poco efecto de

mezcla.

5.3.3. AGITADORES DE TURBINA

La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples y cortas paletas, que

giran con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del

tanque. Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales. El rodete

puede ser abierto, semi - cerrado o cerrado. El diámetro del rodete es menor que en el

caso de agitadores de paletas, siendo del orden del 30 al 50% del diámetro del tanque.

Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades; en

líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se extienden por todo el

tanque y destruyen las masas de líquido estancado. En las proximidades del rodete

existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos

cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes

tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de

placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz.

El agitador de turbina semi - abierto, conocido como agitador de disco con aletas, se

emplea para dispersar o disolver un gas en un líquido. El gas entra por la parte inferior

del eje del rodete; las aletas lanzan las burbujas grandes y las rompen en muchas

pequeñas, con lo cual se aumenta grandemente el área interfacial entre el gas y el

líquido.

5.4. TIPOS DE FLUJO EN TANQUES AGITADOS

El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado, depende del tipo de rodete, de

las características del fluido y del tamaño y proporciones del tanque, placas

deflectoras y agitador. La velocidad del fluido en un punto del tanque tiene tres

componentes y el tipo de flujo global en el mismo, depende de las variaciones de estas

tres componentes de la velocidad, de un punto a otro. La primera componente de

velocidad es radial y actúa en dirección perpendicular al eje del rodete. La segunda es

longitudinal y actúa en dirección paralela al eje. La tercera es tangencial o rotacional, y

actúa en dirección tangencial a la trayectoria circular descrita por el rodete.

Para el caso corriente de un eje vertical, las componentes radial y tangencial están en

un plano horizontal y la componente longitudinal es vertical. Las componentes radial y

longitudinal son útiles porque dan lugar al flujo necesario para que se produzca la

mezcla. Cuando el eje es vertical y está dispuesto en el centro del tanque, la

componente tangencial de velocidad es generalmente perjudicial para la mezcla. El

flujo tangencial sigue una trayectoria circular alrededor del eje y crea un vórtice en la


superficie del líquido que debido a la circulación en flujo laminar, da lugar a una

estratificación permanente en diferentes niveles, de substancias sin mezclar, sin que

exista flujo longitudinal de un nivel a otro. Si están presentes partículas sólidas, las

corrientes circulatorias tienden a lanzar las partículas contra la pared del tanque,

debido a la fuerza centrífuga, desde donde caen acumulándose en la parte central del

fondo del tanque. Por consiguiente en vez de mezcla, se produce la acción contraria.

En un tanque sin placas deflectoras, el flujo circulatorio es inducido por todos los tipos

de rodete, tanto si el flujo es axial como radial. Si los remolinos son intensos, el tipo de

flujo dentro del tanque es esencialmente el mismo, independientemente del diseño del

rodete. Para velocidades de giro del rodete elevadas, la profundidad del vórtice puede

ser tan grande que llegue al rodete mismo, dando lugar a que en el líquido se

introduzca el gas que está encima de él, lo cual normalmente debe evitarse.

5.4.1. FORMAS DE EVITAR REMOLINOS

Colocando el agitador fuera del eje central del tanque. En tanques pequeños se

debe colocar el rodete separado del centro del tanque, de tal manera que el eje del

agitador no coincida con el eje central del tanque. En tanques mayores el agitador

puede montarse en forma lateral, con el eje en un plano horizontal, pero no en la

dirección del radio.

Instalando placas deflectoras. Estas son placas verticales perpendiculares a la

pared del tanque. En tanques pequeños son suficientes 4 placas deflectoras, para

evitar remolinos y formación de vórtice. El ancho de las placas no debe ser mayor

que un doceavo del diámetro del tanque. Cuando se usan agitadores de hélice, el

ancho de la placa puede ser de un octavo del diámetro del tanque. Si el eje del

agitador está desplazado del centro o inclinado, no se necesitan placas

deflectoras.

Cuando no se presentan remolinos, el tipo de flujo específico depende del tipo de

rodete:

Los agitadores de hélice impulsan el líquido hacia el fondo del tanque, desde

donde la corriente se extiende subiendo por las paredes y retornando hacia la

hélice. Se emplean cuando se desean intensas corrientes verticales, por ejemplo

para mantener en suspensión partículas sólidas pesadas. No se emplean cuand la

viscosidad del líquido es superior a los 5.000 centipoises.

Los agitadores de paletas producen un flujo radial intenso en el plano próximo a

las palas, pero prácticamente no dan lugar a corrientes verticales. Estos agitadores

no son eficaces para mantener sólidos en suspensión.

Los agitadores de turbina impulsan al líquido radialmente contra las paredes

laterales del tanque, desde donde la corriente se divide, una parte fluye hacia

arriba y otra parte hacia el fondo, retornando ambas al rodete. Por lo que producen

dos corrientes de circulación separadas. Dan excelentes resultados en la mezcla

de líquidos que tienen aproximadamente la misma densidad relativa.


5.4.2. COMO PREVENIR EL FLUJO CIRCULATORIO

Tanque pequeño: agitador no centrado.

Tanque de mayor tamaño: agitador instalado lateralmente.

Tanque de mayor tamaño: agitador instalado verticalmente- placas deflectoras.

Agitador de turbina con impulsor cerrado o con anillo difusor.

5.4.3. PLACAS DEFLECTORAS

Placas verticales a la pared del tanque.

J 1/12 Dt Turbinas

J 1/8 Dt Hélices

5.4.4. TUBOS DE ASPIRACIÓN

Uso: Controlar la velocidad y dirección del flujo de retorno al impulsor o rodete.

Efecto: Intenso esfuerzo cortante en la succión del rodete

Aplicación:

Dispersión de sólidos (flotantes).

Preparación de emulsiones.

5.4.5. TIPOS DE IMPULSORES Y FLUJOS

a) HÉLICE DE FLUJO AXIAL

Impulsores con palas con un ángulo 90 º.

Usos: Tanques con un V 3.8 m3 o Dt 1.8 m y Potencia de agitación 3 HP

y líquidos poco viscosos. Da 45 cm.

Características de operación: Flujo axial - alta velocidad (Viscosidad baja).

Dan origen a corrientes persistentes.

Velocidad es función del tamaño:

o pequeños 1150-1750 rpm (transmisión directa)

o más grandes 350-420 rpm (moto reductor)

Paso de hélice: d/Da

Paso cuadrado d/Da =1

Tanques altos: sobre un mismo eje se pueden instalar más de un impulsor

girando en la misma dirección o en direcciones opuestas (push-pull).


b) PALAS O PALETAS

Pueden ser de:

o palas verticales (no hay flujo axial - flujo // al eje).

o palas inclinadas ( flujo axial).

Características de operación: Flujo radial - velocidades bajas y moderadas

(20-150 rpm). Da 0.5 - 0.8 Dt y W = 1/6 a 1/10 L.

Generan corrientes muy suaves y requieren la instalación de placas

deflectoras.

c) TURBINAS

Características de operación: Flujo radial- alta velocidad - palas cortas y

numerosas.

Da 0.3 a 0.5 Dt. Se usa para un amplio rango de valores. Componente

tangencial induce la formación de vórtice.

Palas

o Rectas

o Inclinadas

o Curvas

o Verticales

Rodetes

o Abiertos

o Semi-abiertos (dispersión de gas en un líquido)

o Cerrados

5.4.6. CONSUMO DE POTENCIA

Las variables que pueden ser controladas y que influyen en la Potencia consumida por

el agitador son:

Dimensiones principales del tanque y del rodete: Diámetro del tanque (Dt),

Diámetro del rodete (Da), altura del líquido (H), ancho de la placa deflectora (J),

distancia del fondo del tanque hasta el rodete (E), y dimensiones de las paletas.

Viscosidad ( ) y densidad ( ) del fluido.

Velocidad de giro del agitador (N).

El cálculo de la potencia consumida se hace a través de números adimensionales,

relacionando por medio de gráficos el número de Reynolds y el Número de Potencia.

Estas gráficas dependerán de las características geométricas del agitador y de si

están presentes o no, las placas deflectoras.

Número de Reynolds = esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

NDRe

2a


Número de Potencia = esfuerzo de frotamiento / esfuerzo de inercia

Número de Froude = esfuerzo de inercia / esfuerzo gravitacional

Para bajos números de Reynolds (Re <10) el flujo es laminar, la densidad deja de ser

un factor importante y la potencia puede encontrarse como:

En tanques con placas deflectoras y para números de Reynolds superiores a 10.000,

la función de potencia es independiente del número de Reynolds y la viscosidad deja

de ser un factor. Las variaciones del Número de Froude tampoco influyen. En este

intervalo el flujo es completamente turbulento y la Potencia puede ser calculada como:

Los impulsores utilizados se clasifican en dos clases:

- De flujo axial

- De flujo radial

Dicha clasificación depende del ángulo que forman las aspas o paletas con el plano de

rotación del impulsor.

5.4.7. NÚMERO DE FLUJO (Nq )

Viene dado por la siguiente relación:

3a

qnD

qN

Para hélice marinas (paso cuadrado) Nq = 0.5

Para turbinas 4 palas - 45 º W/Da = 1/6 Nq = 0.57

Para turbinas 6 palas W/Da= 1/5 Nq = 1.30

5a

3poDN

PN

g

DNN a

2

Fr

2

a2

L DNKP

5a

3T DNKP


Con estas relaciones se calcula el flujo de descarga del extremo del rodete y no el

flujo total.

Para el cálculo del flujo total se puede utilizar la siguiente relación

a

t

aD

DnDq 392.0

Válida para 2 Dt/Da 4

5.5. DISEÑO ESTÁNDAR DE TURBINA

El diseñador de un tanque agitado dispone de un gran número, que no es habitual, de

elecciones sobre el tipo y localización del agitador, las proporciones del tanque, el

número y dimensiones de las placas deflectoras, etc. Cada una de estas decisiones

afectan a la velocidad de circulación del líquido, los modelos de velocidad y el

consumo de potencia. Como punto de partida en el diseño de los problemas ordinarios

de agitación, generalmente se utiliza un agitador de turbina del tipo que se muestra en

la Figura 9.9. Las proporciones típicas son:

Dónde:

El número de placas deflectoras es generalmente de 4; el número de palas del

agitador varía entre 4 y 16, pero generalmente es de 6 u 8. Situaciones especiales

pueden, por supuesto, aconsejar proporciones diferentes de las que se acaban de

indicar; por ejemplo, puede resultar ventajoso colocar el agitador más alto o más bajo

en el tanque, o bien puede ser necesario utilizar un tanque más profundo para

alcanzar el resultado apetecido. Con todo, las proporciones estándar antes

relacionadas son ampliamente aceptadas y en ellas se basan muchas de las

correlaciones publicadas sobre el funcionamiento de agitadores.


5.6. CONSUMO DE POTENCIA

Un factor importante en el diseño de un sistema de agitación es la potencia para

mover el rodete.

Cuando el flujo en el tanque es turbulento, la potencia requerida puede ser estimada

como:

P = Veloc. de flujo x Energía cinética/unidad de volumen.

KqaxENnDP 3

c

Kg

V

V

mvE

2

2

2 )(

2

1

2

1

La ecuación anterior puede ser escrita como:

23 )(2

a

c

qanD

gxNnDP

Agrupando las constantes queda:

2

2253 q

c

aN

g

DnP

Que puede ser escrita en forma adimensional como:

pq

a

c NN

Dn

Pg

2

22

53


Siendo Np = Número de potencia

Para una turbina estándar Nq= 1.3 y tomando =0.9 --- Np= 5.

5.6.1. CORRELACIONES DE POTENCIA

Para conocer la potencia requerida para accionar un rodete que gira a una velocidad n

se utilizan Correlaciones Empíricas que vinculan la P o Np con las variables del

sistema.

La forma general de estas correlaciones puede ser obtenida mediante el análisis

dimensional.

Las magnitudes que intervienen son:

Variables relacionadas con el líquido: .

Variables relacionadas con el sistema: Da , n.

Se incluyen además: g (formación de vórtice) y gc (se aplica la ley de Newton).

Las dimensiones lineales del sistema pueden convertirse en magnitudes

adimensionales (factores de forma) dividiéndolas por una de ellas tomada como base

(Ej. Da).

Así S1 = Da/Dt S2 = E/Da S3= L/Da S4 = W/Da S5 = J/Dt S6 = H/Dt

Dos sistemas son geométricamente semejantes cuando tienen tamaños , pero

idénticos Si (factores de forma).

Sin considerar los Si, la P será función de:

),,,,,( ca

ggDnP

Aplicando el análisis dimensional resulta:

),(),(22

53 re

aa

a

c NFNRg

DnnD

Dn

Pg

Que incluyendo los Si puede ser escrita como:

),.......,.,,(21

22

53 n

aa

a

c

pSSS

g

DnnD

Dn

PgN


5.6.2. CORRELACIONES DE POTENCIA PARA IMPULSORES ESPECÍFICOS

Estas correlaciones corresponden a valores específicos de los factores de forma

definidos en las ecuaciones (6), del tipo y disposición del equipo, debiendo

especificarse también el nº de palas de rodete y el nº de placas deflectoras.

Las correlaciones de potencia de la Fig. 9.13 corresponden a una turbina de 6 palas,

instalado centralmente, con valores variables de S4 = W/Da.

El análisis de este gráfico permite apreciar que:

Tanques con PD hay > consumo de potencia

Tanques sin PD

NRe < 300 las curvas son paralelas y casi coincidentes (con y sin PD)

NRe > 300 las curvas para Si divergen. Hay que incluir en el cálculo de P el NFr

debido a la formación de vórtice.

La expresión anterior toma la forma:

),.......,.,(21

2

n

a

m

r

pSSS

nD

NF

N

Donde b

NRam e

log y los valores de a y b se obtienen de la tabla 9.1. (Mc

Cabe).

En la Fig. 9.14 se presenta las correlaciones de potencia para un agitador de hélice

instalado centralmente en tanques con y sin placas deflectoras.

Para todas las porciones de curvas sin placas deflectoras, el valor de Np obtenido hay

que multiplicarlo por NFrm.

5.6.3. CÁLCULO DEL CONSUMO DE POTENCIA

La potencia suministrada al líquido se calcula a partir de la expresión general:

m

ra

c

m

r

p

NFDn

Pg

NF

N

.53

Donde es la Función de Potencia

En el cálculo que pueden distinguir los siguientes casos:

I) NRe bajos (< 300) o tanques con placas deflectoras (NFr no es importante).

.53

a

c

p

Dn

PgN →

c

a

g

DnP

.

53


II) NRe > 300 tanques sin PD, NFr debe ser considerado. Hay que aplicar ecuación

general.

III) NRe < 10 tanques con o sin PD.

La densidad deja de ser un factor importante y = f (NRe) es una recta de

pendiente -1.

32

2

53 ...

a

ca

a

c

LepDn

PgnD

Dn

PgKcteNRN

c

aL

g

DnKP

32

IV) NRe > 10.000 tanque con PD es independiente del NRe y deja de ser

importante.

53

a

c

TpDn

PgKN →

c

a

Tg

DnKP

53

Las expresiones anteriores pueden ser obtenidas utilizando el siguiente razonamiento

Expresión general: y

r

x

epNFNRCN )()(

Para régimen laminar el NFr no es importante:

Que para esta región adopta la forma:

epNRCN logloglog

CNRNpe

logloglog → Lep

KCNRN

Para régimen de transición (10 NRe 10000) x y C varían continuamente.

Para régimen turbulento:

o Tanques c/ PD

TpKCN →

T

a

c KDn

Pg

53

x

epNRCN )(


o Tanques s/PD

NFr es importante. Hay que considerar la ecuación general:

repNFyNRxCN loglogloglog

5.7. AUMENTO DE ESCALA PARA LOS AGITADORES

5.7.1. CALCULO DE LA RAZÓN DE AUMENTO DE ESCALA R

Suponiendo que el cilindro estándar sea

𝑽 𝝅

𝟒×

𝝅

𝟒

Por lo tanto la relación es:

𝑽 𝑽

𝝅

𝟒𝝅

𝟒

La relación de aumento será:

5.7.2. APLICAR ESTE VALOR DE R A TODAS LAS DIMENSIONES DEL

AGITADOR INICIAL PARAS OBTENER LAS DIMENSIONES DEL NUEVO

AGITADOR:

𝐷 𝑅𝐷

𝐻 𝑅𝐻

𝐽 𝑅𝐽

𝑊 𝑅𝑊

𝐶 𝑅𝐶

𝐿 𝑅𝐿

5.7.3. AUMENTO DE ESCALA PARA LA VELOCIDAD EL NUEVO AGITADOR( ):

(

) = (

)

Dónde:

n=1 para igual movimiento de líquidos

n=3/4 para igual suspensión de sólidos

n=2/3 para iguales tasas de transferencia de masa


Se pudo concluir que la agitación es el movimiento inducido de un material sobre un

fluido; en cambio la mezcla es la distribución al azar de dos o más fases separadas

inicialmente.

Además que para su diseño se debe considerar básicamente que la base del tanque,

sea abierta o cerrada, debe tener una forma ovalada para evitar puntos muertos.

También se concluyó que los parámetros y propiedades de diseño relevante son: La

viscosidad, la densidad, tensión superficial, conductividad térmica, y la capacidad

calorífica.

Para el diseño del estanque se concluyó también que para el diseño del estanque para

una agitación optima la relación de altura y diámetro debe ser cercano a la unidad.

En cuanto al tamaño del agitador este depende del tipo de impulsor, propiedades del

fluido, objetivos de la agitación y geometría del estanque.

Con respecto a la velocidad de motores y de moto/ reductores las velocidades solo se

encuentran en ciertos valores: 37, 45, 56, 68, 84, 100, 190, 320 RPM.


http://www.systemsbiology.cl/recursos/archivos/Libro_OOUUIv2.pdf

http://unitarias2.wordpress.com/agitacion-y-mezcla/

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r94930.PDF

http://procesosbio.wikispaces.com/Agitadores

http://www.systemsbiology.cl/recursos/archivos/Libro_OOUUIv2.pdf

http://unitarias2.wordpress.com/agitacion-y-mezcla/

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r94930.PDF

http://procesosbio.wikispaces.com/Agitadores


RELACIÓN GRAFICA ENTRE RE Y NP

informe de agitacion y mezcla

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