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Agitacin La agitacin se refiere a forzar un fluido por medios mecnicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

UNTFenmenos de Transporte IIUNTFenmenos de Transporte IIObjetivos de la AgitacinMezcla de dos lquidos miscibles (ej: alcohol y agua)

Disolucin de slidos en lquido (ej.: azcar y agua)

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

Dispersin de un gas en un lquido (ej.,oxgeno en caldo de fermentacin)

Dispersin de partculas finas en un lquido

Dispersin de dos fases no miscibles (ej.,grasa en la leche)

UNTFenmenos de Transporte IIEquipoConsiste en un recipiente cilndrico (cerrado o abierto), y un agitador mecnico, montado en un eje y accionado por un motor elctrico.

Las proporciones del tanque varan ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitacin.

El fondo del tanque debe ser redondeado, con el fin de eliminar los bordes rectos o regiones en las cuales no penetraran las corrientes del fluido.

UNTFenmenos de Transporte IIClasificacin Los agitadores se dividen en: Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor que se denominan impulsores de flujo axial

Aquellos que generan corrientes en direccin radial tangencial que se llaman impulsores de flujo radial.

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UNTFenmenos de Transporte IITipos de agitadoresLos tres tipos principales de agitadores son, paletas turbinahlice

UNTFenmenos de Transporte IIAgitadores de paleta o palaVelocidades: 20 a 200 rpm.Bajas velocidades: agitacin suave en un recipiente sin deflectores. Altas velocidades: se usan deflectores porque, sin ellos, el lquido simplemente hace remolinos y en realidad casi no se mezcla. Se emplea con lquidos viscosos que pueden generar depsitos en las paredes y para mejorar la transferencia de calor hacia las mismas, pero no es buen mezclador. Se suele usar para procesar pastas de almidn, pinturas, adhesivos y cosmticos.UNTFenmenos de Transporte II

Agitadores de Palas o paletasUNTFenmenos de Transporte II

Agitador de paletasUNTFenmenos de Transporte IIAGITADORES DE TURBINALquidos con amplia diversidad de viscosidades.Turbinas semejantes a un agitador de paletas mltiples con aspas ms cortas.Dispersin de un gas en un lquido. Este tipo es til para slidos en suspensin, ya que las corrientes fluyen hacia abajo y luego levantan los slidos depositados.En las proximidades del rodete existe una zona de corrientes rpidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes tangenciales dan lugar a vrtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea ms eficaz.UNTFenmenos de Transporte II

Agitadores de turbina tpicosUNTFenmenos de Transporte II

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UNTFenmenos de Transporte IIAGITADORES DE HLICEPoseen elementos impulsores de hojas cortas (corrientemente de menos de del dimetro del tanque); giran a gran velocidad (de 500 a varios millares de r.p.m).

Las hlices no son muy efectivas si van montadas sobre ejes verticales situados en el centro del depsito de mezcla.UNTFenmenos de Transporte IITanto la componente radial como la longitudinal contribuyen, generalmente, a la mezcla, pero no siempre la componente rotatoria.La velocidad de flujo creada, en un depsito, por un mezclador de hlice tiene tres componentes:Una componente radial que acta en direccin perpendicular al eje.Una componente longitudinal que acta paralelamente al eje.Una componente rotatoria que acta en direccin tangencial al crculo de rotacin del eje.UNTFenmenos de Transporte II

Formas de flujo en los sistemas agitados por hlicesUNTFenmenos de Transporte II

Tipos de circulacinUNTFenmenos de Transporte IIPrevencin contra vrtices

UNTFenmenos de Transporte IIPrevencin contra vrtices

UNTFenmenos de Transporte IIRango de viscosidades para agitadores

UNTFenmenos de Transporte IITrayectoria del flujoDepende de:Propiedades del fluidoGeometra del tanqueTipo de deflectoresAgitador

Agitador vertical sin deflectores: trayectoria de flujo tipo remolino.Altas velocidades: se desarrolla un vrtice considerable, se atrapa aire y ocurren oleadas.Tanques con grandes profundidades de lquido en comparacin con el dimetro del tanque, se montan dos o tres propulsores en el mismo eje, y cada uno acta como un mezclador individual.

UNTFenmenos de Transporte IIDiseo

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Potencia necesaria para mover el impulsor.La presencia o ausencia de turbulencia se relaciona con el nmero de Reynolds del agitador:

Potencia consumida por agitacin Da= dimetro del impulsor (m)N= velocidad de rotacin (rev/s)= densidad del fluido (Kg/m3) = viscosidad (Pa.s)

Relaciones empricas:Flujo laminar--------------------NRe 10 Flujo turbulento-------------- NRe 10000

UNTFenmenos de Transporte IIEl consumo de potencia se relaciona el numero de potencia (densidad, diametro del impulsor, potencia):

Nmero de potencia

P = potencia en WUNTFenmenos de Transporte IILas variables que pueden ser controladas y que influyen son:Dimensiones principales del tanque y del rodete: Dimetro del tanque (Dt), Dimetro del rodete (Da), altura del lquido (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).

UNTFenmenos de Transporte IIClculo de PotenciaEl clculo de la potencia consumida se hace a travs de nmeros adimensionales, relacionando por medio de grficos el nmero de Reynolds y el Nmero de Potencia. Estas grficas dependern de las caractersticas geomtricas del agitador y de si estn presentes o no, las placas deflectoras.

NP= N PotenciaNRe = N ReynoldsNFr= N de FroudeUNTFenmenos de Transporte IINmero de Reynolds = esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

UNTFenmenos de Transporte IINmero de Froude = esfuerzo de inercia / esfuerzo gravitacional

UNTFenmenos de Transporte IINmero de Potencia = esfuerzo de frotamiento / esfuerzo de inercia

UNTFenmenos de Transporte IIEsquematizacin de una curva de potencia

UNTFenmenos de Transporte IICurvaAgitador1Turbina de seis aspas planas con 4 deflectores2Turbina abierta de seis aspas planas con 4 deflectores3Turbina abierta de seis aspas a 45 con 4 deflectores4Propulsor; inclinacin 2Da con 4 deflectores5Propulsor; inclinacin Da con 4 deflectoresCorrelaciones de potenciaUNTFenmenos de Transporte IICorrelaciones de potencia

UNTFenmenos de Transporte IIcorrelacin de impulsores de uso comn con lquidos newtonianos contenidos en recipientes cilndricos con deflectores.Curva 1. Turbina de seis aspas planas (Da/W = 5; cuatro deflectores cada uno con Dt /J = 12.Curva 2. Turbina abierta de seis aspas planas (Da/W = 8; cuatro deflectores con Dt/J = 12).Curva 3. Turbina abierta de seis aspas a 45 ( Da/W = 8; cuatro deflectores con Dt/J = 12.Curva 4. Propulsor; inclinacion 2 Da , cuatro deflectores con Dt/J = 10; tambin es valida para el mismo propulsoren posicin angular y desplazado del centro sin deflectores.Curva 5. Propulsor; inclinacin = Da, cuatro deflectores con Dt /J = 10; tambin es valida para un propulsor enposicin angular desplazada del centro sin deflectores.40

UNTFenmenos de Transporte IICorrelacin de impulsores de uso comn con lquidos newtonianos contenidos en recipientes cilndricos con deflectores.Estas curvas tambin son prcticas para tanques sin deflectores cuando NRe 300.Cuando NRe 300, el consumo de potencia en un recipiente sin deflectores es considerablemente menor que en uno con deflectores. Existen tambin curvas para otros tipos de impulsores.Correlaciones de potenciaUNTFenmenos de Transporte II

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UNTFenmenos de Transporte IIAUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORESUNTFenmenos de Transporte IIINTRODUCCIONEn industrias de procesos los datos experimentales suelen estar disponibles a partir de un sistema de agitacin de tamao de laboratorio, y se desea aumentar la escala de los resultados para disear una unidad a escala completa.

UNTFenmenos de Transporte IIOBJETIVOS PRINCIPALESIgual movimiento de lquidos ( mezcla de lquidos, donde el movimiento o velocidad correspondiente de los lquidos es aproximadamente igual en ambos casos) Igual suspensin de slidos (los niveles de suspensin son iguales)Iguales tasas de transferencia de masa (la transferencia de masa ocurre entre una fase lquida y una slida, entre dos fases lquidas, etc. y las tasas son iguales).

UNTFenmenos de Transporte IIProcedimiento de Aumento de EscalaDa1, Dt1, H1, W1----------- Da2, Dt2, H2, W21.- Razn de aumento de escala R con cilindro estndar (Dt1=H1):

UNTFenmenos de Transporte IIProcedimiento de Aumento de Escala2.- Aplicar R a dimensiones Da, Dt, H, W, J, L, C ---Da2=RDa13.-Elegir y aplicar una regla de aumento de escala para determinar la rapidez del agitador N2 que debe usarse para duplicar los resultados a pequea escala que se obtuvieron empleando N1:

Se calcula la potencia P con:

n=1-----igual movimiento de lquidosn= ----igual suspensin de solidosn= 2/3--iguales tasas de transferencia de masa

UNTFenmenos de Transporte IITiempos de Mezcla para Lquidos Miscibles

UNTFenmenos de Transporte IIEJERCICIOEn un tanque se instala un agitador de aspas planas que tiene seis aspas. El dimetro del tanque D1 mide 1.83m el dimetro de la turbina Da 0.61m, Dt=H y el ancho W ES 0.122M. El tanque tiene cuatro deflectores, todos ellos con un ancho J=0.15m. La turbina opera a 90rpmy el liquido del tanque tiene una viscosidad de 10cp y densidad de 929 kg/m3.Calclese los Kilowatts requeridos para el mezcladorCon las mismas condiciones ( excepto que la condicin tiene ahora una viscosidad de 100000cp), vulvase a calcular la potencia requerida.UNTFenmenos de Transporte IIRESOLUCIN

Dl=1.83mDa=0.61mDl=HW=0.122mJ=0.15mN=90rpm=10cp=0,01kg/m.s=929kg/m3UNTFenmenos de Transporte IIRESOLUCINUNTFenmenos de Transporte IIRESOLUCIN

UNTFenmenos de Transporte IIRESOLUCINUNTFenmenos de Transporte IIGraciasUNTFenmenos de Transporte II