Procesos de Separacin 1 (IQF-1015)

Tablas del curso

Recopilacin: M.C. Yenissei M. Hernndez Castaeda

Enero de 2015

Apndice C de Foust

Tablas de viscosidad

Grficas de potencia

(mezclado)

3.3 CLCULO DE LA POTENCIA DEL AGITADOR

Diseo normal tpico de una turbina

AGITACION Y MEZCLA DE LIQUIDOS 251

y, para una potencia de entrada dada, reducen la velocidad de flujo, de forma queno se usan si no son absolutamente necesarios.

Diseo estndar de turbina. El diseador de un tanque agitado dispone de ungran nmero, que no es habitual, de elecciones sobre el tipo y localizacin delagitador, las proporciones del tanque, el nmero y dimensiones de las placasdeflectoras, etc. Cada una de estas decisiones afectan a la velocidad de circulacindel lquido, los modelos de velocidad y el consumo de potencia. Como punto departida en el diseo de los problemas ordinarios de agitacin, generalmente seutiliza un agitador de turbina del tipo que se muestra en la Figura 9.9. Lasproporciones tpicas son

D 1 H-JI=- 1 J 1D, 3 F= 0,=12E 1 pi L 1-=Dll II 0,=4

El nmero de placas deflectoras es generalmente de 4; el nmero de palas delagitador vara entre 4 y 16, pero generalmente es de 6 u 8. Situaciones especialespueden, por supuesto, aconsejar proporciones diferentes de las que se acaban deindicar; por ejemplo, puede resultar ventajoso colocar el agitador ms alto o msbajo en el tanque, o bien puede ser necesario utilizar un tanque ms profundopara alcanzar el resultado apetecido. Con todo, las proporciones estndar antesrelacionadas son ampliamente aceptadas y en ellas se basan muchas de lascorrelaciones publicadas sobre el funcionamiento de agitadores.

Figura 9.9. Medidas de un agitador de turbina. (Segn Rushton et d3.)

Las proporciones geomtricas del sistema de agitacin que se considera como el diseo normal tpico son:

Da

Dt

=13

HD

t

=1J

Dt

=1

12

ED

a

=1WD

a

=15

LD

a

=14

Diseo normal tpico de una turbina

AGITACION Y MEZCLA DE LIQUIDOS 251

y, para una potencia de entrada dada, reducen la velocidad de flujo, de forma queno se usan si no son absolutamente necesarios.

Diseo estndar de turbina. El diseador de un tanque agitado dispone de ungran nmero, que no es habitual, de elecciones sobre el tipo y localizacin delagitador, las proporciones del tanque, el nmero y dimensiones de las placasdeflectoras, etc. Cada una de estas decisiones afectan a la velocidad de circulacindel lquido, los modelos de velocidad y el consumo de potencia. Como punto departida en el diseo de los problemas ordinarios de agitacin, generalmente seutiliza un agitador de turbina del tipo que se muestra en la Figura 9.9. Lasproporciones tpicas son

D 1 H-JI=- 1 J 1D, 3 F= 0,=12E 1 pi L 1-=Dll II 0,=4

El nmero de placas deflectoras es generalmente de 4; el nmero de palas delagitador vara entre 4 y 16, pero generalmente es de 6 u 8. Situaciones especialespueden, por supuesto, aconsejar proporciones diferentes de las que se acaban deindicar; por ejemplo, puede resultar ventajoso colocar el agitador ms alto o msbajo en el tanque, o bien puede ser necesario utilizar un tanque ms profundopara alcanzar el resultado apetecido. Con todo, las proporciones estndar antesrelacionadas son ampliamente aceptadas y en ellas se basan muchas de lascorrelaciones publicadas sobre el funcionamiento de agitadores.

Figura 9.9. Medidas de un agitador de turbina. (Segn Rushton et d3.)

En algunos casos, para las correlaciones del agitador, W/D, = 1/8. El nmero de deflectores en la mayora de los usos es 4. El claro o brecha entre los deflectores y la pared suele ser de 0.10 a 0.15 J para asegurar que el lquido no forme bolsas estancadas cerca de esa zona.

Potencia consumida en los recipientes de agitacin

! La potencia requerida para un sistema dado no puede predecirse

tericamente, se tienen correlaciones empricas para estimar los requerimientos de potencia.

La presencia o ausencia de turbulencia puede correlacionarse con el nmero de Reynolds del impulsor NRe, que se define como:

N 'Re=

Da2N!

Donde: ! Da- dimetro del impulsor (agitador) en m N - velocidad de rotacin en rev/s ! - densidad del fluido en kg/m3 - viscosidad en kg/m . s.

NRe < 10 flujo laminar

NRe > 10000 flujo turbulento

Potencia consumida en los recipientes de agitacin

! El consumo de potencia se relaciona con la densidad del fluido !, su

viscosidad , la velocidad de rotacin N y el dimetro del impulsor Da, por medio de grficas de nmero de potencia Np en funcin de NRe.

El nmero de potencia es:

Np =Pgc

!N 3Da5 P =

NpN3Da

5!

gc

Donde: ! P = potencia en J/s o W. En unidades del sistema ingls, P = pie . lbf/s.

NP frente a NRe para turbinas de seis palas!

NP frente a NRe para rodetes de tres palas!

Potencia consumida en los recipientes de agitacin

!

S1=

DaDt

S2=

EDa

S3=

LDa

S4=

WDa

S5=

JDt

S6=

HDt

NFr =N 2Da

g

m =a! log

10N

Re

b

Figura 9.13. (Mc Cabe) Figura 9.14. (Mc Cabe)

A Palas verticales. B Palas verticales (ms estrechas que A). C Turbina de palas. D Tanque sin placas deflectoras. !

A Tres palas verticales instalado centralmente en un tanque con cuatro placas deflectoras. B, C y D tres palas sin deflectores.

Figura Lnea a b

9.13 D 1 40

9.14 B 1.7 18

9.14 C 0 18

9.14 D 2.3 18

Potencia consumida en los recipientes de agitacin

! Para bajos nmero de Reynolds las lneas de Np vs NRe coinciden

para un tanque con y sin placas deflectoras.

En este intervalo, para nmeros de Reynolds menores a 10, la potencia comunicada al lquido se calcula de la siguiente manera:

P =KLN

2Da3

gc En tanques con placas deflectoras, para nmeros de Reynolds

superiores a aproximadamente 10000, el nmero de potencia es independiente del nmero de Reynolds y la viscosidad ya no influye, es este intervalo el flujo es totalmente turbulento por lo tanto:

P =KTN

3Da5!

gc

Potencia consumida en los recipientes de agitacin

! Tipo de rodete1 KL KT

Hlice, paso cuadrado, tres palas 41 0.32 Paso de 2, tres palas 43.5 1 Turbina, seis palas planas 71 6.3 Seis palas curvas 70 4.8 Turbina de ventilador, seis palas 70 1.65 Palas planas, dos palas2 36.5 1.7 Turbina cerrada, seis palas planas 97.2 1.08 Con estator, sin deflectores 172.5 1.12

! 1) Para turbinas L/Da = ", W/Da = 1/5 2) W/Da = 1/5

Referencias!

Mc Cabe, Warren L.; Smith, Julian C.; Harriott, Peter. OPERACIONES

BSICAS DE INGENIERA QUMICA. Editorial McGraw-Hill. Mxico 1996.

Papel logartmico

PAPEL LOGARTMICO

0.1 1 10 100 1000 0.001

0.01

0.1

1

10

100