TEMA 3

AGITACIN

INGENIERIA BIOQUMICA 2008-2009

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 pastas

2.3. 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

Definiciones:

- Agitacin

- Mezcla

- Amasado

Objetivos del diseo

- Determinacin de la potencia necesaria

- Eleccin del recipiente y equipo de impulsin

1. INTRODUCCIN

TEMA 3: AGITACIN

2.1. Agitadores para lquidos de viscosidad baja o media

Recipiente:

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

TEMA 3: AGITACIN

HL

DT

Hi Da

w

Agitadores:Turbina

Figura 3.1

Figura 3.2

2.1. Agitadores para lquidos de viscosidad baja o media

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

Agitador de hlice: Agitador de paletas planas:

Figura 3.3 Figura 3.3

2.2. Agitadores para lquidos muy viscosos y pastas

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

Agitador de ancla:

Agitador helicoidal:

Mezcladoras en Z:

Figura 3.4

Figura 3.5Figura 3.6

2.2. Agitadores para lquidos muy viscosos y pastas

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

2.3. Mezcladoras para productos pulverizados

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

a) Mezcladoras de volteo:

b) Mezcladoras abiertas de cinta:

Dos diseos bsicos

Figura 3.7

Figura 3.8

Mezcladoras de tornillo vertical (central u orbital)

2.3. Mezcladoras para productos pulverizados

2. EQUIPO PARA LA AGITACIN

Figura 3.9

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

=

M0

m1

=

log loglog logM

0

m2

= 20

2

2m

2

3

M

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

[3.1]

[3.2]

[3.3]

Figura 3.10

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

= forma de factores,

DN,

gDN

,

NDfDNP 3a

2a

22a

5a

3

4.1. Lquidos Newtonianos

4.1.1. 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]

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

Curvas de potencia: relacin Re con Po.

Figura 3.11

4.1.1. Lquidos Newtonianos Homogneos

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

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

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

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

4.1.1. Lquidos Newtonianos Homogneos

a) Re

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

Re

Figura 3.13

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

Figura 3.13(b)

4.1.1. Lquidos Newtonianos Homogneos

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

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

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

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

4.1.2. Lquidos Newtonianos Heterogneos

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

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

a) Sistemas L-G (recipientes aireados)

Correlacin de Ohyama y Endo

)Na(fPPg

=

3aND

QNa =

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

4.2. Lquidos No Newtonianos

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

a) Pseudoplsticos

=

=

drdv

drdvK A

n

A

A

drdv

Hiptesis de Metzner y Otto:

Ndrdv

- =

Aplicacin:

A Re Mtodo L. Newtonianos

drdv

-

[3.16]

Figura 3.16

4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS

a) Pseudoplsticos

Calibracin de : Determinacin experimental de P

Re

A

(-dv/dr)

b) Dilatantes5.0

T

a

DDN8.12

drdv

-

=

[3.17]

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

2a22

2a11

2a22

2a11 DNDN

DN

DN==

a222a1

21

a222a1

21 DNDN

gDN

gDN

==

3a2

22

3a1

21

3a2

22

3a1

21 DNDN

DN

DN==

[3.18]

[3.19]

[3.20]

[3.21]

[3.22]

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]