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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 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
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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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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
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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
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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
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2.2. Agitadores para lquidos muy viscosos y pastas
2. EQUIPO PARA LA AGITACIN
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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
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Mezcladoras de tornillo vertical (central u orbital)
2.3. Mezcladoras para productos pulverizados
2. EQUIPO PARA LA AGITACIN
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
=
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
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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
= 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]
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4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS
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
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
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4.1.1. Lquidos Newtonianos Homogneos
a) Re
-
4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS
Re
Figura 3.13
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4. CLCULO DE LA POTENCIA DE AGITACIN DE LQUIDOS
Figura 3.13(b)
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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
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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
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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
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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]
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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]