Determinacion De Kla
Páginas: 17 (4216 palabras)
Publicado: 26 de febrero de 2013
Kla
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KLa coeficiente de transferencia de masa
En reactores que son de tipo tanque agitado, el coeficiente volumétrico de transferencia de materia, kLa, aumenta conforme se incrementa el caudal de aire suministrado, esto puede ser tanto en agua como en líquidos orgánicos.
La predicción del coeficiente de transferencia de materia en columnas deburbujeo con recirculación se realiza mediante un modelo teórico propuesto en el equipo de investigación y desarrollado a partir de un modelo fluido dinámico de García Calvo, 1989, basado en un balance de energía y en las teorías de la Penetración de Higbie y la Turbulencia Isotrópica de Kolmogoroff, para sistemas bifásicos y trifásicos G-L-S y diferentes configuraciones de reactor (columnas deburbujeo con y sin recirculación).
Debe distinguirse entre la transferencia de masa y el movimiento de masas de fluido (o flujo de fluidos) que se presenta en un nivel macroscópico conforme un fluido se transporta de un lugar a otro. La transferencia de masa requiere la presencia de dos regiones con composiciones químicas diferentes y se refiere al movimiento de especies químicas desde una regiónde alta concentración hacia una de concentración menor. La fuerza impulsora primaria para el flujo de fluidos es la diferencia de presión, en tanto que, para la transferencia de masa, es la diferencia de concentración.
FACTORES QUE AFECTA A KLa
El kLa va a ser afectado por varias condiciones como la configuración del reactor, las condiciones de operación, la velocidad de agitación, el caudalde aire suministrado y la fracción de fase orgánica, en el caso de emplear medios bifásicos en lugar de líquidos puros.
En el caso de ser afectado por sustancias orgánicas que según su estructura química irán aumentando o disminuyendo el kLa. La exagerada o moderada velocidad de agitación y la alta viscosidad también afectan enormemente la kLa, otros factores que afectan la KLa son el exceso deaireación y la temperatura, esta última afecta el coeficiente de difusión y solubilidad.
La teoría de Penetración de Higbie establece que el coeficiente de transferencia de materia en fase liquida es función del tiempo de contacto, θ, entre un elemento del líquido y la superficie del gas, pudiéndose expresar como:
El tiempo de contacto (θ), puede ser deducido considerando la teoría de laTurbulencia Isotrópica, en la que la disipación de la energía se produce principalmente por los remolinos o turbulencia a escala microscópica. Estos remolinos de pequeño tamaño son los que interaccionan con la superficie de las burbujas como un elemento de contacto liquido.
Efecto de la Temperatura
Está definido por la relación de Arhenius
Kt= K20o*θ^(T-20o)
Kt coficiente global detransferencia de oxígeno (KLa) a la temperatura T, (°C)
Θ coeficiente sin dimensión cuyos valores varían entre 1,016 y 1,037
Para la aireación mecánica el valor de Θ puede tomarse como 1,024 – 1,028
En el siguiente documento existe una lista de coeficientes de difusion con la temperatura a la cual fueron medidos COEFICIENTES DE DIFUSION
2. Saturacion de oxigeno
La saturacion de oxigeno enagua esta relacionada con la temperatura. Ademas esta relacionada con la presion parcial del oxigeno en fase gaseosa (Ley de Henry). Es comveniente usar una saturacion promedio en la profundidad del tanque que puede ser estimada como:
saturacion oxigeno.png
3. Nivel de oxigeno disuelto
Para sistemas de tratamiento biologico que remueven carbonos organicos, el nivel de oxigeno disuelto CL,cuando esta operando puede variar entre 0,5 y 1.5 mg/l. Cuando la nitrificacion esta por alcanzarse el oxigeno disueto puede estar en un exceso de 2,0 mg/l.
MEDICIÓN DE kLa
La medición del KLa es muy importante en un cultivo microbiano aerobio dentro de un biorreactor, donde se analiza la transferencia de O2 de las burbujas de aire provenientes de un aireador a las células bacterianas,...
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KLa coeficiente de transferencia de masa
En reactores que son de tipo tanque agitado, el coeficiente volumétrico de transferencia de materia, kLa, aumenta conforme se incrementa el caudal de aire suministrado, esto puede ser tanto en agua como en líquidos orgánicos.
La predicción del coeficiente de transferencia de materia en columnas deburbujeo con recirculación se realiza mediante un modelo teórico propuesto en el equipo de investigación y desarrollado a partir de un modelo fluido dinámico de García Calvo, 1989, basado en un balance de energía y en las teorías de la Penetración de Higbie y la Turbulencia Isotrópica de Kolmogoroff, para sistemas bifásicos y trifásicos G-L-S y diferentes configuraciones de reactor (columnas deburbujeo con y sin recirculación).
Debe distinguirse entre la transferencia de masa y el movimiento de masas de fluido (o flujo de fluidos) que se presenta en un nivel macroscópico conforme un fluido se transporta de un lugar a otro. La transferencia de masa requiere la presencia de dos regiones con composiciones químicas diferentes y se refiere al movimiento de especies químicas desde una regiónde alta concentración hacia una de concentración menor. La fuerza impulsora primaria para el flujo de fluidos es la diferencia de presión, en tanto que, para la transferencia de masa, es la diferencia de concentración.
FACTORES QUE AFECTA A KLa
El kLa va a ser afectado por varias condiciones como la configuración del reactor, las condiciones de operación, la velocidad de agitación, el caudalde aire suministrado y la fracción de fase orgánica, en el caso de emplear medios bifásicos en lugar de líquidos puros.
En el caso de ser afectado por sustancias orgánicas que según su estructura química irán aumentando o disminuyendo el kLa. La exagerada o moderada velocidad de agitación y la alta viscosidad también afectan enormemente la kLa, otros factores que afectan la KLa son el exceso deaireación y la temperatura, esta última afecta el coeficiente de difusión y solubilidad.
La teoría de Penetración de Higbie establece que el coeficiente de transferencia de materia en fase liquida es función del tiempo de contacto, θ, entre un elemento del líquido y la superficie del gas, pudiéndose expresar como:
El tiempo de contacto (θ), puede ser deducido considerando la teoría de laTurbulencia Isotrópica, en la que la disipación de la energía se produce principalmente por los remolinos o turbulencia a escala microscópica. Estos remolinos de pequeño tamaño son los que interaccionan con la superficie de las burbujas como un elemento de contacto liquido.
Efecto de la Temperatura
Está definido por la relación de Arhenius
Kt= K20o*θ^(T-20o)
Kt coficiente global detransferencia de oxígeno (KLa) a la temperatura T, (°C)
Θ coeficiente sin dimensión cuyos valores varían entre 1,016 y 1,037
Para la aireación mecánica el valor de Θ puede tomarse como 1,024 – 1,028
En el siguiente documento existe una lista de coeficientes de difusion con la temperatura a la cual fueron medidos COEFICIENTES DE DIFUSION
2. Saturacion de oxigeno
La saturacion de oxigeno enagua esta relacionada con la temperatura. Ademas esta relacionada con la presion parcial del oxigeno en fase gaseosa (Ley de Henry). Es comveniente usar una saturacion promedio en la profundidad del tanque que puede ser estimada como:
saturacion oxigeno.png
3. Nivel de oxigeno disuelto
Para sistemas de tratamiento biologico que remueven carbonos organicos, el nivel de oxigeno disuelto CL,cuando esta operando puede variar entre 0,5 y 1.5 mg/l. Cuando la nitrificacion esta por alcanzarse el oxigeno disueto puede estar en un exceso de 2,0 mg/l.
MEDICIÓN DE kLa
La medición del KLa es muy importante en un cultivo microbiano aerobio dentro de un biorreactor, donde se analiza la transferencia de O2 de las burbujas de aire provenientes de un aireador a las células bacterianas,...
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