Fenomeno de transporte

Ampliación de Fenómenos de Transporte

ESTUDIO TEÓRICO EXPERIMENTAL DE LA AGITACIÓN

(Área de Mecánica de Fluidos)

SONIA ANSÓ
ELENA BARGE
STEFANIE DEMMING
INDICE

(Área de Mecánica de Fluidos) 1

1 INTRODUCCIÓN 3

2 EQUIPOS DE MEZCLA 8

2.1 Tipos de agitadores 8
2.2 Variaciones introducidas en el agitador para conseguir una mejor mezcla 20

3 NUMEROS ADIMENSIONALES 223.1 Número de Reynolds de agitación 22
3.2 Característica de potencia 22
3.2.1 Medida de la potencia producida 22
3.2.2 Notación adimensional de la característica de potencia 22
3.3 Tiempo de mezcla 25
3.3.1 Medida del tiempo de mezcla 25
3.3.2 Notación adimensional del tiempo de mezcla 27
3.3.3 Combinación de las características de la potencia y el tiempo demezcla 28

4 Suspensión de sólidos 30

4.1 Estados de la suspensión 30
4.2 Potencia consumida en procesos de suspensión 33

5 Sistemas con inyección de gas 35

5.1 Número adimensional de la potencia en un sistema con inyección de gas 36
5.2 Característica de la inundación 38

6 Cambio de escala. 41

7 Propuesta de Experimentos 43

7.1 Agitación sin inyección del gas 43
7.2Agitación con inyección del gas 44
7.3 Determinación del tiempo de mezcla 46
7.4 Influencia de las placas deflectoras en el proceso de mezcla 49

8 PROBLEMAS 51

8.1 PROBLEMA 1 51
8.2 PROBLEMA 2 53
8.3 PROBLEMA 3 56

9 BIBLIOGRAFÍA 59

1. INTRODUCCIÓN

En la ingeniería de operaciones y procesos la agitación es una operación básica para mezclar fluidos. Estos sistemasde fluidos podrían ser monofásicos ó polifásicos.

Las distintas funciones que la de la agitación puede desempeñar se clasifican en cinco operaciones básicas:

1. Homogeneización de un fluido
2. Suspensión de un sólido en un líquido
3. Emulsión de dos fluidos insolubles
4. Dispersión de un gas en un líquido
5. Intercambio de calor

Características del las distintasoperaciones:

1) Homogeneización de un fluido

- definición: => mezcla de fluidos solubles
- objetivos: - equilibrio de gradiente de temperatura
- equilibrio de gradiente de concentración
- ejemplos: ~ neutralizaciones ácido/base
~ diluir disoluciones de alta concentración
~ mezcla de fluidos con temperaturas distintas~ distribución de polímeros en suspensiones para floculación

2) Suspensión de un sólido en un líquido

- definición: => distribuir un sólido disperso en un fluido
- objetivo: - mantener los sólidos en suspensión
- conseguir una distribución homogénea
- disolver sólidos
- ejemplos: ~ procesos de cristalización
~reacciones liquido-sólido con catalizador

3) Emulsionar

- definición: => dispersar un fluido en otro fluido, siendo éstos insolubles entre sí.
- objetivos: - aumentar la superficie específica de uno de los fluidos
- ejemplos: ~ emulsión-polimerización
~ extracción líquido-líquido

4) Dispersión de un gas en un líquido

- definición: => dispersarun gas en un fluido
- ejemplos: ~ reacciones gas-líquido
~ fermentaciones aerobias
~ aporte de oxígeno en estanque aireado (depuración)

5) Intercambio de calor

- definición: => favorecer el intercambio de calor entre fluido y superficie de fluidos a distinta temperatura
- ejemplos: ~ eliminación del calor de reacción
~disminución de la viscosidad de un fluido gracias al calentamiento

Con frecuencia un mismo equipo de agitación realiza varias de estas operaciones básicas simultáneamente, pero es conveniente instalar mezcladores agitadores que pueden llevar a cabo la agitación en el sentido deseado, con el menor consumo energético posible. Para ello, existe en el mercado gran variedad de agitadores, con...