tanques aireados y tiempo de agitación.pptx

presentación elaborada ´por Lucía Buitrón para Yachay Tech

1. Tanques Agitados Fluidos no newtonianos Tanques Aireados Ejercicios de práctica

2. Fluidos no newtonianos En la industria alimentaria, muchos de los líquidos manipulados tienen un comportamiento no newtoniano, es decir su viscosidad aparente donde k y n son los parámetros Teológicos del fluido. (2.19) En un tanque agitado, la velocidad de deformación varía de un punto a otro del tanque, disminuyendo con la distancia al agitador. Para un fluido seudoplástico (n < 1), la viscosidad aparente será menor cerca del rodete del agitador y aumentará a medida que nos alejemos de é1. El electo contrarío se manifestará para un fluido dilatante (n > 1)

3. Metzner y Otto La velocidad de deformación media (y) en un fluido no newtoniano es directamente proporcional a la velocidad de rotación del agitador (2.20)

4. Una vez conocido el valor de la constante

5. Una vez conocido el valor de la constante

6. Fluidos dilatantes La velocidad de deformación media, puede determinarse mediante la siguiente ecuación:

7. Volumen de aireado El número de aireación ( Na ). El valor de este número nos indica el grado de dispersión de las burbujas en las proximidades del agitador Donde Q representa el caudal volumétrico de gas suministrado.

8. La relación entre la potencia absorbida en sistema aireado ( Pg ) y no aireado (P) puede determinarse a partir de diferentes correlaciones empíricas. Correlación de Oyama y Endoh :

9. Correlación de Calderbank

10. Un fermentador de 40.000 L se emplea en la producción de levadura. El sistema está dotado de un agitador de turbina estándar de 6 paletas planas de 1,2 m de diámetro, y está equipado con 4 tabiques deflectores de anchura 0,36 m. La relación altura/diámetro del tanque es 1.1. El agitador opera a 60 rpm y la velocidad de aireación es 0,3 volúmenes de aire por volumen de medio y por minuto. Calcular: a) Potencia necesaria sin aireación. b) Potencia requerida cuando el sistema se encuentra aireado. Datos — Densidad del medio: 1.100 kg/m3. — Viscosidad del medio: 0,03 kg/m s.

11. Tiempo de mezclado

12. Turbulencia y mezcla cerca del rodete El rodete genera una intensa turbulencia, lo que facilita una mezcla rápida en su zona próxima. E n áreas alejadas del rodete, la viscosidad del fluido aumenta y la turbulencia se amortigua, formándose zonas de líquido casi estancado. Esto dificulta la mezcla y aumenta los tiempos requeridos.

13. Determinación del tiempo de mezclado Depende de la configuración del sistema de agitación y de las propiedades de la mezcla. Mediante análisis dimensional, para un sistema de agitación de geometría definida, se obtiene una relación del tipo: Donde No recibe el nombre de número adimensional de mezcla (producto de la velocidad de rotación del agitador y el tiempo de mezclado) número adimencional de Schmidt Siendo D el coeficiente de difusión molecular

14. Mezclas de líquidos miscibles La ecuación se simplifica a: La representación, en escala doble logarítmica, del número de mezcla frente al número de Reynolds, permite obtener una serie de curvas, denominadas curvas de tiempo de mezclado ,

15. Para líquidos de viscosidad baja o intermedia y régimen turbulento Se ha observado que el número de mezcla depende únicamente del tipo de agitador y de la geometría del tanque. Se tienen las siguientes correlaciones para agitadores tipo turbina y de hélice:

16. Agitador de hélice (paso igual a la unidad):

17. Turbina de disco (seis palas planas):

18. Turbina de palas inclinadas (cuatro palas, 45°): En las ecuaciones anteriores, la variable x representa el % de mezcla que resta para alcanzarse la mezcla perfecta  

19. Líquidos dc elevada viscosidad Agitador de ancla

20. Agitador de doble cinta helicoidal

21. Ejercicios Un fermentador de 30,000 1 (volumen de operación 20.000 1) se emplea en la producción de levadura. El sistema posee un agitador de turbina de 6 paletas planas con una relación estándar diámetro t anque/diámetro del agitador igual a 3. El agitador opera a 50 rpm. Calcular la potencia requerida por el agitador expresando la respuesta en CV/ La altura del líquido en el fermentador es 1,2 veces su diámetro . Densidad = 1.000 kg/ . Viscosidad = 50 cp.  

22. 3. Determinar el número de potencia (Nₚ): Para un agitador de turbina de 6 paletas planas en régimen turbulento, el número de potencia es aproximadamente  Nₚ = 6 .

23. Np

24. Las dimensiones de un fermentador equipado con un agitador de turbina y 4 tabiques deflectores son las siguientes: — Diámetro del agitador = 1,5 m. — Diámetro del fermentador = 4,5 m. — Anchura de cada tabique deflector = 0,45 m. — Altura del líquido = 5 m. La densidad del caldo de cultivo es de 1.200 kg/m³ y su viscosidad de 0,02 kg/ m·s . La velocidad de giro del agitador es de 60 rpm, mientras que la velocidad de aireación es de 0,4 volúmenes de aire por volumen de medio y por minuto. Calcular: a) Potencia requerida por el agitador en ausencia de aireación. b) Potencia requerida cuando el sistema se encuentra aireado.