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AGITACION

ING. CESAR LUJAN RUIZ
FACULTAD DE PETROLEO
OPERACIONES BASADAS EN EL
        FLUJO DE FLUIDOS

   AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
   CAIDA DE PRESIÓN EN TORRES
    RELLENAS O LECHOS EMPACADOS
   FILTRACION
   SEDIMENTACION
   CENTRIFUGACION
   FLUIDIZACION
AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS


   EN LAS INDUSTRIAS
PETROQUIMICAS/QUÍMICAS
DE PROCESOS Y EN OTRAS
  SEMEJANTES, MUCHAS
OPERACIONES DEPENDEN
  EN ALTO GRADO DE LA
 AGITACIÓN Y MEZCLADO
 EFICAZ DE LOS FLUIDOS
AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS

        EXISTEN VARIOS OBJETIVOS EN LA AGITACIÓN
        DE FLUIDOS Y ALGUNOS DE ELLOS SON:
        MEZCLADODE DOS LÍQUIDOS MISCIBLES, TALES
        COMO ALCOHOL ETÍLICO Y AGUA.
        DISOLUCIÓNDE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS, TALES
        COMO SAL EN AGUA.
        DISPERSIÓNDE UN GAS EN UN LÍQUIDO EN FORMA
        DE BURBUJAS PEQUEÑAS, COMO EN EL CASO DEL
        OXÍGENO DEL AIRE EN UNA SUSPENSIÓN DE
        MICROORGANISMOS PARA LA FERMENTACIÓN, O
        PARA EL PROCESO DE ACTIVACIÓN DE LODOS EN
        EL TRATAMIENTO DE AGUAS DE DESPERDICIO.
        AGITACIÓN DE UN FLUIDO PARA AUMENTAR LA
        TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE DICHO FLUIDO
        Y UN SERPENTÍN O UNA CAMISA EN LAS PAREDES
        DEL RECIPIENTE.
CONCEPTOS BÁSICOS
AGITACION                    MEZCLA

SE REFIERE A FORZAR UN        DISTRIBUCIÓN AL AZAR DE 2
                              FASES INICIALMENTE
FLUIDO POR MEDIOS MECÁNICOS
                              SEPARADAS.
PARA QUE ADQUIERA UN
                              ESO IMPLICA PARTIR DE DOS
MOVIMIENTO GENERALMENTE
                              FASES INDIVIDUALES, TALES
CIRCULATORIO EN EL INTERIOR   COMO UN FLUIDO Y UN SÓLIDO
DE UN RECIPIENTE              PULVERIZADO O DOS FLUIDOS
                              DISTINTA DENSIDAD, Y LOGRAR
                              QUE AMBAS FASES SE
                              DISTRIBUYAN AL AZAR ENTRE SÍ.

  POR EJEMPLO, SE PUEDE AGITAR UN TANQUE DE AGUA FRÍA,
  PERO NO PUEDE MEZCLARSE A MENOS QUE SE AÑADA OTRA
  SUSTANCIA.
EQUIPO DE AGITACION

LOSLÍQUIDOS SE AGITAN CON MAS
FRECUENCIA EN TANQUES O RECIPIENTES,
GENERALMENTE DE FORMA CILÍNDRICA Y
PROVISTOS DE UN EJE VERTICAL.
LAPARTE SUPERIOR DEL RECIPIENTE
PUEDE ESTAR ABIERTA AL AIRE O CERRADA
ELFONDO DEL TANQUE ES REDONDEADO
Y NO PLANO, CON EL FIN DE ELIMINAR LOS
RINCONES ESCARPADOS O REGIONES EN
LAS QUE NO PENETRARÍAN LAS
CORRIENTES DE FLUIDO
EQUIPO DE AGITACION

ELRODETE VA INSTALADO SOBRE EL EJE
SUSPENDIDO, EL CUAL ES SOPORTADO
POR LA PARTE SUPERIOR.

ELEJE PUEDE ESTAR DIRECTAMENTE
ACCIONADO POR UN MOTOR Y FUNCIONAR
EN ESTA FORMA.

OTRO MODO DE FUNCIONAMIENTO MUY
FRECUENTE, ES QUE EL EJE ESTE
ACOPLADO AL MOTOR A TRAVÉS DE UNA
CAJA REDUCTORA DE VELOCIDAD.

TAMBIÉN PUEDE LLEVAR ACCESORIOS
COMO SERPENTINES, ENCAMISADOS,
VAINAS PARA TERMÓMETROS Y MEDIDA DE
LA TEMPERATURA, ENTRE OTROS.
TIPOS DE MOVIMIENTO CIRCULATORIO
   GENERADO POR LOS AGITADORES
        AGITACION DE FLUJO AXIAL
LOS QUE GENERAN CORRIENTES PARALELAS AL
            EJE DEL AGITADOR.
TIPOS DE MOVIMIENTO CIRCULATORIO
   GENERADO POR LOS AGITADORES
AGITACION FLUJO
     RADIAL

  LOS QUE DAN
    ORIGEN A
 CORRIENTES EN
DIRECCIÓN RADIAL
   AL EJE DEL
    AGITADOR
VELOCIDAD DEL FLUIDO EN UN PUNTO DEL
          TANQUE TIENE TRES COMPONENTES

   LA PRIMERA COMPONENTE ES RADIAL Y ACTÚA EN FORMA
    RADIAL AL EJE.

   LA SEGUNDA COMPONENTE ES      LONGITUDINAL Y ACTÚA EN
    FORMA PARALELA AL EJE.

   LA TERCERA COMPONENTE ES TANGENCIAL O ROTACIONAL Y
    ACTÚA EN DIRECCIÓN TANGENCIAL A LA TRAYECTORIA
    CIRCULAR DESCRITA POR EL RODETE.

   LAS COMPONENTES RADIAL Y LONGITUDINAL HACEN QUE SE
    PRODUZCA LA MEZCLA.

   LA COMPONENTE TANGENCIAL GENERALMENTE ES PERJUDICIAL
    PARA LA MEZCLA Y EL VÓRTICE EN LA SUPERFICIE DE LÍQUIDO
PRINCIPALES TIPOS DE AGITADORES

ESTOS AGITADORES SON:

      PALETA

      TURBINA.

      HÉLICE

ESTOS TRES TIPOS CITADOS SE RESUELVEN, QUIZÁS, EL 95% DE
LOS PROBLEMAS DE AGITACIÓN DE LÍQUIDOS.
AGITADORES DE PALETAS

LAS    PALETAS   GIRAN   A
VELOCIDADES    BAJAS     O
MODERADAS EN EL CENTRO DEL
TANQUE.

IMPULSAN AL LÍQUIDO RADIAL Y
TANGENCIALMENTE (hacia fuera
hasta la pared del tanque y entonces
fluyen hacia arriba o hacia abajo),

NO    HAY   UN    MOVIMIENTO
VERTICAL    RESPECTO     DEL
AGITADOR, A MENOS QUE LAS
PALETAS ESTÉN INCLINADAS
AGITADORES DE PALETAS

EN TANQUES DE PROCESO COMO
AGITADOR INDUSTRIAL GIRAN A
VELOCIDADES ENTRE 20 Y 150
RPM.

PRODUCE UNA AGITACIÓN SUAVE,
Y   NO   REQUIERE    PLACAS
DEFLECTORAS     O     CORTA
CORRIENTES, LAS CUALES SON
NECESARIAS PARA VELOCIDADES
ELEVADAS
AGITADORES DE PALETAS TIPO ANCLA

LAS PALETAS TAMBIÉN PUEDEN
ADAPTARSE A LA FORMA DEL
FONDO DEL TANQUE, DE TAL
MANERA QUE EN SU MOVIMIENTO
RASCAN LA SUPERFICIE O PASAN
SOBRE ELLA CON UNA HOLGURA
MUY PEQUEÑA.
UN AGITADOR DE ESTE TIPO SE
CONOCE COMO AGITADOR DE
ANCLA.
ESTOS AGITADORES SON ÚTILES
CUANDO SE DESEA EVITAR EL
DEPÓSITO DE SÓLIDOS
AGITADORES DE TURBINA

ESTOS AGITADORES SON EFICACES
PARA UN AMPLIO INTERVALO DE
VISCOSIDADES.

EN LÍQUIDOS POCO VISCOSOS,
PRODUCEN CORRIENTES INTENSAS,
QUE SE EXTIENDEN POR TODO EL
TANQUE Y DESTRUYEN LAS MASAS
DE LÍQUIDO ESTANCADO

APLICABLE PARA DISPERSAR UN GAS
EN UN LÍQUIDO, EL GAS PUEDE
INGRESAR POR DEBAJO DEL EJE DEL
RODETE DE MANERA DE DISPERSAR
EL GAS EN MUCHAS BURBUJAS FINAS   TURBINA DE DISCO GENERA FLUJO
                                              RADIAL
AGITADORES DE TURBINA


LA TURBINA DE HOJAS
INCLINADAS, CON ASPAS DE 45 º
SE COMBINAN FLUJOS RADIALES
Y AXIALES.

ESTE TIPO DE TURBINA ES UTIL
PARA SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN,
YA QUE LAS CORRIENTES
FLUYEN HACIA ABAJO Y LUEGO
LEVANTAN LOS SÓLIDOS
DEPOSITADOS.
                                TURBINA DE ASPAS INCLINADAS
AGITADORES DE HELICE
   ES UN AGITADOR QUE GENERA UN
    FLUJO AXIAL, OPERANDO CON
    VELOCIDAD ELEVADA Y SE EMPLEA
    PARA LÍQUIDOS POCOS VISCOSOS.

   CORTAN O FRICCIONAN
    VIGOROSAMENTE EL LÍQUIDO

   DEBIDO A LA PERSISTENCIA DE LAS
    CORRIENTES DE FLUJO, ESTOS
    AGITADORES SON EFICACES PARA
    TANQUES DE GRAN TAMAÑO
AGITADORES DE HELICE



   EN TANQUES DE GRAN ALTURA, PUEDEN
    DISPONERSE DE DOS O MÁS HÉLICES
    SOBRE EL MISMO EJE, MOVIENDO EL
    LÍQUIDO GENERALMENTE EN LA MISMA
    DIRECCIÓN

   PARA TANQUES EXTRAORDINARIAMENTE
    GRANDES, DEL ORDEN DE 1500m3 SE HAN
    UTILIZADO AGITADORES MÚLTIPLES
DE PALETAS
                                               - C u a n d o s e t r a t a d e p a le t a s p la n a s
     D E F L U J O R A D IA L                    y v e lo c i d a d e s b a ja s o m o d e r a d a s ,
     D a n o r ig e n a                          e n t o n c e s e l lí q u i d o s e m u e v e e n
     c o r r ie n te s e n                       f o r m a r a d i a l.
                                              - S i la s p a le t a s s o n i n c li n a d a s
     d ir e c c ió n ta n g e n c ia l o         e n to n c e s a p a r e c e u n m o v im ie n to
     r a d i a l.                                v e r t i c a l d e l lí q u i d o .
                                              - L o s a g i t a d o r e s d e a n c la s e u s a n
                                                 c u a n d o s e d e s e a e v ita r e l d e p ó s ito
                                                 d e s ó li d o s s o b r e u n a s u p e r f i c i e d e
                                                 t r a n s m i s i ó n d e c a lo r .


                                               D E T U R B IN A S
                                               -    S e a s e m e ja n a lo s a g i t a d o r e s d e
A                                                   m ú lt i p le s y c o r t a s p a le t a s .
G                                             -    L a s p a le t a s p u e d e n s e r r e c t a s o
 I                                                 c u r v a s , i n c li n a d a s o v e r t i c a le s . E l
T                                                  r o d e te p u e d e s e r a b ie r to , s e m ic e r r a d o
A                                                  o c e rra d o .
D                                             -     E s to s a g ita d o r e s s o n e f ic a c e s e n u n
O                                                   a m p li o i n t e r v a lo d e v i s c o s i d a d e s , e n
R                                                   lí q u i d o s p o c o v i s c o s o s p r o d u c e n
E                                                   c o r r ie n te s in te n s a s .
S
                                              -    L a c o m p o n e n te ta n g e n c ia l d a o r ig e n a
                                                   v é r t i c e s y t o r b e lli n o s lo s q u e s e e v i t a n
                                                   c o n p la c a s d e f le c t o r a s .




      D E F L U J O A X IA L                   D E H E L IC E
      D a n o r ig e n a                       - O p e r a c o n v e lo c i d a d e s e le v a d a s y s e
      c o r r i e n t e s p a r a le la a l        e m p le a p a r a lí q u i d o s p o c o v i s c o s o s .
      e je d e l a g i t a d o r .            -     C o r ta n o f r ic c io n a n v ig o r o s a m e n te e l
                                                    lí q u i d o .
                                              -    S e r e c o m ie n d a n p a r a ta n q u e s d e g r a n
                                                   ta m a ñ o .
TRAYECTORIA DEL FLUJO EN LA AGITACION


DEPENDE DE:

   EL TIPO DE AGITADOR

   CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO

   TAMAÑO Y PROPORCIÓN DEL TANQUE

   TAMAÑO Y PROPORCIÓN DE PLACAS
    DEFLECTORAS
PLACAS DEFLECTORAS

   EN LOS TANQUES DE GRAN
    TAMAÑO, CON AGITADORES
    VERTICALES (TIPO PALETA O
    TURBINA), EL MÉTODO MÁS
    CONVENIENTE DE REDUCIR LOS
    REMOLINOS Y LOS VÓRTICES ES
    INSTALAR PLACAS
    DEFLECTORAS.

   ESTAS IMPIDEN EL FLUJO
    ROTACIONAL SIN AFECTAR AL
    FLUJO RADIAL Y LONGITUDINAL.

   LOS DEFLECTORES SON PLACAS
    VERTICALES INSTALADAS
    PERPENDICULARES A LA PARED
    DEL TANQUE
DISEÑO TIPICO DE UN AGITADOR TIPO TURBINA




Dt: diámetro del tanque             W:altura del agitador
H:altura del líquido en el tanque   E:altura de la base al tanque
Da: diámetro del agitador           J:ancho del deflector
POTENCIA CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE
                  AGITACION


   UN FACTOR TRASCENDENTAL EN EL DISEÑO DE UN
    RECIPIENTE DE AGITACIÓN ES LA POTENCIA NECESARIA PARA
    MOVER EL IMPULSOR.

   LA POTENCIA REQUERIDA NO PUEDE PREDECIRSE DESDE LA
    TEORIA SINO POR RELACIONES EMPIRICAS.

   HALLAR LA POTENCIA, REQUIERE DE LA DEFINICIÓN DEL
    NUMERO DE REYNOLD Y SU APLICACIÓN EN GRÁFICAS DE
    ORIGEN EXPIREMENTAL.
EXPRESIONES PARA HALLAR LA POTENCIA
 CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION




                                   TIPO DE FLUJO EN EL TANQUE

                                      Laminar            N′Re < 10
Da: diámetro del impulsor             Turbulento         N′Re > 10000
     (agitador) en m                  Transición 10 < N′Re < 10000
N: velocidad de rotación en rev/
     s
ρ: densidad del fluido en kg/m3
µ: viscosidad en kg/m.s
EXPRESIONES PARA HALLAR LA POTENCIA
CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION




       Np: número de potencia (de gráficos)
       Da: diámetro del impulsor (agitador) en m
       N: velocidad de rotación en rev/s
       ρ: densidad del fluido en kg/m3
       P: Potencia en J/s o W
Correlaciones de potencia para diversos impulsores y deflectores (véase las dimen­siones Da. Dt, J Y W).
Curva 1. Turbina de seis aspas planas ; Da/W = 5; cuatro deflectores cada uno con Dt /J = 12.
Curva 2. Turbina abierta de seis aspas planas; Da /W = 8; cuatro deflectores con Dt /J = 12.
Curva 3. Turbina abierta de seis aspas a 45º; Da /W = 8; cuatro deflectores con        Dt /J = 12.
Curva 4. Propulsor; inclinación 2Da. cuatro deflectores con Dt /J = 10; también es válida para el mismo
      propulsor en posición angular y desplazado del centro sin deflectores.
Curva 5. Propulsor; inclinación = Da. Cuatro deflectores con Dt /J = 10; también es válida para un
      propulsor en Posición angular desplazada del centro sin deflectores.
AUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORES

1. Cálculo de la razón de aumento de             Así, la relación de aumento de escala es:
escala R.                                                                 1
                                                                V2       3
                                                                                   DT 2
Suponiendo que el recipiente original es                     R=
                                                               V     
                                                                              =
                                                                1                DT 1
un cilindro estándar con Dt1 = H1, el
volumen V1 es:                              ,,
                                                   2. Aplicar este valor de R a todas las
            πDT 1 
               2
                           πDT 1 
                              3
                                                  dimensiones del agitador inicial para
            4 ( H 1 ) =  4 
      V1 =                             ,,
                                                  obtener las dimensiones del nuevo
                                              agitador
Por tanto, la relación entre los
volúmenes es:                                     Da 2 = RDa1             H 2 = RH 1
               πDT 2
                 3
                      3                            J 2 = RJ 1             C 2 = RC1
        V2       4 = DT 2
           =
        V1 πDT 1
             3        3
                     DT 1                         Dt 2 = RDt1         W2 = RW1
                 4
                                                            L2 = RL1
AUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORES

3. Elegir una regla de aumento de escala para determinar la rapidez del
nuevo agitador N2 que debe usarse para duplicar los resultados a
pequeña escala que se obtuvieron empleando N1.

Esta ecuación es la siguiente:

                                 n                 n
                           1       DT 1     
                  N 2 = N1   = N1 
                                    D         
                                               
                            R      T2       

 Donde n = 1 para igual movimiento de líquidos, n = 3/4 para igual
 suspensión de sólidos, y n = 2/3 para iguales tasas de transferencia de
 masa
PROBLEMA

EN UN TANQUE SE INSTALA UN AGITADOR DE TURBINA DE
ASPAS PLANAS QUE TIENE SEIS. EL DIÁMETRO DEL TANQUE
DT MIDE 1.83 m, EL DIÁMETRO DE LA TURBINA DA MIDE
0.61 m, DT=H Y EL ANCHO W MIDE 0.122 m. EL TANQUE
TIENE 4 DEFLECTORES, TODOS ELLOS CON UN ANCHO J
IGUAL A 0.15 m. LA TURBINA OPERA A 90 RPM Y EL LÍQUIDO
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Agitacion

  • 1. AGITACION ING. CESAR LUJAN RUIZ FACULTAD DE PETROLEO
  • 2. OPERACIONES BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS  AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS  CAIDA DE PRESIÓN EN TORRES RELLENAS O LECHOS EMPACADOS  FILTRACION  SEDIMENTACION  CENTRIFUGACION  FLUIDIZACION
  • 3. AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
  • 4. AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS EN LAS INDUSTRIAS PETROQUIMICAS/QUÍMICAS DE PROCESOS Y EN OTRAS SEMEJANTES, MUCHAS OPERACIONES DEPENDEN EN ALTO GRADO DE LA AGITACIÓN Y MEZCLADO EFICAZ DE LOS FLUIDOS
  • 5. AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS EXISTEN VARIOS OBJETIVOS EN LA AGITACIÓN DE FLUIDOS Y ALGUNOS DE ELLOS SON: MEZCLADODE DOS LÍQUIDOS MISCIBLES, TALES COMO ALCOHOL ETÍLICO Y AGUA. DISOLUCIÓNDE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS, TALES COMO SAL EN AGUA. DISPERSIÓNDE UN GAS EN UN LÍQUIDO EN FORMA DE BURBUJAS PEQUEÑAS, COMO EN EL CASO DEL OXÍGENO DEL AIRE EN UNA SUSPENSIÓN DE MICROORGANISMOS PARA LA FERMENTACIÓN, O PARA EL PROCESO DE ACTIVACIÓN DE LODOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS DE DESPERDICIO. AGITACIÓN DE UN FLUIDO PARA AUMENTAR LA TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE DICHO FLUIDO Y UN SERPENTÍN O UNA CAMISA EN LAS PAREDES DEL RECIPIENTE.
  • 6. CONCEPTOS BÁSICOS AGITACION MEZCLA SE REFIERE A FORZAR UN DISTRIBUCIÓN AL AZAR DE 2 FASES INICIALMENTE FLUIDO POR MEDIOS MECÁNICOS SEPARADAS. PARA QUE ADQUIERA UN ESO IMPLICA PARTIR DE DOS MOVIMIENTO GENERALMENTE FASES INDIVIDUALES, TALES CIRCULATORIO EN EL INTERIOR COMO UN FLUIDO Y UN SÓLIDO DE UN RECIPIENTE PULVERIZADO O DOS FLUIDOS DISTINTA DENSIDAD, Y LOGRAR QUE AMBAS FASES SE DISTRIBUYAN AL AZAR ENTRE SÍ. POR EJEMPLO, SE PUEDE AGITAR UN TANQUE DE AGUA FRÍA, PERO NO PUEDE MEZCLARSE A MENOS QUE SE AÑADA OTRA SUSTANCIA.
  • 7. EQUIPO DE AGITACION LOSLÍQUIDOS SE AGITAN CON MAS FRECUENCIA EN TANQUES O RECIPIENTES, GENERALMENTE DE FORMA CILÍNDRICA Y PROVISTOS DE UN EJE VERTICAL. LAPARTE SUPERIOR DEL RECIPIENTE PUEDE ESTAR ABIERTA AL AIRE O CERRADA ELFONDO DEL TANQUE ES REDONDEADO Y NO PLANO, CON EL FIN DE ELIMINAR LOS RINCONES ESCARPADOS O REGIONES EN LAS QUE NO PENETRARÍAN LAS CORRIENTES DE FLUIDO
  • 8. EQUIPO DE AGITACION ELRODETE VA INSTALADO SOBRE EL EJE SUSPENDIDO, EL CUAL ES SOPORTADO POR LA PARTE SUPERIOR. ELEJE PUEDE ESTAR DIRECTAMENTE ACCIONADO POR UN MOTOR Y FUNCIONAR EN ESTA FORMA. OTRO MODO DE FUNCIONAMIENTO MUY FRECUENTE, ES QUE EL EJE ESTE ACOPLADO AL MOTOR A TRAVÉS DE UNA CAJA REDUCTORA DE VELOCIDAD. TAMBIÉN PUEDE LLEVAR ACCESORIOS COMO SERPENTINES, ENCAMISADOS, VAINAS PARA TERMÓMETROS Y MEDIDA DE LA TEMPERATURA, ENTRE OTROS.
  • 9. TIPOS DE MOVIMIENTO CIRCULATORIO GENERADO POR LOS AGITADORES AGITACION DE FLUJO AXIAL LOS QUE GENERAN CORRIENTES PARALELAS AL EJE DEL AGITADOR.
  • 10. TIPOS DE MOVIMIENTO CIRCULATORIO GENERADO POR LOS AGITADORES AGITACION FLUJO RADIAL LOS QUE DAN ORIGEN A CORRIENTES EN DIRECCIÓN RADIAL AL EJE DEL AGITADOR
  • 11. VELOCIDAD DEL FLUIDO EN UN PUNTO DEL TANQUE TIENE TRES COMPONENTES  LA PRIMERA COMPONENTE ES RADIAL Y ACTÚA EN FORMA RADIAL AL EJE.  LA SEGUNDA COMPONENTE ES LONGITUDINAL Y ACTÚA EN FORMA PARALELA AL EJE.  LA TERCERA COMPONENTE ES TANGENCIAL O ROTACIONAL Y ACTÚA EN DIRECCIÓN TANGENCIAL A LA TRAYECTORIA CIRCULAR DESCRITA POR EL RODETE.  LAS COMPONENTES RADIAL Y LONGITUDINAL HACEN QUE SE PRODUZCA LA MEZCLA.  LA COMPONENTE TANGENCIAL GENERALMENTE ES PERJUDICIAL PARA LA MEZCLA Y EL VÓRTICE EN LA SUPERFICIE DE LÍQUIDO
  • 12. PRINCIPALES TIPOS DE AGITADORES ESTOS AGITADORES SON:  PALETA  TURBINA.  HÉLICE ESTOS TRES TIPOS CITADOS SE RESUELVEN, QUIZÁS, EL 95% DE LOS PROBLEMAS DE AGITACIÓN DE LÍQUIDOS.
  • 13. AGITADORES DE PALETAS LAS PALETAS GIRAN A VELOCIDADES BAJAS O MODERADAS EN EL CENTRO DEL TANQUE. IMPULSAN AL LÍQUIDO RADIAL Y TANGENCIALMENTE (hacia fuera hasta la pared del tanque y entonces fluyen hacia arriba o hacia abajo), NO HAY UN MOVIMIENTO VERTICAL RESPECTO DEL AGITADOR, A MENOS QUE LAS PALETAS ESTÉN INCLINADAS
  • 14. AGITADORES DE PALETAS EN TANQUES DE PROCESO COMO AGITADOR INDUSTRIAL GIRAN A VELOCIDADES ENTRE 20 Y 150 RPM. PRODUCE UNA AGITACIÓN SUAVE, Y NO REQUIERE PLACAS DEFLECTORAS O CORTA CORRIENTES, LAS CUALES SON NECESARIAS PARA VELOCIDADES ELEVADAS
  • 15. AGITADORES DE PALETAS TIPO ANCLA LAS PALETAS TAMBIÉN PUEDEN ADAPTARSE A LA FORMA DEL FONDO DEL TANQUE, DE TAL MANERA QUE EN SU MOVIMIENTO RASCAN LA SUPERFICIE O PASAN SOBRE ELLA CON UNA HOLGURA MUY PEQUEÑA. UN AGITADOR DE ESTE TIPO SE CONOCE COMO AGITADOR DE ANCLA. ESTOS AGITADORES SON ÚTILES CUANDO SE DESEA EVITAR EL DEPÓSITO DE SÓLIDOS
  • 16. AGITADORES DE TURBINA ESTOS AGITADORES SON EFICACES PARA UN AMPLIO INTERVALO DE VISCOSIDADES. EN LÍQUIDOS POCO VISCOSOS, PRODUCEN CORRIENTES INTENSAS, QUE SE EXTIENDEN POR TODO EL TANQUE Y DESTRUYEN LAS MASAS DE LÍQUIDO ESTANCADO APLICABLE PARA DISPERSAR UN GAS EN UN LÍQUIDO, EL GAS PUEDE INGRESAR POR DEBAJO DEL EJE DEL RODETE DE MANERA DE DISPERSAR EL GAS EN MUCHAS BURBUJAS FINAS TURBINA DE DISCO GENERA FLUJO RADIAL
  • 17. AGITADORES DE TURBINA LA TURBINA DE HOJAS INCLINADAS, CON ASPAS DE 45 º SE COMBINAN FLUJOS RADIALES Y AXIALES. ESTE TIPO DE TURBINA ES UTIL PARA SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN, YA QUE LAS CORRIENTES FLUYEN HACIA ABAJO Y LUEGO LEVANTAN LOS SÓLIDOS DEPOSITADOS. TURBINA DE ASPAS INCLINADAS
  • 18. AGITADORES DE HELICE  ES UN AGITADOR QUE GENERA UN FLUJO AXIAL, OPERANDO CON VELOCIDAD ELEVADA Y SE EMPLEA PARA LÍQUIDOS POCOS VISCOSOS.  CORTAN O FRICCIONAN VIGOROSAMENTE EL LÍQUIDO  DEBIDO A LA PERSISTENCIA DE LAS CORRIENTES DE FLUJO, ESTOS AGITADORES SON EFICACES PARA TANQUES DE GRAN TAMAÑO
  • 19. AGITADORES DE HELICE  EN TANQUES DE GRAN ALTURA, PUEDEN DISPONERSE DE DOS O MÁS HÉLICES SOBRE EL MISMO EJE, MOVIENDO EL LÍQUIDO GENERALMENTE EN LA MISMA DIRECCIÓN  PARA TANQUES EXTRAORDINARIAMENTE GRANDES, DEL ORDEN DE 1500m3 SE HAN UTILIZADO AGITADORES MÚLTIPLES
  • 20. DE PALETAS - C u a n d o s e t r a t a d e p a le t a s p la n a s D E F L U J O R A D IA L y v e lo c i d a d e s b a ja s o m o d e r a d a s , D a n o r ig e n a e n t o n c e s e l lí q u i d o s e m u e v e e n c o r r ie n te s e n f o r m a r a d i a l. - S i la s p a le t a s s o n i n c li n a d a s d ir e c c ió n ta n g e n c ia l o e n to n c e s a p a r e c e u n m o v im ie n to r a d i a l. v e r t i c a l d e l lí q u i d o . - L o s a g i t a d o r e s d e a n c la s e u s a n c u a n d o s e d e s e a e v ita r e l d e p ó s ito d e s ó li d o s s o b r e u n a s u p e r f i c i e d e t r a n s m i s i ó n d e c a lo r . D E T U R B IN A S - S e a s e m e ja n a lo s a g i t a d o r e s d e A m ú lt i p le s y c o r t a s p a le t a s . G - L a s p a le t a s p u e d e n s e r r e c t a s o I c u r v a s , i n c li n a d a s o v e r t i c a le s . E l T r o d e te p u e d e s e r a b ie r to , s e m ic e r r a d o A o c e rra d o . D - E s to s a g ita d o r e s s o n e f ic a c e s e n u n O a m p li o i n t e r v a lo d e v i s c o s i d a d e s , e n R lí q u i d o s p o c o v i s c o s o s p r o d u c e n E c o r r ie n te s in te n s a s . S - L a c o m p o n e n te ta n g e n c ia l d a o r ig e n a v é r t i c e s y t o r b e lli n o s lo s q u e s e e v i t a n c o n p la c a s d e f le c t o r a s . D E F L U J O A X IA L D E H E L IC E D a n o r ig e n a - O p e r a c o n v e lo c i d a d e s e le v a d a s y s e c o r r i e n t e s p a r a le la a l e m p le a p a r a lí q u i d o s p o c o v i s c o s o s . e je d e l a g i t a d o r . - C o r ta n o f r ic c io n a n v ig o r o s a m e n te e l lí q u i d o . - S e r e c o m ie n d a n p a r a ta n q u e s d e g r a n ta m a ñ o .
  • 21. TRAYECTORIA DEL FLUJO EN LA AGITACION DEPENDE DE:  EL TIPO DE AGITADOR  CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO  TAMAÑO Y PROPORCIÓN DEL TANQUE  TAMAÑO Y PROPORCIÓN DE PLACAS DEFLECTORAS
  • 22. PLACAS DEFLECTORAS  EN LOS TANQUES DE GRAN TAMAÑO, CON AGITADORES VERTICALES (TIPO PALETA O TURBINA), EL MÉTODO MÁS CONVENIENTE DE REDUCIR LOS REMOLINOS Y LOS VÓRTICES ES INSTALAR PLACAS DEFLECTORAS.  ESTAS IMPIDEN EL FLUJO ROTACIONAL SIN AFECTAR AL FLUJO RADIAL Y LONGITUDINAL.  LOS DEFLECTORES SON PLACAS VERTICALES INSTALADAS PERPENDICULARES A LA PARED DEL TANQUE
  • 23. DISEÑO TIPICO DE UN AGITADOR TIPO TURBINA Dt: diámetro del tanque W:altura del agitador H:altura del líquido en el tanque E:altura de la base al tanque Da: diámetro del agitador J:ancho del deflector
  • 24. POTENCIA CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION  UN FACTOR TRASCENDENTAL EN EL DISEÑO DE UN RECIPIENTE DE AGITACIÓN ES LA POTENCIA NECESARIA PARA MOVER EL IMPULSOR.  LA POTENCIA REQUERIDA NO PUEDE PREDECIRSE DESDE LA TEORIA SINO POR RELACIONES EMPIRICAS.  HALLAR LA POTENCIA, REQUIERE DE LA DEFINICIÓN DEL NUMERO DE REYNOLD Y SU APLICACIÓN EN GRÁFICAS DE ORIGEN EXPIREMENTAL.
  • 25. EXPRESIONES PARA HALLAR LA POTENCIA CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION TIPO DE FLUJO EN EL TANQUE  Laminar N′Re < 10 Da: diámetro del impulsor  Turbulento N′Re > 10000 (agitador) en m  Transición 10 < N′Re < 10000 N: velocidad de rotación en rev/ s ρ: densidad del fluido en kg/m3 µ: viscosidad en kg/m.s
  • 26. EXPRESIONES PARA HALLAR LA POTENCIA CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION Np: número de potencia (de gráficos) Da: diámetro del impulsor (agitador) en m N: velocidad de rotación en rev/s ρ: densidad del fluido en kg/m3 P: Potencia en J/s o W
  • 27. Correlaciones de potencia para diversos impulsores y deflectores (véase las dimen­siones Da. Dt, J Y W). Curva 1. Turbina de seis aspas planas ; Da/W = 5; cuatro deflectores cada uno con Dt /J = 12. Curva 2. Turbina abierta de seis aspas planas; Da /W = 8; cuatro deflectores con Dt /J = 12. Curva 3. Turbina abierta de seis aspas a 45º; Da /W = 8; cuatro deflectores con Dt /J = 12. Curva 4. Propulsor; inclinación 2Da. cuatro deflectores con Dt /J = 10; también es válida para el mismo propulsor en posición angular y desplazado del centro sin deflectores. Curva 5. Propulsor; inclinación = Da. Cuatro deflectores con Dt /J = 10; también es válida para un propulsor en Posición angular desplazada del centro sin deflectores.
  • 28. AUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORES 1. Cálculo de la razón de aumento de Así, la relación de aumento de escala es: escala R. 1  V2  3 DT 2 Suponiendo que el recipiente original es R= V   =  1  DT 1 un cilindro estándar con Dt1 = H1, el volumen V1 es: ,, 2. Aplicar este valor de R a todas las  πDT 1  2  πDT 1  3 dimensiones del agitador inicial para  4 ( H 1 ) =  4  V1 =     ,, obtener las dimensiones del nuevo     agitador Por tanto, la relación entre los volúmenes es: Da 2 = RDa1 H 2 = RH 1 πDT 2 3 3 J 2 = RJ 1 C 2 = RC1 V2 4 = DT 2 = V1 πDT 1 3 3 DT 1 Dt 2 = RDt1 W2 = RW1 4 L2 = RL1
  • 29. AUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORES 3. Elegir una regla de aumento de escala para determinar la rapidez del nuevo agitador N2 que debe usarse para duplicar los resultados a pequeña escala que se obtuvieron empleando N1. Esta ecuación es la siguiente: n n 1  DT 1  N 2 = N1   = N1  D    R  T2  Donde n = 1 para igual movimiento de líquidos, n = 3/4 para igual suspensión de sólidos, y n = 2/3 para iguales tasas de transferencia de masa
  • 30. PROBLEMA EN UN TANQUE SE INSTALA UN AGITADOR DE TURBINA DE ASPAS PLANAS QUE TIENE SEIS. EL DIÁMETRO DEL TANQUE DT MIDE 1.83 m, EL DIÁMETRO DE LA TURBINA DA MIDE 0.61 m, DT=H Y EL ANCHO W MIDE 0.122 m. EL TANQUE TIENE 4 DEFLECTORES, TODOS ELLOS CON UN ANCHO J IGUAL A 0.15 m. LA TURBINA OPERA A 90 RPM Y EL LÍQUIDO DEL TANQUE TIENE UNA VISCOSIDAD DE 10 CENTIPOISE (cp) Y DENSIDAD 929 Kg/m3. - CALCULAR LOS KW REQUERIDOS PARA EL MEZCLADOR - CON LAS MISMAS CONDICIONES PERO CON UNA SOLUCIÓN QUE TIENE UNA VISCOSIDAD DE 100000 cp, CALCULE LA POTENCIA REQUERIDA.
  • 31. Convocatorias de Becas Alemania Capacitación y Desarrollo Internacional INWENT: http://www.inwent.org/ Chile Agencia de Cooperación Internacional de Chile: www.agci.cl España Programa MAE: www.mae.es AECI: www.aeci.es EEUU Comisión Fulbright: http://www.fulbrightperu.info/
  • 32. Convocatorias de Becas Israel Programa de Beca Mashav: htt://mashav.mfa.gov.il Japón Ministerio de Educación de Japón: www.pe.emb­japan.go.jp Agencia de Cooperación Japonesa: http://www.jica.go.jp/peru/ México Secretaría de Relaciones Exteriores(SRE): www.sre.gob.mx Suecia Agencia Sueca de Cooperación: http://www.sida.se/sida/jsp/ sida.jsp?d=1363&language=en_US
  • 33. Convocatorias de Becas Países Bajos Programa de Becas de los Países bajos: http://www.nuffic.nl/ OEA Programa OEA/PRA: http://www.educoea.org/ UNESCO París: www.unesco.org/es Comisión Nacional : www.comiunesco.org.pe INABEC: www.inabec.gob.pe CONCYTEC: www.concytec,gob.pe