Post on 25-Mar-2016
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Dr. Jorge Ramírez M.
Enero 2009
Presenta:
Agitadores de bajo corte como alternativa para el ahorro de energía
Colaboradores: Dr. Rubén Dorantes R. Fernando Borjón V.
• Motivación • Objetivos • Alcance del trabajo • Fundamentos • Curvas de potencia • Resultados • Conclusiones
Contenido Contenido
• • La La agitaci agitació ón n y y mezclado mezclado es com es comú ún en los procesos n en los procesos productivos industriales. productivos industriales.
• • Representa hasta el Representa hasta el 70% de la 70% de la energ energí ía a total total consumida consumida ( (ej ej. . industria industria de de pinturas pinturas). ).
• • Un mezclado en exceso puede ocasionar no s Un mezclado en exceso puede ocasionar no só ólo lo desperdicio de energ desperdicio de energí ía a, sino tambi , sino tambié én ser n ser contra contra producente producente ( (Harnby Harnby y col., 2001 y col., 2001). ).
• • Un inadecuado entendimiento del mezclado cuesta Un inadecuado entendimiento del mezclado cuesta en los procesos industriales de USA entre en los procesos industriales de USA entre $1 y 10 $1 y 10 Billones/A Billones/Añ ño o ( (Tatterson Tatterson and and Calabrese Calabrese, 1989 , 1989). ).
Motivaci Motivació ón n
Objetivo Objetivo Motivados por un uso m Motivados por un uso má ás eficiente de la energ s eficiente de la energí ía a el elé éctrica en procesos de agitaci ctrica en procesos de agitació ón de fluidos, se n de fluidos, se pretende: pretende: “ “difundir las ventajas que representa en difundir las ventajas que representa en ciertas aplicaciones el uso de agitadores de bajo corte ciertas aplicaciones el uso de agitadores de bajo corte (alta eficiencia) respecto a los agitadores (alta eficiencia) respecto a los agitadores convencionales de paletas inclinadas convencionales de paletas inclinadas” ”. .
Alcance del tr abajo Alcance del tr abajo Presentar un estudio comparativo del desempe Presentar un estudio comparativo del desempeñ ño o entre un agitador convencional de cuatro paletas entre un agitador convencional de cuatro paletas inclinadas y uno de bajo corte fabricado por inclinadas y uno de bajo corte fabricado por Chemineer Chemineer. .
Fig. : (a) Agitador de cuatro paletas inclinadas, (b) Agitador d Fig. : (a) Agitador de cuatro paletas inclinadas, (b) Agitador de bajo corte de tres paletas e bajo corte de tres paletas inclinadas y puntas curveadas fabricado por inclinadas y puntas curveadas fabricado por Chemineer Chemineer (HE (HE 3) 3)
Potencia mec Potencia mecá ánica inyectada a un fluido incompresible (P) = nica inyectada a un fluido incompresible (P) =
Bombeo Bombeo Turbulencia Turbulencia
Esquema de jerarqu Esquema de jerarquí ía autosemejante a autosemejante de la turbulencia estacionaria de la turbulencia estacionaria
(Richardson, 1920 (Richardson, 1920) )
+ +
= = Tasa de aumento de energ Tasa de aumento de energí ía interna a interna por disipaci por disipació ón viscosa (J/s) n viscosa (J/s)
3 5 n p P =N ρN D (Oldshue, 1983) (Oldshue, 1983) [ ] n
p 3 5 p
P = Re , N ρN D
N f
=
2 D N Re= ρ µ
Donde: Donde:
Curva de potencia de diferentes impulsores Curva de potencia de diferentes impulsores
Régimen viscoso
Régimen de transición Régimen turbulento
(Fasano y col., 1999)
10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
N p =P n
/ ρ N 3 D 5
Impulsor común de cuatro paletas planas inclinadas
Impulsor de tres paletas inclinadas de bajo corte
Número de Reynolds D/T=0.2 D/T=0.3 D/T=0.4 D/T=0.5
Comparaci Comparació ón de curvas de potencias entre un agitador n de curvas de potencias entre un agitador de cuatro paletas inclinadas y el de bajo cor te de cuatro paletas inclinadas y el de bajo cor te
Relaci Relació ón de potencias entre un agitador de cuatro n de potencias entre un agitador de cuatro paletas inclinadas y el de bajo cor te paletas inclinadas y el de bajo cor te
10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 2
3
4
5
6
7
8 Relación de potencias
D/T=0.2 D/T=0.3 D/T=0.4 D/T=0.5
Número de Reynolds
Aplicaciones industr iales de impulsores ( Aplicaciones industr iales de impulsores (Fasano Fasano y col., 1999 y col., 1999) )
• • Los agitadores de bajo corte tienen un menor Los agitadores de bajo corte tienen un menor consumo de energ consumo de energí ía a una misma velocidad de a a una misma velocidad de agitaci agitació ón y/o dan un mayor bombeo. n y/o dan un mayor bombeo.
• • En En reacciones reacciones limitadas limitadas por por transferencia transferencia de de calor calor o o en en mezclado mezclado de de l lí íquidos quidos miscibles miscibles, un mayor , un mayor bombeo bombeo acorta acorta el el tiempo tiempo del del proceso proceso (i.e. se (i.e. se disminuye disminuye la la energ energí ía a el elé éctrica ctrica total total usada usada para para agitar agitar). ).
• • Los agitadores de bajo corte representan una Los agitadores de bajo corte representan una alternativa viable para el ahorro de energ alternativa viable para el ahorro de energí ía el a elé éctrica ctrica en algunos procesos de agitaci en algunos procesos de agitació ón industrial. n industrial.
Conclusiones Conclusiones
• Fasano, J. B., Bakker, A. and Penney, W.R. Advanced impeller geometry boosts liquid agitation. Advanced Liquid Agitation, Chemineer, USA. Reprinted with permission from Chemical Engineering, May 1999.
• Harnby, N., Edwards, M. F. and Nienow, A. W. (2001). Mixing in the Process Industries, Butterworth Heinemann, Oxford, UK.
• Oldshue, J. Y. Fluid Mixing Technology. McGrawHill Publications. New York, N.Y., USA, 1983. • Tatterson, G. and Calabrese, R. (eds.) (1989). Industrial Mixing Research Needs. AIChE, New York, USA.
Bibliograf Bibliografí ía a