Análisis Numérico de la Hidrodinámica en Tanques Agitados a Través de Implementar una Turbina Rusthon

Abstract

En los últimos años, las investigaciones relacionadas con la agitación y mezclado de fluidos en tanques agitados han estado dirigidas hacia la caracterización de la turbulencia y al impacto de ésta sobre los resultados de los procesos. De esta forma, se ha encontrado que las variables que dependen de la energía turbulenta han sido relacionadas con el daño a las células, la dispersión de gas, el tiempo de agitación y mezclado, la ruptura de gotas, la cristalización y la floculación y coagulación. Debido a lo anterior, existe una gran área de oportunidad de investigación básica y aplicada, relacionada con los tanques agitados de la cual podrían surgir diseños alternativos, más eficientes económicamente para los diferentes procesos a introducir en la industria, partiendo del conocimiento básico de la hidrodinámica y la transferencia de masa en los sistemas de agitación [1]. En base a lo anterior, en este proyecto se estudian las características de la agitación del análisis numérico de un tanque agitado a través de la implementación de una turbina Rushton convencional en un tanque agitado sin placas deflectoras, el estudio se centra en el análisis hidrodinámico estructural que desarrolla un fluido newtoniano al ser agitado con un régimen de flujo laminar, con un número de Reynolds laminar de 𝑅𝑒=8.6. Para el análisis de lo anterior, se usó el método de Elemento Finito en Software comercial y se hizo uso de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, por sus siglas en inglés). Los resultados (mostrados mediante gráficas, mapas de velocidad y posición de las partículas) muestran que la agitación está gobernada principalmente por fenómenos de difusión más que por fenómenos convectivos.