Simulación dinámica computacional en tanques agitados de fondo cónico con turbina Rushton y de palas inclinadas
Computational fluid dynamics simulation in cone-bottom stirred tanks with a Rushton and pitchedblade turbines
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Dinámica de Fluidos Computacional
modelos de turbulencia
número de potencia
turbina Rushton
impulsor axial
Reynolds
RSM
optimización
procesos
Stirred tanks
Computational Fluid Dynamics
turbulence models
power number
Rushton turbine
axial impeller
Reynolds
RSM
optimization
processes
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Contenido principal del artículo
Resumen
La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD en inglés) es una herramienta de uso frecuente
para la optimización y mejora de procesos. En este trabajo se utilizó la simulación CFD para
analizar la potencia más apropiada en sistemas agitados con tres diferentes tipos de conos
en el fondo del tanque y con dos tipos de impulsores: turbina de 4 palas inclinadas a 45°
(impulsor axial) y turbina Rushton estándar (impulsor radial). La simulación se realizó en un
tanque agitado con un diámetro de 27 cm y se analizó diferentes proporciones del diámetro
y altura del cono. Además, se evaluaron 4 velocidades de giro (50, 100, 300 y 600 rpm) para
describir el estado de transición a turbulento. Se utilizó el modelo de esfuerzo de Reynolds
(RSM en inglés) con un sistema de referencia móvil. Los resultados de este estudio indican
que hay disminución de la potencia con el impulsor de tipo axial a bajos números de Reynolds
mientras que para el impulsor de tipo radial se presenta un aumento en los valores de potencia
cuando se incluye el cono dentro del tanque. Al incrementar el número de Reynolds se tiene
un incremento exponencial de la potencia-volumen de cada impulsor. Además, la inclusión
de un impulsor de 4 palas inclinadas en un régimen entre laminar y transición evidencia un
ahorro significativo en el consumo de potencia y para regímenes turbulentos la inclusión de
geometrías en el fondo del tanque afecta el consumo de potencia. Finalmente, los resultados
son validados utilizando datos experimentales y muestran que las desviaciones absolutas son
menores al 4 %.
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Referencias (VER)
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