Transferencia Transferencia de calor en tanques agitados Para tener una buena idea, lo mejor es tener muchas ideas. Linus Pauling Pauling.
OB()TI*O+ •
%amiliarizar al estudiante con los métodos de transferencia de calor en tanques con agitación.
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%ami %amili liar ariz izar ar al estud estudia iant nte e con con chaq chaque ueta tas s para para cale calent ntam amie ient nto o y agitación.
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Estudiar y aplicar las distintas ecuaciones de diseño para estos sistemas.
los los siste sistema mas s de enfr enfria iami mien ento to de
serp serpen entí tín n y tanq tanque ues s con con
Ing. Bárbara Miranda, Ph.D 1. INTROD!!I"N La gran gran mayoría mayoría de los proces procesos os indust industria riales les necesit necesitan an sistem sistemas as y equipos para calentamiento o enfri friamiento de los productos comp compre rendi ndido dos s en el proce proceso so de fabr fabric icac ación ión. . Esta Estas s oper operaci acion ones es se real realiz izan an medi median ante te inte interc rcam ambi biad ador ores es de calo calor r de tubo tubos s y cora coraza za, , intercambiadores de doble tubo y tanques con agitación equipados con serp serpen entin tines es o chaq chaque ueta tas. s. En el dise diseño ño de este este tipo tipo de equi equipo pos s se necesita necesita el conocimiento conocimiento previo de los coeficientes coeficientes de transferencia transferencia de calo calor, r, para para así así calc calcul ular ar las las dime dimens nsio ione nes s de los los apar aparat atos os de interés. En el caso específico de los tanques con agitación equipados con con serpe serpent ntin ines es, , se neces necesit ita a el cono conoci cimie mient nto o del del coef coefici icien ente te de película para estimar la longitud del tubo del serpentín para obtener las condiciones del fluido a tratar.
#gitaci$n % &e'clado uchas operaciones de procesos dependen para su é!ito de la agitación y el mezclado efectivo de fluidos. "unque confundidos a menudo, la agitación agitación y el mezclado no son sinónimos. sinónimos. La agitación agitación se refiere refiere al movi movimi mien ento to indu induci cido do de un mate materi rial al de una una mane manera ra espe especi cifi fica cada da, , usualmente en un patrón circular dentro de alg#n tipo de contenedor. $
El mezclado es la distribución al azar dentro y a través de una en otra, de dos o m&s fases inicialmente separadas '(ivera, )**+. Los líquidos se someten a agitación y mezclado para un n#mero de propósitos, dependiendo de los ob-etivos del paso de procesamiento. Estos propósitos incluyen suspensión de partículas sólidas, mezclado de líquidos miscibles, dispersión de un gas en un líquido en forma de burbu-as pequeñas, promover la transferencia de calor entre un líquido y un serpentín o chaqueta. Los líquidos se agitan en alguna clase de tanque o recipiente, usualmente de forma cilíndrica y con un e-e vertical. La parte superior del recipiente puede estar abierta al aire o cerrada. Las proporciones del tanque varían ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitación. obre el e-e se monta un impulsor, el e-e es movido por el motor, algunas veces conectado directamente al e-e pero m&s a menudo conectado a él, a través de una ca-a reductora que disminuye la velocidad. /ambién se incluyen a menudo accesorios como líneas de entrada y salida, serpentines, chaquetas y pozos para termómetros u otros aparatos de medición de temperatura '(ivera, )**+. Los impulsores se dividen en dos clases0 los que generan corrientes paralelas al e-e del impulsor y los que generan corrientes en dirección radial. Los primeros se llaman impulsores de flu-o a!ial, los segundos impulsores de flu-o radial (1ldshue, $2+3. Los tres tipos principales de impulsores son hélices, paletas y turbinas. 4ada tipo incluye muchas variaciones y subtipos. 5na hélice es un impulsor de flu-o a!ial, de alta velocidad para líquidos de viscosidad ba-a, las m&s comunes son las hélices marinas est&ndar de tres aspas6 para propósitos especiales se usan hélices con cuatro aspas, dentadas y de otros diseños. Las paletas giran a velocidades lentas o moderadas, empu-an el líquido radial y tangencialmente, son comunes las paletas de dos y cuatro ho-as, las ho-as pueden ser rectas o inclinadas. Las turbinas se aseme-an a las paletas, las aspas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales, las corrientes principales son radiales y tangenciales, son efectivas sobre un &mbito muy grande de viscosidades 'Ed7ard, )**8.
Transferencia de calor La transferencia de calor 'o calor es la energía en tr&nsito debido a una diferencia de temperaturas. El proceso se llama convección si la transferencia de calor ocurre entre una superficie y un fluido en movimiento que se encuentran a distintas temperaturas. La convección libre o natural ocurre cuando el movimiento del fluido no se complementa por agitación mec&nica. 9ero cuando el fluido se agita mec&nicamente, el calor se transfiere por convección forzada . La
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convección tanto libre como forzada ocurren a diferentes velocidades, la #ltima es la m&s r&pida y por lo tanto, la m&s com#n ':ncropera ;
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La ecuación '$ es la ecuación de enfriamiento de >e7ton.
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En operaciones con tanques agitados, el calor puede agregarse o removerse del fluido de proceso por contacto con una superficie de calentamiento o enfriamiento. La configuración de esta superficie influencia la tasa de transferencia de calor. Entre las configuraciones disponibles se encuentran a la chaqueta del tanque que puede cubrir solo los lados, o ambos lados y el fondo del tanque6 b la configuración de serpentín helicoidal que envuelve uno o m&s bobinas de tubo montadas coa!ialmente al e-e del agitador y c los tubos verticales que sirven para doble propósito, como superficie de transferencia de calor y como deflectores para el tanque '
8
a /anque con chaqueta
b /anque con serpentín
-igura 1. 4alentamiento en tanques agitados . IN*)+TI/#!I"N ).$ ecanismos de transferencia de calor involucrados en tanques agitados con calentamiento 'convección, conducción, etc. ).) /ipos de sistemas empleados para calentamiento y enfriamiento en tanques con agitación mec&nica. ).3 9rocesos por lotes y continuos en tanques agitados con calentamiento. ).8 #mero de 5nidades de /ransferencia '>5/.
0. R)+T#DO+ Cer guía /:C o /:CE, seg#n corresponda.
2. DI+!+I"N Cer guía /:C o /:CE, seg#n corresponda.
3. )4IPO )5P)RIM)NT# Cer guía /:C o /:CE, seg#n corresponda.
6. PRO!)DIMI)NTO )5P)RIM)NT# Cer guía /:C o /:CE, seg#n corresponda.
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