Resolucion del ejercicio 1 y 5 AGITACION 2023

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 
AGITACIÓN Y MEZCLA DE LÍQUIDOS 2016 
Ejercicio 1: 
Un tanque de agitación de 1,80 m de diámetro posee una turbina de 6 palas de 
0,60 m de diámetro situada a 0,60 m del fondo del tanque, instalada 
centralmente. El tanque se llena hasta una altura de 1,80 m, con una disolución 
de viscosidad de 15 cp y una densidad de 1,50 gr/cm3. La turbina opera con un 
motor de 1530 rpm y reductor de velocidad de relación 17/1. Si el tanque no 
tiene placas deflectoras, calcular: 
a) La potencia necesaria para el funcionamiento del mezclador suponiendo un 
rendimiento en la transmisión de potencia de 80%. Rta.= 0,8 CV 
b) La potencia necesaria para las mismas condiciones de operación con 4 palas 
deflectoras de ancho igual al 10% del diámetro del tanque. Rta = 4 CV 
c) Hacer un croquis del tanque con sus dimensiones. 
d) Determinar el Número de Flujo. 
Datos 
Tanque sin placas deflectoras Dt 1.8m 
Turbina de 6 palas planas Da 0.6m 
H 1.8m 
E 0.6m 
Propiedades de líquido  1500
kg
m
3
 
 15 10
2
poise 
v 1530rpm Motor 
Rred
17
1
 
a) Potencia necesaria para un rendimiento igual a a 80% 
Revoluciones a las que gira el impulsor 
N
v
2
 
n
N
Rred
 n 1.5
1
s
 
NRe > 300 
Régimen francamente turbulento 
NFr es importante NRe
 n Da
2


 NRe 5.4 10
4
 
 
NFr
n
2
Da
g
 NFr 0.138 
 Factores de Forma 
S1
Da
Dt
 S1 0.333 
S2
E
Da
 S2 1 
S6
H
Dt
 S6 1 
 a1.) Empleando la Fig. 9.13: Número de Potencia en función del NRe 
Se emplea la curva D (para tanques sin placas deflectoras) y a partir de: 
NP 1.05 
 
 a 1 
b 40 

a log NRe 
b
 
 0.093 
1hp 1.014 mhp 
mhp = CV 
P
NP NFr

 n
3
 Da
5
 
a
 
1mhp 0.986 hp 
P 621.696W P 0.834 hp P 0.845 mhp 
a2.) Empleando la Fig. 9.14: Función de Potencia frente al NRe 
 
Se emplea la curva B (para tanques sin placas deflectoras) y a partir de: 
 
 1.02 
a 1 
b 40 

a log NRe 
b
 
 
 0.093 
P
 NFr

 n
3
 Da
5
 
a
 
P 603.933W P 0.81 hp P 0.821 mhp 
b) La potencia necesaria para las mismas condiciones de operación con 4 
palas deflectoras de ancho igual al 10% del diámetro del tanque. 
J 0.1 Dt J 0.18m 
S5
J
Dt
 S5 0.1 
b1.) Empleando la Fig. 9.13: Número de Potencia en función del NRe 
 
Se emplea la curva A (para tanques con 4 placas deflectoras) y a partir de: 
NP 6.5 
P
NP n
3
 Da
5
 
a
 
P 3.198 10
3
 W P 4.289 hp P 4.349 mhp 
 
b2.) Empleando la Fig. 9.14: Función de Potencia frente al NRe 
 
Se emplea la curva A (para tanques con 4 placas deflectoras) y a partir de: 
 6 
P
 n
3
 Da
5
 
a
 
P 2.952 10
3
 W P 3.959 hp P 4.014 mhp 
b3.) Dado que NRe > 10.000, el NP es independiente del NRe y μ deja de ser 
importante, el flujo es totalmente turbulento y NP = KT 
 
NP 6.30 
P
NP n
3
 Da
5
 
a
 
P 3.1 10
3
 W 
P 4.157 hp 
P 4.215 mhp 
 
d) Número de flujo para una turbina de seis palas y W/Da = 1/5 es: 
Nq 1.3 
Ejercicio 2: 
Si se desea emplear el mezclador del primer ejemplo para mezclar un 
compuesto de goma látex que posee una viscosidad de 12000 cp y una 
densidad de 1120 kg/m3. Calcule la potencia necesaria. Rta. = 5,3 CV 
Ejercicio 3: 
Se dispone de un sistema de agitación compuesto por un tanque de 1,20 m de 
diámetro y 1,80 m de altura qe posee una hélice de 3 palas, paso 1:1 de 30 cm 
instalada centralmente y accionada por un motor eléctrico de 10 CV y 1000 rpm. 
La hélice está colocada a 30 cm del fondo del tanque y no posee placas 
deflectoras. El tanque se llena con un aceite vegetal con una viscosidad de 1000 
cp y una densidad de 750 kg/m3. hasta una altura igual a su diámetro. 
Determinar ¿si el motor es adecuado para accionar el agitador?. En caso de 
usar PD cuál sería la potencia requerida. 
Ejercicio 4: 
Un recipiente de 900 mm de diámetro y 1100 mm de altura, dotado con un 
agitador, está cargado hasta ¾ de su altura con aceite para cilindros (ρ = 930 
kg/m3, µ = 18·10-3 kg/m.s). ¿Qué potencia se necesitará para hacer funcionar 
un agitador de hélice de tres palas, cuyo diámetro es de 333,33 mm, con una 
frecuencia de rotación de 180 r.p.m.? 
Ejercicio 5: 
En un tanque agitado debe homogeneizarse un aceite vegetal a 25ºC de 
viscosidad igual a 27 cp y densidad de 0,920 g/cm3. El tanque de 121,5 cm de 
diámetro, se llena hasta una altura igual. Posee una hélice de 3 palas de paso 
cuadrado ubicada a 45 cm del fondo y de diámetro igual a 45 cm, accionada por 
un motor de 1500 rpm y 2 CV, acoplado a un reductor de relación de reducción 
3/1. El rendimiento total puede suponerse igual al 80%. Si el tanque no tiene 
placas deflectoras, determinar. 
a) Los factores de forma. 
b) El Número de Reynolds. 
c) El Número de Froude. 
d) Si el motor es adecuado para este agitador. 
Ejercicio 6: 
Un agitador de tipo ancla va usarse para agitar un fluido que tiene una viscosidad 
de 100 Pa.s y una densidad de 980 Kg/m3. El tamaño del recipiente es Dt = 0,90 
m y H = 0,90 m. Los rpm son de 50. Calcule la potencia Rta: 11HP 
 
Datos 
 100Pa s  980
kg
m
3
 Agitador tipo ancla 
Dt 0.9m 
v 50rpm 
H 0.9m 
El número de Potencia para un Agitador Simple tipo ANCLA si: 
 
Da/Dt = 0.90 ; W/Dt = 0.10 y E/Dt = 0.05 
 
Siendo NRe < 100 
 
NP = 215 (NRe) 
-0.955 
 
Entonces dado que: 
Da 0.9 Dt Da 0.81m 
W 0.1 Dt W 0.09m 
E 0.6m 
E 0.05 Dt 
N
v
2
 
n N n 0.833
1
s
 
NRe
 n Da
2


 NRe 5.358 
NRe < 100 
Régimen LAMINAR 
NP 215 NRe
0.955
 
NP 43.274 
P NP  n
3
 Da
5
 
P 8.557 10
3
 W P 11.476 hp P 11.635 mhp 
 
Ejercicio 7: 
En un tanque se instala un agitador de turbina de aspas planas que tiene seis 
aspas. El diámetro del tanque Dt mide 1,83m de diámetro de la turbina Da 
0,61m, Dt=H y el ancho W es 0,122m. el tanque tiene cuatro defleNúmero de 
ctores, todos ellos con un ancho J=0,15m. La turbina opera a 90 rpm y el líquido 
del tanque tiene una viscosidad de 10 cp y densidad de 929 kg/m3. Calcule: 
a) Número de potencia. 
b) Los kilowatts requeridos para el mezclador. 
c) Con las mismas condiciones (excepto que la solución tiene ahora una 
viscosidad de 100.000 cp), vuelva a calcular la potencia requerida en kW. 
d) Tiempo de mezclado. 
e) Calcular el tiempo de mezclado para un recipiente más pequeño con una 
proporción geométrica similar donde Dt es 0,30 m en vez dde 1,83 m. Haga esto 
para la misma potencia por unidad de volumen que se empleó en el ítem a). 
Ejercicio 8: 
Experimentando en una instalación piloto la formación de una emulsión hemos 
encontrado que el trabajo óptimo es cuando el pequeño agitador experimental 
trabaja a 220 r.p.m., sin cortacorrientes, consumiendo una potencia P1 = 1/10 
CV y siendo su L1 = 0,5 m ¿ Cómo será la instalación fabril, que suponemos 50 
veces mayor (para tratar un volumen de producto 50 veces mayor que en el 
piloto), si queremos que la operación se efectúe en el mismo tiempo?.Indicar las 
medidas a tomar cualitativa y cuantitativamente. Admítase régimen turbulento. 
Ejercicio 9: 
En un tanque de agitación hay que homogeneizar un líquido. El agitador 
empleado es de tipo palas planas. El tanque consta de 4 bafles. 
 Datos: volumen del fluido V=1,357 [m3] 
 densidad del líquido: ρL = 1100 [kg/m³] 
 viscosidad del líquido: μL = 0,2 [kg/ms] 
a) Calcula las dimensiones generales según DIN 28131 
 
 
b) Que potencia teórica hay que inducir para alcanzar un valor de revoluciones 
de 200 min 
c) Cual es el valor de la potencia necesaria cuando existe un rendimiento de η = 
0,65 
d) Calcular el tiempo de mezcla 
e) El caudal máximo que se puede introducir en el reactor sin riesgo de 
inundación es de qg,máx = 74,52 [m³/h].Para garantizar este valor se introduce 
un 80% del caudal máximo. Calcula la potencia necesaria. 
 
VALORES DE LAS CONSTANTES KL Y KT PARA TANQUES CON 4 PLACAS 
DEFLECTORAS (ANCHO DEL AGITADOR = 10 % DIÁMETRO DEL TANQUE) 
Estas constantes son necesarias a la hora de calcular la potencia que va a 
suministrar el agitador en los tanques empleados en los procesos de coagulación 
y floculación. 
 
 
Problema propuesto 
Ejercicio 10: 
Experimentando en una instalación piloto la formación de una emulsión hemos 
encontrado que el trabajo óptimo es cuando el pequeño agitador experimental 
trabaja a 220 r.p.m., sin cortacorrientes, consumiendo una potencia P1 = 1/10 
CV y siendo su L1 = 0,5 m ¿ Cómo será la instalación fabril, que suponemos 50 
veces mayor (para tratar un volumen de producto 50 veces mayor que en el 
piloto), si queremos que la operación se efectúe en el mismo tiempo?.Indicar las 
medidas a tomar cualitativa y cuantitativamente. Admítase régimen turbulento.