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PRÁCTICA 4. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA NECESARIA PARA
LA AGITACIÓN DE FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS EN
REACTORES CON Y SIN AIREACIÓN

OBJETIVOS


Identificar si un fluido es newtoniano o no newtoniano.



Determinar el efecto sobre el consumo de potencia de diferentes factores como: tipo de fluido
(newtoniano y no newtoniano), propiedades del fluido (viscosidad y densidad),geometría del
reactor (tipo y número de impulsor, presencia y ausencia de mamparas), velocidad de agitación
y flujo de aireación.



Obtener y comparar los valores experimentales de potencia sin aireación (P EO) y con aireación
(PEg) con los valores de potencia teóricos para reactores sin aireación (mediante el uso de
correlaciones entre el NRE y el NP) y para reactores con aireación(mediante las correlaciones
entre la relación Pg/P0 y el Na).

INTRODUCCIÓN
En los reactores biológicos, la agitación juega un papel determinante en el proceso. Su principal
función es mantener a los microorganismos en suspensión, además de brindar una buena
homogeneización del medio de cultivo. También permite proveer a los microorganismos del
oxígeno necesario para su metabolismo. Por logeneral, la agitación se realiza mediante
dispositivos mecánicos que implican cierto consumo de potencia. Durante la fermentación, el
crecimiento microbiano provoca cambios en la composición del medio de cultivo y en su
viscosidad. En consecuencia, se presenta una variación en la potencia requerida para agitar el
sistema. El aumento en la potencia se relaciona directamente con la cantidad deenergía requerida
para la agitación, haciendo de este factor un costo de operación adicional.
Generalmente, la potencia requerida o consumida por un sistema se determina mediante el uso
correlaciones entre números adimensionales, como el número de Reynolds (N RE) y el número
potencia (NP). La forma de calcular estos números adimensionales depende de si el fluido es o
newtoniano. El cálculo delnúmero de potencia para fluidos newtonianos y no newtonianos
importante también en el escalamiento de los bioprocesos.

de
de
no
es

La aireación tiene un efecto importante sobre el consumo de potencia en un sistema. Cuando se
introduce aire a un medio líquido previamente agitado, se presenta una reducción inmediata en los
requerimientos de potencia para su agitación. Esta disminucióndependerá principalmente del tipo
de impulsor empleado y de la cantidad de aire introducida al sistema.
El consumo de potencia con fluidos newtonianos, bajo condiciones aireadas, se puede calcular
mediante el uso de correlaciones entre números adimensionales, como el número de potencia (N P),
la relación Pg/P0 (donde Pg es la potencia absorbida por el sistema aireado y P0 la potencia
absorbida porel sistema sin aireación) y el número de aireación (N a). También se pueden utilizar
correlaciones como la de Mitchel y Miller para estimar el consumo de potencia con fluidos no
newtonianos en sistemas aireados.

MATERIAL
MATERIAL

REACTIVOS

1 vaso de precipitados de 2 L

Solución (2L) de Sacarosa grado industrial (600 g/L)

1 espátula

Solución (2L) de Cloruro de sodio gradoindustrial
(150 y 300 g/L)

1 vaso de precipitados de 600 mL

Solución (2L) de Carboximetilcelulosa (2 y 6 g/L)

1 vaso de precipitados de 50 mL

Solución (2L) de almidón (45 g/L)

1 pipeta de 1 mL

Agua destilada

1 probeta de 1 L

EQUIPO

1 embudo grande

1 reactor con medidor de corriente y voltaje

1 matraz Erlenmeyer de 2 L

1 viscosímetro

Papel seda

1 agitadormagnético

1 piceta

1 parrilla de agitación
2 amperímetros por reactor

PROCEDIMIENTO1
I. Preparación de fluidos
1. Preparar 2 L de las siguientes soluciones (una solución por equipo):
a. Cloruro de sodio en concentraciones de 150 g/L y 300 g/L
b. Sacarosa en concentración de 600 g/L
c.

Carboximetilcelulosa en concentraciones de 2 g/L y de 6 g/L

d. Solución de almidón en polvo...