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Agitación de fluidos Newtonianos gaseados

La potencia consumida por un sistema gaseado es considerablemente menor que un sistema no gaseado. A caudales bajos, el gas pasa por el impulsor sin dispersarse y el líquido fluye prácticamente sin ser perturbado por el gas. A medida que el caudal aumenta, una mayor cantidad de gas es capturada por los vórtices formados detrás de las paletas del impulsor y luego es dispersada. En este momento, el consumo de potencia del sistema gaseado comienza a disminuir con respecto al consumo del sistema sin gasear. El sistema de agitación se diseña generalmente para el procedimiento de esterilización donde el medio de fermentación usualmente está en una condición no gaseada.

El número de aireación, AE, la relación entre la velocidad superficial del gas y la velocidad en la punta del impulsor, define la intensidad de la aireación

 

Donde, FG es el caudal de gas (m3/s); DA es el diámetro del impulsor (m); n es la velocidad del impulsor (rev/s); nDA es la velocidad en la punta del impulsor (m/s).

En los cultivos de microorganismos miceliales se encuentra, por lo general, que las células sufren daño cuando la velocidad en la punta del impulsor es mayor a 5 m/s, (Lynd, 1989). La relación entre los consumos de potencia en un sistema gaseado y en el mismo sistema sin gasear, PG/P, varía entre 1,0 y 0,3. Wang et al. (1979), presentan la relación PG/P, en función del número de aireación, AE, para el impulsor de turbina de hojas planas

 

Michel y Miller (1962), desarrollaron la siguiente ecuación

 

Donde, K es una constante que depende de la geometría del sistema y del sistema de unidades empleado, FA es el caudal de gas (m3/s). Los intervalos de las variables físicas en los ensayos se consignan en la siguiente tabla

Variable Intervalo de valores
Viscosidad [kg/(m s)] 9.10-4 – 0,1
Densidad de la mezcla (kg/m3) 800 – 1650
Tensión superficial (N/m) 0,027 – 0,072
Potencia consumida por el sistema gaseado (W) 3,73 – 74,6
Volumen del líquido en el reactor (litros) 3,5 – 10,5