Simulación dinámica computacional en tanques agitados de fondo cónico con turbina Rushton y de palas inclinadas

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 %.