Flujo en el interior de un tanque vertical modificando el ángulode inclinación de la flecha de agitación

Resumen

Este trabajo versa sobre el comportamiento del flujo de un fluido newtoniano contenido en un tanque cilíndrico vertical cerrado que es originado por la rotación de una flecha que está inclinada a 0°, 15° y 30° respecto al eje del recipiente, y que tiene montado un impulsor de flujo axial, con tres álabes rectos inclinados 30° respecto al eje de la flecha. Las ecuaciones gobernantes del fenómeno son las de Navier-Stokes en coordenadas polares cilíndricas. La metodología y el método numérico propuestos permitieron obtener los campos del vector velocidad (V"⃑) y el comportamiento de la velocidad radial (u) y axial (w). Los campos de velocidad de los tres sistemas mostraron que se componen de dos flujos circulatorios ubicados en la parte inferior y superior del impulsor y que van cambiando su núcleo conforme el eje de rotación incrementa su ángulo de inclinación. Al comparar las magnitudes promedio positivas de la velocidad de los arreglos con eje inclinado a 15° y 30°, respecto al de 0°, y para los puntos de análisis, se encontró que el de 15° tuvo un incremento del +35.71%. Para la componente de velocidad radial (u), también se obtuvo una mejora en el arreglo de 15° de inclinación con un incremento del valor promedio máximo negativo del 66.80%. Los análisis anteriores muestran que el impulsor de flujo axial con eje de rotación inclinado a 15° contribuyó mayormente a mejorar el movimiento del fluido en el interior del depósito. Los resultados pueden emplearse para fortalecer el diseño de los tanques de mezclado para uso en la industria alimentaria, cosmética, petroquímica, etc. Aunque deberán considerarse los cambios específicos al tipo de sustancia, relaciones geométricas y números de Reynolds.