Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín (Jun 1997)
Metodología para el Escalamiento de Agitadores Mecánicos Utilizados en Procesos con Fluidos No-Newtonianos
Abstract
Se determinó experimentalmente la tasa promedia de cortante (TCP) generada por dos rotores utilizados para el desmucilaginado mecánico del café en Colombia: El CENICAFE III y El COLMECANO. Los valores experimentales de TCP fueron comparados con datos estimados con un modelo teórico obtenido asumiendo que el campo de flujo generado por el rotor se asemeja al flujo tipo Couette (TCP) y un modelo propuesto por Oliveros (1993,1995). Se utilizó la prueba de X^2 (con 5% de significancia) para comparar los valores experimentales y teóricos y se observó que hay diferencias entre ellos. A partir del modelo TCP se obtuvo una expresión semiteórica para estimar la TCP generada por el rotor COLMECANO con alta con fiabilidad (r^2 = 0.982). A una misma velocidad de rotación el agitador COLMECANO genera mayores valores de TCP que el rotor CENICAFE 1/1. luego debe generar mayores tasas de desmucilaginado. La potencia requerida para agitar suspensiones de café en baba-mucílago+agua adicionada (1 L/kg de cps). en el rango de 300 a l. 200 rpm, utilizando los rotores CENICAFE III y COLMECANO, fué medida experimentalmente y estimada teóricamente con dos modelos: el modelo propuesto por Oliveros (1993.1995) Y un modelo obtenido asumiendo que el campo de flujo generado por los rotores es del tipo Couette (modelo pc). Los valores experimentales y estimados fueron comparados por medio de la prueba de X^2 (al 5% de significancia) observándose diferencias entre ellos. Mediante un análisis de regresión lineal simple aplicado a los valores obtenidos con el modelo pe se obtuvo una expresión semi-teórica la cual permite estimar con alta confiabilidad la potencia para agitar las suspensiones de café en baba-mucílago+agua (r^2 = 0,982) con el rotor COLMECANO. A una misma velocidad de rotación, el rotor COLMECANO requiere menos potencia que el CENICAFE III para agitar suspensiones de café en baba-mucílago+agua (1 litro de agua/kg de cps). Se utilizó el concepto del valor Co del proceso de desmucilaginado mecánico como criterio de escalamiento, propuesto por Oliveros (1993), en el cual se establece que el producto TCP*t (t es el tiempo de tratamiento) es un parámetro adimensional relacionado con el porcentaje de remoción de mucílago (para remover el 95% del mucílago en café variedad Colombia el valor Co es 11 .595) . Con base en este criterio y las expresiones para estimar la TCP y la potencia se escaló el agitador COLMECANO para 600, 1.000 y 2.000 kg de cereza/h, operando por tandas. La potencia teórica para operar en forma continua se estimó adaptando para desmucilaginadores el modelo propuesto por Bruin et al (1978) para extrusores. La potencia a instalar en los equipos para las diferentes capacidades se obtuvo considerando las pérdidas por disipación viscosa (13%) y en la transmisión de potencia (10%). La metodología propuesta en este estudio para el escalamiento de los agitadores COLMECANO permite dimensionar los desmucilaginadores, definir las condiciones de operación para obtener obtener un rendimiento específico y estimar la potencia requerida con buena confiabilidad.
