Principios de Hidrostática, Sistemas de Bombeo y Dinámica de Fluidos en Ingeniería

1. El Manómetro y la Medición de Presión

Manómetro: Consiste en tubos en forma de U que se llenan con un fluido de densidad conocida e inmiscible con el fluido cuya presión se desea medir. Se fundamenta en el principio de la hidrostática, basado en la proporcionalidad existente entre la diferencia de presión en el sistema y el cambio de altura relacionado con la densidad de los fluidos en cuestión. Se utiliza habitualmente en conducciones para poder cuantificar la presión ejercida por un fluido a través de un sistema de tuberías.

2. Control del Caudal en Bombas Hidráulicas

Disminuir o doblar el caudal de una bomba:

• Para disminuirlo: Si la bomba entrega un caudal mayor al deseado, para que el caudal (Q) sea menor, implementamos un by-pass.
• Para aumentarlo: Se procede al cambio de la bomba por una que posea un rodete de mayor capacidad.

3. Potencia de Flujo y Parámetros de Agitación

Potencia de flujo y número: Representa la potencia necesaria para mover el impulsor; esta magnitud depende directamente del número de Reynolds del agitador. El número de flujo (Nq) se emplea específicamente para determinar el diámetro óptimo de la pala.

4. Patrones de Flujo y Función de los Tabiques Deflectores

Existen diversos patrones de flujo según la dinámica del sistema:

• Flujo axial o longitudinal: La circulación se produce desde la superficie en sentido descendente en el centro del depósito y desde la base en sentido ascendente en la zona próxima a la pared.
• Flujo radial: En este caso, el agitador impulsa el fluido hacia las paredes del recipiente, dividiéndose y retornando por las zonas superior e inferior.
• Flujo tangencial: Se caracteriza por un movimiento de rotación que sigue una trayectoria circular alrededor del eje.

¿Por qué se introducen tabiques deflectores? Un deflector es un elemento que evita la formación de torbellinos en determinados lugares de un cuerpo sometido a una corriente de fluidos. En Ingeniería Química, utilizamos tabiques deflectores para evitar que se forme el remolino al remover un líquido.

5. Criterios para el uso de Centrifugación frente a Sedimentación

Se opta por la centrifugación en lugar de una sedimentación en los siguientes escenarios:

• Cuando la densidad del líquido es muy parecida a la del sólido y las partículas sólidas no pueden descender por acción de la gravedad.
• Cuando los componentes no se pueden separar eficazmente mediante la simple acción de la gravedad.

6. Tiempo de Mezcla y Dinámica de Fluidos Miscibles

Definición de Tabiques Deflectores

Se define como tabique, guía, rejilla, reja u otro dispositivo similar construido o colocado en el agua, que actúa como un desvío con el objeto de producir una distribución más uniforme de las velocidades, absorber energía, guiar o agitar líquidos y controlar la formación de remolinos.

El Tiempo de Mezcla

El tiempo de mezcla es el tiempo necesario para alcanzar el grado de homogeneidad deseado. Es un parámetro difícil de medir y, en ocasiones, se determina de forma visual. Para sistemas geométricamente semejantes, el tiempo de mezclado es inversamente proporcional a la velocidad del agitador, siempre que el número de Reynolds (Re) sea elevado.