DINAMICA DEL LIQUIDO EN UN DISTRIBUIDOR DE FLUJO

Autor: Dr. Bernardo Hernández Morales
Modelado Físico de Procesos Metalúrgicos y de Materiales
Semestre 2009-1
Visualización de la dinámica del fluido en un distribuidor de colada continua
Guión de trabajo experimental
Información
El distribuidor de una máquina de colada continua es un reactor metalúrgico alimentado por acero
líquido proveniente de la olla, que a su vez alimenta a los moldes donde se lleva a cabo la
solidificación del acero. La función fundamental del distribuidor es garantizar una alimentación
constante de metal líquido, en condición estable, al sistema de solidificación.
En forma simple, el distribuidor es un recipiente que contiene metal líquido con una alimentación y
una descarga constantes de fluido. Sin embargo, durante la operación de la máquina de colada
continua, en el distribuidor se han observado regiones de ‘volumen muerto’. Esto es, regiones
donde existe fluido que permanece un largo periodo de tiempo antes de ser descargado. Este
problema promueve el enfriamiento estratificado del metal líquido y el arrastre de residuos no
metálicos hacia el interior del metal.
La evolución de la distribución de colorante en el interior de un contenedor permite visualizar los
patrones de flujo. Esta información complementa mediciones cuantitativas de, por ejemplo, calidad
del flujo, realizadas mediante pH. Puede aplicarse tanto para reactores batch como para reactores
continuos.
Objetivo
Determinar los patrones de flujo en un contenedor agitado mediante un plato agitador.
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Autor: Dr. Bernardo Hernández Morales
Materiales y equipo
•
50 mL de una disolución acuosa (35 g/L) de colorante vegetal (rojo 40) en agua
•
Agua
•
Jeringa de 5 mL
•
Modelo físico del distribuidor de colada continua
•
Videocámara
•
Tripié
•
Software para transferencia de video
•
PC
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Autor: Dr. Bernardo Hernández Morales
Procedimiento
1. Regula la entrada y la salida del agua al modelo físico a una razón de flujo de 25 L/min y
establece una altura de fluido de 7 cm en el interior del distribuidor
2. Coloca la videocámara de tal forma que el eje de la lente coincida con un vector normal a la
cara ancha del recipiente
3. Llena una jeringa con 5 mL de la disolución acuosa del colorante
4. Inicia la videograbación
5. Agrega rápidamente 5 mL de la disolución de colorante al sistema, introduciéndola a través
de la entrada del fluido 1
6. Observa el movimiento y la intensidad del colorante, en el interior del modelo físico del
distribuidor
7. Detén la videograbación cuando lo consideres adecuado
8. Vacía el agua del recipiente y límpialo
9. Obtén esta medición por duplicado
10. Repite este procedimiento para las diversas alturas que ensayaste en el guión “Calidad del
flujo en un modelo físico de un distribuidor de colada continua en función de la altura del
fluido”
11. Transfiere todos los videos producidos a una computadora, para su posterior análisis
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Asegúrate de conocer el tiempo en el que se inyectó el colorante al sistema.
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Autor: Dr. Bernardo Hernández Morales
Cuestionario
1. ¿Qué relación existe entre la altura del fluido en el interior del distribuidor y los flujos de
entrada y salida?
2. ¿El colorante se distribuyó homogéneamente en el fluido?
3. ¿Dónde se encuentran las regiones de ‘volumen muerto’?
4. ¿Cuánto tiempo se requiere para desalojar al colorante del sistema? ¿qué criterio utilizaste
para determinar este valor?
5. Después de introducir el colorante, ¿Cómo es la trayectoria de flujo del colorante
entre la entrada y la salida del distribuidor?
6. Explica los resultados cuantitativos de la calidad del flujo que obtuviste en el guión
“Calidad del flujo en un modelo físico de un distribuidor de colada continua en función de
la altura del fluido” con base a los resultados de la visualización del patrón de flujo para las
diversas alturas.
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