Análisis del comportamiento fluidodinámico de la suspensión bagazo de caña de azúcar-agua en tubos con mezcladores estáticos

Abstract

La hidrólisis enzimática de biomasa lignocelulósica es una tecnología promisoria para la obtención de glucosa y otros productos químicos de enorme importancia como el etanol. El diseño adecuado del sistema de reacción de hidrólisis enzimática a escala industrial requiere del conocimiento de la cinética de la reacción y de la fluidodinámica de la suspensión sólido-líquido. Este trabajo se enfoca en el estudio del comportamiento fluidodinámico y las propiedades de transporte de la suspensión bagazo de caña-agua en tubos con mezcladores estáticos internos. El objetivo es evaluar factores como la caída de presión por unidad de longitud, distribución de velocidad y distribución del esfuerzo de corte en el sistema de reacción. Se propone una tubería con deflectores angulares internos en la cual se varía el ángulo de separación ( = 0°, 90°, 120°, 180°) entre las aristas del deflector. La simulación se realizó con una herramienta de fluidodinámica computacional (CFD) conocida como ANSYS-CFX®, utilizando el modelo estándar - para describir la turbulencia. Los resultados de la simulación muestran que a menor mayor caída de presión (=0°: P/L=3,54x10-2 MPa, =90°: P/L=1,76x10-2 MPa, =120°: P/L=2,39x10-3 MPa, =180° P/L=1,28 x10-4 MPa). El esfuerzo de corte sigue la misma tendencia de la caída de presión, pero se necesitan datos de desactivación mecánica del complejo enzimático celulasa para evaluar su efecto en el sistema de reacción. El perfil de velocidad alrededor de los deflectores indica que para =0° y =90° hay retromezcla. La magnitud de la velocidad de la suspensión está dentro de los rangos recomendados por la literatura (1,0<v<2,5 m/s).