INSTITUTO POLITECNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica.

Tema: Unidad VI.- Mezcla de Slidos, Agitacin de lquidos.Asignatura: Preparacin y Transporte de MaterialesGrupo: 5av2Integrantes equipo #3:Omar SnchezArturo Gmez SuarezAlejandro Villanueva GamboaAdrin Martnez SnchezJulio Cesar Garca GarcaEmmanuel Ramos PrezDiego AlbertoIsrael Garrido Betanzos

INTRODUCCION.-En esta unidad comprenderemos el significado de mezcla, as como la clasificacin de cada una, dependiendo de los materiales as como el equipo que mejor se acople a cada una de ellas, en una operacin unitaria cuyo objetivo es tratar a dos o ms componentes de forma que cada unidad (partcula, molcula) de uno de los componentes contacte lo ms posible con la de los dems.Otra parte que se incluye en esta seccin es la agitacin de lquidos as como los fines y de igual manera el equipo necesario para cada mtodo, en la agitacin de lquidos miscibles o de slidos en lquidos se efecta con el objetivo de lograr una distribucin uniforme de los componentes entre s por medio del flujo.Es importante retomar este tema ya que es fundamental para cualquier proceso por el cual los materiales tienen que tener una preparacin o en su defecto ser transportado de un lugar a otro con las mejores condiciones.6.1 MEZCLAEl mezclado es una operacin universal en la industria. Las operaciones de mezclado se usan con una gran variedad de propsitos. Entre ellos se encuentra la homogenizacin de materiales, la transferencia de calor, la dispersin de gases en lquidos, etc. Entre las industrias que emplean ampliamente el mezclado destacan aquellas que manejan materiales viscosos y de reologa compleja. Algunas de las ms importantes son las industrias de polmeros, de alimentos, de fermentacin, farmacutica y de cosmticos.Unamezclaes un sistema material formado por dos o ms componentes unidos, pero no combinados qumicamente. En una mezcla no ocurre unareaccin qumicay cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades qumicas.La mezcla es la combinacin fsica de dos o mssustanciasque retienen sus identidades y que se mezclan pudiendo formar segn sea el caso aleaciones,soluciones,suspensionesycoloides.El mezclado es una operacin mecnica cuyo objetivo fundamental es conseguir la mxima interposicin entre varios componentes y una distribucin lo ms homognea posible de los mismos.Mezcla: ejemplos Mezcla de partculas slidas (mezcla de slidos pulverizados previamente). Suspensin de un slido insoluble en un lquido. Mezcla de lquidos miscibles. Dispersin de partculas en un medio semislido, (preparacin de pastas y cremas. Teora del MezcladoMezcla aleatoria: aquella en que la probabilidad de que una partcula de un determinado componente se encuentre en una muestra es proporcional al nmero de partculas del mismo en la mezcla total.Mezcla ordenada: aquella en que los constituyentes no son independientes unos de otros. Se dan entre slidos altamente cohesivos en los que uno de ellos acta como portador de las partculas del otro slido.

6.1.1 CLASIFICACION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE MEZCLASi los componentes de una mezcla no se pueden diferenciar a simple vista usando un microscopio, se dice que la mezcla es homognea. Sin embargo, si sus componentes se pueden distinguir se habla de que la mezcla es heterognea. As, una porcin de tierra es una mezcla heterognea.El criterio ptico es utilizado comnmente para clasificar las mezclas como homogneas o heterogneas. Este criterio se limita a la observacin a travs de una lupa o microscopio simple, que permite discriminar el tamao de las partculas de los componentes de las mezclas. Bajo este criterio se considera que:

1. Las mezclas heterogneasPresentan partculas que se pueden distinguir a simple vista, con una lupa o microscopio. El tamao de estas partculas es superior a 10-5 cm. Estas mezclas pueden ser de dos tipos: a) Las mezclas groseras, que tienen tamao de partculas muy grande, como es el caso del granito que tiene feldespato, mica y cuarzo bien diferenciables; y b) Las suspensiones, que tienen partculas ms pequeas que las mezclas groseras las cuales quedan suspendidas en un lquido por un tiempo y posteriormente precipitan, como es el caso de la mezcla de agua y arena.2. Las mezclas homogneasTienen partculas que no pueden diferenciarse a simple vista, con una lupa o microscopio. El tamao de estas partculas es inferior a 10-5 cm. Estas mezclas pueden ser de dos tipos: a) disoluciones, que contienen partculas menores de 10-8 cm; sus componentes se conocen como soluto y disolvente: el soluto se disuelve en el disolvente y se encuentra generalmente en menor proporcin; y b) Los coloides, que tienen partculas entre 10-7 y 10-5 cm; poseen una fase dispersante que es la disolvente y una fase dispersa que se disuelve.

Mezclas homogneasMezclas heterogneas

Soluciones: son mezclas homogneas formadas por un soluto y un solvente (el soluto se disuelve totalmente en el solvente). Este tipo de mezclas puede separarse en sus componentes por procedimientos fsicos. Ejemplo: agua y sal.

Suspensiones: son mezclas heterogneas cuyos componentes pueden verse a simple vista; es decir, se observan las diferentes fases fsicas que las componen. Sus componentes se separan por procedimientos mecnicos. Ejemplo: agua y arena.

Mezclas groseras: son aquellas en las que el tamao de sus partculas es exagerado y se observan a simple vista. Sus componentes se separan por procedimientos mecnicos. Ejemplo: piso de granito.

Tcnicas de separacin de los componentes de las mezclas

Procedimientos mecnicosProcedimientos fsicos

FiltracinDestilacin

TamizadoEvaporacin

DecantacinCristalizacin

LevigacinCromatografa

Imantacin

MEZCLAS Y SUSTANCIAS PURASSi colocas una porcin de agua pura y una porcin igual de agua salada a hervir bajo las mismas condiciones, podrs notar que el agua pura hierve ms rpido debido a que su punto de ebullicin es menor que el del agua salada. Si aumentas la concentracin de la sal en el agua salada, observars que el punto de ebullicin se elevar ms. Adems del punto de ebullicin, tambin vara la densidad y el punto de congelacin del agua salada: Cul de las dos tendr el punto de congelacin ms bajo? Lo anterior permite entender que el agua y la sal (cloruro de sodio) tienen propiedades constantes que permiten su caracterizacin e identificacin, a diferencia de la mezcla de agua salada, que vara sus propiedades en funcin de la concentracin de su soluto. -El agua salada es una mezcla, especficamente una disolucin. -El agua y la sal son sustancias puras.Las sustancias se unen fsicamente para formar diferentes mezclas sin alterar su naturaleza o identidad, ya que siempre se pueden recuperar con procedimientos adecuados.IMPUREZAS DE LAS SUSTANCIASAislar una sustancia de una mezcla sin que queden residuos de otras sustancias es una tarea a veces muy laboriosa y que requiere usar tcnicas que garanticen un alto grado de pureza. Para la eliminacin de sustancias extraas o impurezas, se usan algunas tcnicas, como la destilacin fraccionada, la cristalizacin y la cromatografa.En el laboratorio se usan muchas sustancias con un alto grado de pureza, como los reactivos para anlisis qumico. En las etiquetas de los envases de estas sustancias aparece una informacin acerca del grado de pureza; adems, se reportan tambin las impurezas presentes.Cuando una sustancia se separa y an contiene alto grado de impurezas se dice que la sustancia es impura, y esto puede detectar al hacer el estudio de las propiedades de la sustancia en particular.

6.1.2 EQUIPO PARA MEZCLAS SOLIDASLograr un buen mezclado de slidos particulares de diferente tamao y densidad es de suma importancia para muchas industrias. Las partculas que pueden fluir se segregan naturalmente.En la industria alimentaria el mezclado es utilizado frecuentemente para disminuir diferencias en propiedades de polvos como concentracin, color, textura, sabor, etc.

Mecanismos de mezcladoSe reconoce la existencia de tres mecanismos en el proceso de mezclado deslidos: Conveccin: Se produce cuando fracciones del sistema particulado total sontrasladadas a otra regin del espacio donde estn confinadas las mezclas. Se logra en equipos que agitan o rotan la mezcla. Difusin (no molecular): Un mezclado del tipo difusivo en slidos se refiere porejemplo al movimiento de partculas sobre superficies con una pendiente dada, slo migran por gravedad. Por esfuerzos de corte: se producen planos de deslizamiento entre distintasregiones de la muestra. Por ejemplo si la mezcla es muy cohesiva, es recomendable utilizar equipos con paletas que ejerzan esfuerzos de corte a la mezcla, en lugar de mezcladores tipo rotatorios.

6.1.3 MEZCLA EN LINEA DE LIQUIDOS

Los mezcladores en lnea realizan las funciones de disolucin y dispersin, de slidos en lquidos; y de emulsin, dilucin y mezcla de lquidos, que tambin son propias de los agitadores.

Mezclar en lnea supone numerosas ventajas, respecto al sistema clsico de mezcla por agitacin.

Frecuentemente los procesos industriales se encuentran con la necesidad de incorporar slidos pulverulentos, granulados o escamas a lquidos para lograr obtener un producto homogneo. El mezclador en lnea incorpora de forma instantnea todo tipo de slidos en venas lquidas, incluso disolventes.Podemos encontrar equipos como el siguiente:Mezclador, homogeneizados y dispersador compacto diseado para poder mezclar, disolver o dispersar slidos en lquidos de modo continuo. Conjunto para el mezclado de slidos y lquidos de gran produccin y efectividad.

Dicho equipo puede ser montado en una linea de produccin para triturar un solido y ser agregado despus a un liquido.Dentro de las emulsiones hay que distinguir entre sistemas simples (una sola sustancia) y compuestos (varias sustancias)los sistemas compuestos por dos fases, se hacen llamar sistemas dispersos en la que la fase dispersa, esta finamente distribuida en la otra fase dispersante.

Muchas emulsiones son de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos ms comunes de aceites encontrados en la vida diaria. Ejemplos de emulsiones incluyen lamantequillay lamargarina, lalechey crema, el expreso, lamayonesa, el lado foto sensitivo de lapelcula fotogrfica, elmagmay elaceite de corteusado enmetalurgia.

EmulsificadoraDispersin: Existen tres formas de dispersin: al dispersar gas en un lquido se debe alcanzar una transferencia de material lo ms alta posible. Ejemplos de aplicacin tpicos son hidrogenaciones o aireaciones de fermentadores.La dispersin de partculas slidas en un lquido se encuentra, por ejemplo, en la distribucin de pigmentos en pinturas de dispersin y barnices. La incorporacin de partculas slidas en lquidos es ms difcil cuanto ms finas son las partculas y cuanto mayor es la tensin de la superficiedel lquido.La dispersin de dos lquidos inmiscibles es necesaria, por ejemplo, en la polimerizacin o en la produccin de emulsiones.La dispersin se produce cuando las tensiones de cizallamiento turbulentas inducidas en las gotas mediante la microturbulencia provocan una deformacin suficiente de la gota como para contrarrestar el efecto estabilizador de la tensin interfacial, con lo que se consigue que la gota se rompa.

Dispersora en lnea

6.2 AGITACION

Agitacin: La agitacin se refiere a forzar un fluido por medios mecnicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

El agitador crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el lquido circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador.Contenido

Objetivos

Mezcla de dos lquidos miscibles (alcohol y agua)Disolucin de slidos en lquido (azcar y agua)Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento)Dispersin de un gas en un lquido (oxgeno en caldo de fermentacin)Dispersin de partculas finas en un lquidoDispersin de dos fases no miscibles (grasa en la leche)

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La agitacin permite la homogenizacin de los lquidos miscibles y agitar las partculas slidas en los lquidos. Las diferencias de temperatura o de concentracin se equilibran de manera ms eficiente durante la agitacin. Adems, la agitacin de los lquidos acelera los procesos de disolucin o aumenta la velocidad de las reacciones qumicas. La agitacin se utiliza en todas las reas de las industrias farmacutica y alimentaria, la biotecnologa, y donde se procesan y manufacturan productos qumicos.La agitacin clsica es un proceso adecuado de mezcla en ocasiones, cuando el flujo del lquido o un esfuerzo cortante bajo es suficiente para la aplicacin particular.

TIPOS DE FLUJO EN TANQUES AGITADOS

El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado, depende del tipo de rodete, de las caractersticas del fluido y del tamao y proporciones del tanque, placas deflectoras y agitador.

La velocidad del fluido en un punto del tanque tiene tres componentes y el tipo de flujo global en el mismo, depende de las variaciones de estas tres componentes de la velocidad, de un punto a otro. La primera componente de velocidad es radial y acta en direccin perpendicular al eje del rodete. La segunda es longitudinal y acta en direccin paralela al eje. La tercera es tangencial o rotacional, y acta en direccin tangencial a la trayectoria circular descrita por el rodete.

Para el caso corriente de un eje vertical, las componentes radial y tangencial estn en un plano horizontal y la componente longitudinal es vertical. Las componentes radial y longitudinal son tiles porque dan lugar al flujo necesario para que se produzca la mezcla. Cuando el eje es vertical y est dispuesto en el centro del tanque, la componente tangencial de velocidad es generalmente perjudicial para la mezcla.

El flujo tangencial sigue una trayectoria circular alrededor del eje y crea un vrtice en la superficie del lquido que debido a la circulacin en flujo laminar, da lugar a una estratificacin permanente en diferentes niveles, de substancias sin mezclar, sin que exista flujo longitudinal de un nivel a otro. Si estn presentes partculas slidas, las corrientes circulatorias tienden a lanzar las partculas contra la pared del tanque, debido a la fuerza centrfuga, desde donde caen acumulndose en la parte central del fondo del tanque. Por consiguiente en vez de mezcla, se produce la accin contraria.

En un tanque sin placas deflectoras, el flujo circulatorio es inducido por todos los tipos de rodete, tanto si el flujo es axial como radial. Si los remolinos son intensos, el tipo de flujo dentro del tanque es esencialmente el mismo, independientemente del diseo del rodete. Para velocidades de giro del rodete elevadas, la profundidad del vrtice puede ser tan grande que llegue al rodete mismo, dando lugar a que en el lquido se introduzca el gas que est encima de l, lo cual normalmente debe evitarse.

Formas de evitar remolinos durante la agitacin

Colocando el agitador fuera del eje central del tanque: En tanques pequeos se debe colocar el rodete separado del centro del tanque, de tal manera que el eje del agitador no coincida con el eje central del tanque. En tanques mayores el agitador puede montarse en forma lateral, con el eje en un plano horizontal, pero no en la direccin del radio.

Instalando placas deflectoras: Estas son placas verticales perpendiculares a la pared del tanque. En tanques pequeos son suficientes 4 placas deflectoras, para evitar remolinos y formacin de vrtice. El ancho de las placas no debe ser mayor que un doceavo del dimetro del tanque. Cuando se usan agitadores de hlice, el ancho de la placa puede ser de un octavo del dimetro del tanque. Si el eje del agitador est desplazado del centro o inclinado, no se necesitan placas deflectoras.

Cuando no se presentan remolinos, el tipo de flujo especfico depende del tipo de rodete:

Los agitadores de hlice impulsan el lquido hacia el fondo del tanque, desde donde la corriente se extiende subiendo por las paredes y retornando hacia la hlice. Se emplean cuando se desean intensas corrientes verticales, por ejemplo para mantener en suspensin partculas slidas pesadas. No se emplean cuando la viscosidad del lquido es superior a los 5.000 centipoises.

Los agitadores de paletas producen un flujo radial intenso en el plano prximo a las palas, pero prcticamente no dan lugar a corrientes verticales. Estos agitadores no son eficaces para mantener slidos en suspensin.

Los agitadores de turbina impulsan al lquido radialmente contra las paredes laterales del tanque, desde donde la corriente se divide, una parte fluye hacia arriba y otra parte hacia el fondo, retornando ambas al rodete. Por lo que producen dos corrientes de circulacin separadas. Dan excelentes resultados en la mezcla de lquidos que tienen aproximadamente la misma densidad relativa.

Deflectores o bafles

Cuando se emplean agitadores de aspas para agitar fluidos de baja viscosidad en tanques sin deflectores (o bafles) se genera un vrtice. La profundidad del vrtice crece con la velocidad hasta que eventualmente el vrtice pasa por el agitador.

La eficiencia del mezclado en un sistema con vrtice es usualmente menor que la correspondiente en el sistema sin ella. Para eliminar esta problemtica, comnmente se colocan cuatro deflectores al tanque con un ancho de 1/10 el dimetro del tanque.

Para lquidos de alta velocidad su misma resistencia natural a fluir amortigua la formacin del vrtice al grado que el ancho de los bafles puede reducirse a 1/20 del dimetro del tanque.

Para fluidos viscosos se recomienda colocar los deflectores a una distancia de la pared igual al ancho del deflector para evitar zonas estancadas detrs de estos.

Agitador magntico

Una barra agitando una solucin dispuesta sobre una parrilla calefactora con agitacin magntica. La perilla de la izquierda controla la velocidad de rotacin del agitador, la derecha controla la temperatura de calentamiento de la parrilla.

Un agitador magntico consiste de una pequea barra magntica (llamada barra de agitacin) la cual est normalmente cubierta por una capa de plstico (usualmente Tefln) y una placa debajo de la cual se tiene una magneto rotatoria o una serie de electro magnetosdispuestas en forma circular a fin de crear un campo magntico rotatorio. Es muy frecuente que tal placa tenga un arreglo de resistencias elctricas con la finalidad de dotarle de calor necesario para calentar algunas soluciones qumicas. Durante la operacin de un agitador magntico tpico, la barra magntica de agitacin(tambin llamada pulga, mosca, frijol o bala magntica) es deslizada dentro de un contenedor ya sea un matraz o vaso de precipitados -de vidrio borosilicato preferentemente- conteniendo algn lquido para agitarle. El contenedor es colocado encima de la placa en donde los campos magnticos o la magneto rotatoria ejercen su influencia sobre la magneto recubierta y propician su rotacin mecnica.

Ventajas

Los agitadores magnticos son preferidos en lugar de los de mecanismo de engranes debido a que son ms silenciosos, ms eficientes, y no tienen partes mviles que puedan romperse o desgastarse (simplemente la barra de agitacin en s). Debido a su pequeo tamao, la barra de agitacin es ms fcil de limpiar y esterilizar que otros aparatos de agitacin.Las agitadoras magnticas resuelven dos problemas mayores al usarse en lugar de los agitadores motorizados. Primero, los agitadores motorizados requieren el uso de lubricantes, los cuales pueden en un momento dado contaminar los reactivos. Segundo, en un agitador motorizado el sellar hermticamente la conexin mecnica rotatoria del agitador motorizado puede ser un problema en el caso de tratarse de un sistema cerrado, o por regulacin ambiental o por tratarse de un proceso en el cual debe haber ausencia de polvo, agua u oxgeno.

Desventajas

El agitador magntico tambin tiene sus desventajas, las limitadas dimensiones de la barra de agitacin significan que no puede ser utilizado ms que para experimentos a nivel laboratorio (en pequea escala o anlisis qumico). Adems los lquidos viscosos o suspensiones espesas, son muy difciles de agitar por este dispositivo, aunque existen algunos modelos con imanes especiales que consiguen el objetivo.

Imn del agitador

Cuatro barras magnticas de agitacin junto a una regla, para estimacin de tamao.)Un imn de agitador magntico o barra de agitacin es una pequea barra magntica o imn utilizado para remover una mezcla lquida o disolucin, cuando se coloca dentro de un recipiente dispuesto sobre un agitador magntico,1 por lo general en un laboratorio.

Funcionamiento

El movimiento circular de la barra imantada es impulsado por otro imn o conjunto de electroimanes (es decir, bobinas), ubicados debajo de la superficie sobre la que se apoya la vasija que contiene el lquido y que poseen un movimiento de rotacin, cuya velocidad se puede controlar.2 Puesto que el vidrio no afecta apreciablemente a un campo magntico (es transparente al magnetismo), y la mayora de reacciones qumicas tienen lugar en recipientes de vidrio (vasos de precipitados, matraces Erlenmeyer, etc.), estas barras de agitacin magntica funcionan bien en esos recipientes de vidrio.

Un imn o barra de agitacin mezclando una disolucin sobre un agitador magntico con placa calefactora.

Estructura

Estas barras imantadas suelen estar recubiertas de tefln, o con menos frecuencia de vidrio. Los revestimientos de vidrio se utilizan para metalesalcalinos lquidos (excepto leja, que corroe el vidrio), y disoluciones de metales alcalinos en amonaco. Ambas capas son qumicamente inertes y no contaminan ni reaccionan con la mezcla de reaccin que est en su interior.

Tienen forma de barra alargada con seccin octogonal, y con frecuencia circular, aunque existe una variedad de formas especiales para una agitacin ms eficiente. La mayora de las barras de agitacin tienen un reborde alrededor del centro (llamado anillo de pivote) sobre el que se apoyan al girar. Los ms pequeos slo miden unos pocos milmetros de largo y los ms grandes pueden tener una longitud de unos pocos centmetros.

Recuperador de imanes de agitador

Un recuperador de imanes de agitador est formado por un imn adherido al extremo de una varilla larga (generalmente recubierta con tefln), que se puede utilizar para capturar o recuperar la barra de agitacin del interior del recipiente.2

Conjunto de imanes o barras de agitacin de diferente tamao.

Un agitador magntico puede ser tan simple como un imn girando, debajo del recipiente que contiene la barra de agitacin. La mayora de agitadores magnticos hacen girar sus imanes con un motor elctrico, y algunos tambin tienen un elemento de calefaccin.Las barras de agitacin trabajan mejor con cantidades de lquido relativamente pequeos (unos pocos litros de volumen como mximo) que no sean muy viscosos. Para volmenes ms grandes o lquidos ms viscosos, suele ser necesaria alguna clase de agitacin mecnica.

Potencia consumida por el agitadorLas variables que pueden ser controladas y que influyen son: Dimensiones principales del tanque y del rodete: Dimetro del tanque (Dt) Dimetro del rodete (Da) Altura del lquido (h) Ancho de la placa deflectora (J) Distancia del fondo del tanque hasta el rodete (E) Dimensiones de las paletas Viscosidad () y densidad () del fluido Velocidad de giro del agitador (N)

Calculo de potenciaEl clculo de la potencia consumida se hace a travs de nmeros adimensionales, relacionando por medio de grficos el nmero de Reynolds y el nmero de Potencia.Estas graficas dependern de las caractersticas geomtricas del agitador y de si estn presentes o no, las placas deflectoras.

Donde:Np = N potenciaNre = N ReynoldsNfr = N de Froude

Numero de Reynolds =esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

Numero de Froude = esfuerzo de inercia / esfuerzo gravitacional

Numero de potencia = esfuerzo de frotamiento / esfuerzo de inercia

Esquema de una curva de potencia

6.2.1 FINES DE LA AGITACIONEl proceso de agitacin es uno de los ms importantes dentro de la industria qumica porque el xito de muchas operaciones industriales depende de una agitacin y mezcla eficaz. Sin embargo, debido a la complejidad de los fenmenos de transporte involucrados, es uno de los procesos ms difciles de analizar y caracterizar. As, hasta el momento, no existen correlaciones generales para configuraciones arbitrarias de agitacin que describan cantidades tiles como la velocidad de mezcla o el grado de homogeneidad alcanzada. Otra de las dificultades que aparece a la hora de caracterizar la mezcla y agitacin es la gran cantidad de sustancias (lquidos y slidos) que se pueden encontrar en la industria qumica. Por tanto, el diseo y la optimizacin de agitadores estn confiados en gran medida, a la experimentacinRecordemos, que agitar y mezclar no son lo mismo, Agitar se refiere a mover un fluido de manera que el flujo sea circular dentro de un recipiente formando vrtices, y el Mezclado involucra obtener una distribucin espacialmente homognea de dos o ms fases inicialmente separadas, una de ellas debe ser un fluido y la otra puede tan variado como otro fluido, partculas solidas o burbujas de gas.Entonces cual es el fin de la agitacin?. Bueno en la practica el diseo de la agitacin debe contemplar dos factores que son: Grado de homogeneidad y Tiempo de mezcla. Dado que el resultado de la mezcla nunca es perfecto, el grado de homogeneidad se hace depender de la calidad deseada en el producto final y para ello se establece una formula que no permite determinar que tan homognea es nuestra mezcla.

Slidos insolubles slidos en suspensin= * 100

Donde ambas cantidades se deben expresar en gramos, con esto podemos determinar que tan homognea es nuestra mezcla y tener un parmetro sobre que tan bueno es nuestro mtodo para agitar nuestras mezclas, lo que se traduce en menos perdidas de materias primas, menos prdidas monetarias y la optimizacin del producto a entregar.

6.2.2 EQUIPO PARA LA AGITACION DE LIQUIDOSPor lo regular se utilizan recipientes del tipo cilndrico (ya sean abiertos o cerrados), y un agitador mecnico, montado en un eje y accionado por un motor elctrico, tambin son utilizadas cajas de transferencia entre el agitador y el motor, para controlar las rpms.las proporciones del tanque varan ampliamente, todo depende de las necesidades del liquido o a las condiciones del problema.El fondo de dicho tanque debe ser del tipo redondo, esto para evitar que existan sedimentaciones, y para garantizar que todo el liquido dentro del tanque tenga una corriente fluida.

Esquema de un mezclador

Clasificacin de los agitadores:Los agitadores se clasifican en dos tipos que son: Impulsores de flujo axial, los cuales generan una corriente paralela al eje del impulsor. Impulsores de flujo radial, que son aquellos que generan una corriente de direccin radial tangencial.

Representacin del flujo axial y radial respectivamente.

Tipos de agitadores

Los tres tipos principales de agitadores utilizados en la industria son:

De Hlice Paletas Turbina

Cada uno de estos tipos comprende muchas variaciones y subtipos que no consideraremos aqu. En algunos casos tambin son tiles agitadores especiales, pero con los tres tipos antes citados se resuelven, quizs, el 95% de los problemas de agitacin de mezclas.

Agitadores del tipo hlice.Poseen elementos impulsores de hojas cortas (menos de del dimetro del tanque); es un agitador de flujo axial, que opera con una velocidad elevada (500 rpm) y se emplea para lquidos que son poco viscosos. Los agitadores de hlice ms pequeos, giran a toda la velocidad del motor. Las corrientes de flujo, que parten del agitador, se mueven a travs del lquido en una direccin determinada hasta que son desviadas por el fondo o las paredes del tanque. La columna de remolinos de lquido de elevada turbulencia, que parte del agitador, arrastra en su movimiento al lquido estancado, generando un efecto considerablemente mayor que el obtenido mediante una columna equivalente creada por una boquilla estacionaria. Las palas de la hlice cortan o friccionan vigorosamente el lquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los agitadores de hlice son eficaces para tanques de gran tamao.A continuacin mostramos el agitador ms comn llamada hlice marina. Estos agitadores son recomendables para corrientes de gran tamao. Usualmente en tanques de gran altura, se suelen disponer de dos o mas hlices sobre el mismo eje, moviendo el lquido en la misma direccin.

Agitador tipo paleta.Es un agitador radial, compuesto de paletas que giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque, impulsando al lquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical respecto del agitador, a menos que las paletas estn inclinadas. El nmero de paletas varia dependiendo de su complejidad, un agitador eficaz est formado por una paleta plana que gira sobre un eje vertical (empleado para problemas sencillos); mientras que para la mayora de casos, son corriente los agitadores formados por dos y 3 paletas.

Las corrientes de lquido que se originan se dirigen hacia la pared del tanque y despus siguen hacia arriba o hacia abajo. Las paletas tambin pueden adaptarse a la forma del fondo del tanque, de tal manera que en su movimiento rascan la superficie o pasan sobre ella con una holgura muy pequea. Estos agitadores son tiles cuando se desea evitar el depsito de slidos sobre una superficie de transmisin de calor, como ocurre en un tanque enchaquetado, pero no son buenos mezcladores.

En los agitadores industriales, las paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y 150 rpm, con una longitud del rodete aproximadamente de 50 al 80% del dimetro interior del tanque. La anchura de la paleta es de un sexto a un dcimo de su longitud. Hay que tomar en cuenta que a velocidades muy bajas, un agitador de paletas produce una agitacin suave, en un tanque sin placas deflectoras o cortacorrientes, las cuales son necesarias para velocidades elevadas; de lo contrario el lquido se mueve como un remolino que gira alrededor del tanque, con velocidad elevada pero con poco efecto de mezcla.

Por lo general producen una agitacin suave y no requieren de placas deflectoras o corta corrientes, las cuales son necesarias en velocidades elevadas.

Agitador de pala dentro de un mezclador

Agitadores de tipo pala

vista de corte superior

Agitadores de Turbina

Estn constituidos por un componente impulsor con ms de cuatro hojas, montadas sobre el mismo elemento y fijas a un eje rotatorio. Son eficaces para un amplio rango de viscosidades. Se usan por ejemplo para dispersar un gas en un liquido.La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de mltiples y cortas paletas, que giran con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del tanque. Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales.Pueden utilizarse para materiales bastante viscosos que los adecuados para hlices, aunque la potencia consumida es mucho mayor .El rodete puede ser abierto, semicerrado o cerrado. Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades; en lquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de lquido estancado. El agitador de turbina semiabierto, conocido como agitador de disco con aletas, se emplea para dispersar o disolver un gas en un lquido. El gas entra por la parte inferior del eje del rodete; las aletas lanzan las burbujas grandes y las rompen en muchas pequeas, con lo cual se aumenta grandemente el rea interfacial entre el gas y el lquido.La turbina Rushton es ideal para la fermentacin. Las paletas de hlices Rushton son planas y colocadas verticalmente a lo largo del eje de agitacin, produciendo un flujo radial unidireccional; por lo comn son utilizadas en la fermentacin de lneas celulares que requieren altas tasas de oxgeno tales como la levadura, bacterias y algunos hongos.

Agitadores tipo turbina

AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DE MONTAJE FIJO

Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicacin, y todo depende de los requisitos de su proceso. Los hay de acoplados directo, estos estn diseados para aplicaciones de baja viscosidad, o volumen pequeos, o aplicaciones en que se requiere trituracin del producto. Los agitadores de acoplado de engranaje (caja reductora), son eficientemente usados en productos con mas alta viscosidad oaplicaciones con un volumen mas elevado. Estos agitadores varan desde 1/4 a 5 caballos de fuerza (HP), y son disponibles con siete diferentes velocidades, y con una variedad de hlices. Estos agitadores son disponibles ya sea con motor elctrico, o motores de aire, as como tambin pueden ser equipados con variador de velocidades.

Ejemplos de tanques de tipo cerrado y abierto:

Problemas de aplicacin a mezclas:Problema 1.- para formar un cido de 70% de se parte de un cido al 20 % en peso que est a 5C y otro de 90% a 25C. Qu cantidades de cada acido se debern usar para formar 100 Kg del cido al 70% y a que temperatura se encontrara el producto?

Solucin:Balance general

Problema 2.- se tienen dos mezclas de metanolagua en recipientes separados. La primera mezcla contiene 40% en peso metanol, mientras que la segunda contiene 70% en peso. Si se combinan 200 kg de la primera mezcla con 150 kg de la segunda, Cul ser la masa y la concentracin de la mezcla?

Solucin:Balance total

Balance para el metanol:

Por lo tanto tenemos un 52.85% de metanolBalance para el agua:

Por lo tanto tenemos un 47.14% de Entran 165kg de agua y salen 165kg de agua.Entran 185kg de alcohol y salen 185kg de alcohol.

CUESTIONARIO:Mezcla1.- Describa como se lleva a cabo un proceso de mezclado? R = El mezclado es una operacin mecnica cuyo objetivo fundamental es conseguir la mxima interposicin entre varios componentes y una distribucin lo ms homognea posible de los mismos.2.- Al mezclar dos componentes en una solucion homogenea, existen cambios quimicos? (explique si es verdad)Unamezclaes un sistema material formado por dos o ms componentes unidos, pero no combinados qumicamente. En una mezcla no ocurre unareaccin qumicay cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades qumicas.Clasificacion de los tipos de mezcla3.- Mencione cuantos tipos de mezclas existen y describa brevemente como se diferencian entre siHomogeneas y heterogeneas, en las primeras el soluto se combina en su totalidad con el solventey en las segundas las particulas de ambos componentes se diferencias a simple vista y pueden separarse mecanicamente4.- El agua mezclada con sal se considera una mezcla pura o impura, ademas cual cree usted que hierva mas tarde? (explique porque)Equipos para mezclas solidas5.- Mencione los 3 mecanismos de mezclado: Conveccin: Se produce cuando fracciones del sistema particulado total sontrasladadas a otra regin del espacio donde estn confinadas las mezclas. Se logra en equipos que agitan o rotan la mezcla. Difusin (no molecular): Un mezclado del tipo difusivo en slidos se refiere porejemplo al movimiento de partculas sobre superficies con una pendiente dada, slo migran por gravedad. Por esfuerzos de corte: se producen planos de deslizamiento entre distintasregiones de la muestra. Por ejemplo si la mezcla es muy cohesiva, es recomendable utilizar equipos con paletas que ejerzan esfuerzos de corte a la mezcla, en lugar de mezcladores tipo rotatorios.

6.- A que mecanismo de mezclado corresponde un mezclador del tipo tambor rotativo (mezcladora de cemento)?Si bien tiene paletas internas que ejercen fuerza para el mezclado, este tiene un mezclado meramente difusivo, pues el mezclado es gracias a la gravedad y la construccin del mismo tambor.

Mezcla en linea de liquidos7.- que funcion hacen los mezcladores en linea ? Los mezcladores en lnea realizan las funciones de disolucin y dispersin, de slidos en lquidos; y de emulsin, dilucin y mezcla de lquidos, que tambin son propias de los agitadores.

8.- Comunmente de que estan hechas las emulsiones? (de un ejemplo)Muchas emulsiones son de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos ms comunes de aceites encontrados en la vida diaria. Ejemplos de emulsiones incluyen lamantequillay lamargarina, lalechey crema, el expreso, lamayonesa, el lado foto sensitivo de lapelcula fotogrfica, elmagmay elaceite de corteusado enmetalurgia.Agitacion9.- Defina que es la agitacinLa agitacin se refiere a forzar un fluido por medios mecnicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

El agitador crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el lquido circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador.

10.- Que se busca obtener de una agitacion?

Objetivos

Mezcla de dos lquidos miscibles (alcohol y agua)Disolucin de slidos en lquido (azcar y agua)Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento)Dispersin de un gas en un lquido (oxgeno en caldo de fermentacin)Dispersin de partculas finas en un lquidoDispersin de dos fases no miscibles (grasa en la leche)

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La agitacin permite la homogenizacin de los lquidos miscibles y agitar las partculas slidas en los lquidos.Fines de la agitacion11.- explique las diferencias entre agitar y mezclarAgitar se refiere a mover un fluido de manera que el flujo sea circular dentro de un recipiente formando vrtices, y el Mezclado involucra obtener una distribucin espacialmente homognea de dos o ms fases inicialmente separadas, una de ellas debe ser un fluido y la otra puede tan variado como otro fluido, partculas solidas o burbujas de gas.

12.- cual es la formula para determinar la homogeneidad de una mezcla?formula que nos permite determinar que tan homognea es nuestra mezcla.

Slidos insolubles slidos en suspensin= * 100equipo para la agitacion13.- Como se clasifican los agitadores, mencione como diferenciarlos.Los agitadores se clasifican en dos tipos que son: Impulsores de flujo axial, los cuales generan una corriente paralela al eje del impulsor. Impulsores de flujo radial, que son aquellos que generan una corriente de direccin radial tangencial.14.- Mencione los 3 tipos de agitadoresPalestas, helices y turbinas