Ensayo de Agitadores y Mezcladores

Materia: Procesos de separación 1.

Tema: Agitación y Mezclado.

Ensayo: 2

Alumno: Diego Jesús Pineda Sánchez.

Nombre del Profesor: Ing. José Luis cabrera Pérez.

Tlaxco, Tlaxcala a 04 de octubre del 2016

Introducción: Teniendo en cuenta lo esencial que es para cualquier profesional los diversos conceptos de la industria, se ha realizado la siguiente recopilacion de datos sobre agitacion y mezcla de liquidos. Los agitadopres son usados en operaciones para calentamiento de fluidos alimenticios, muy comun en la industria de los alimentos en operaciones como: escaldado, cocido y esterilizacion. El proceso de agitacion es uno de los mas importantes dentro de la industria de los alimentos por que el éxito de muchas operaciones industriales depende de una agitacion y mezcla eficaz. Sin embargo, debido a la complejidad de los fenomenos de transporte involucrados, es uno de los procesos mas dificiles de analizar y caracterizar. Las insdustrias agroalimenticias que fabrican productos estebilizados mediante tratamientos termicos estan sufriendo en los ultimos años importantes cambios. El mezclado es una operación universal en la industria. Las operaciones de mezclado se usan con una gran variedad de propósitos. Entre ellos se encuentra la homogenización de materiales, la transferencia de calor, la dispersión de gases en líquidos, etc. Entre las industrias que emplean ampliamente el mezclado destacan aquellas que manejan materiales viscosos y de reología compleja. Algunas de las más importantes son las industrias de polímeros, de alimentos, de fermentación, farmacéutica y de cosméticos. A pesar de que las operaciones de mezclado se usan rutinariamente en la industria, su manejo es prácticamente empírico, en parte debido a que casi ningún programa curricular de ingeniería aborda la tecnología de mezclado. Este aspecto es aprendido frecuentemente de los fabricantes de equipo y en ocasiones impide tener un panorama crítico y general del tema. Mejorar la eficiencia de las operaciones de mezclado en un proceso puede conducir a mejoras substanciales en la productividad y/o calidad del producto final. Es frecuente que las condiciones de una operación de mezclado puedan mejorarse sin grandes cambios al proceso y permitirle a una empresa, ahorrar o emplear sus recursos de manera más eficiente. Con esto podemos entender que la agitacion es un proceso muy importante en diferentesn tipos de industrias como ya se a presentado anteriormente, y que con el paso del tiempo a evolucionado como es que se emplean ambos procesos, sus mejoras y en que ramas de la industria podemios implementarlo. Pero no solo abarca el tema de lo que es cada uno de estos procesos, ya que esa informacion nos arroja mas apartedos a analizar, como el la potencia que se necesita en cada tipo de proceso, ya que en cada uno de ellos necesitamos cubrir diferentes necesidades, no solo la agitacion como tal, si no que tambien hay que cubrir el tipo de potencia que va a necesitar nuestro preceso, el indice de mezclado de los diferentes procesos que tenemos em la industria. Y una parte muy importante es el cononcer un metodo adecuado de selección del equipo de mezclado, ya que no podemos implementar el mismo equipo en todos nuestros procesos, para poder determinar esta parte se necesita analizafr el objetico del analizado, el tipo de tranajo a realizar, las caracteristicas de las sustancias que vamos a mezclar, etc.

Desarrollo:

 Agitación y mezclado: La agitación hace referencia a la acción de forzar un líquido a tener movimiento por medio de un proceso mecánico dentro de un recipiente, esto con los objetivos de:      

Mezcla de dos líquidos miscibles (ej.: alcohol y agua) Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua) Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento) Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación) Dispersión de partículas finas en un líquido Dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche)

Por lo general el equipo consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado o abierto), y un agitador mecánico, montado en un eje y accionado por un motor eléctrico. El agitador crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el líquido circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador. El mezclado es una distribución al azar de dos a mas fases inicialmente separadas. Tanto la agitación como el mezclado de los líquidos es de las operaciones más comunes de procesos químicos y de industrias afines; es de importancia fundamental en la industria minera, petrolera, de alimentos, química, farmacéutica, de pulpa y papel por mencionar algunos. Este proceso es de agitación es uno de los más importantes dentro de la industria química, porque los éxitos de muchas operaciones industriales dependen de una agitación y mezcla eficaz.

 Agitadores y mezcladores. Los agitadores se dividen en:  

Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor que se denominan impulsores de flujo axial. Aquellos que generan corrientes en dirección radial, tangencial que se llaman impulsores de flujo radial.

Flujo axial (A)

Flujo radial (B)

Los agitadores se distinguen según: 

El tipo de flujo que generan en el material mezclado.



Las aplicaciones que dependen de la velocidad.



Los diferentes diseños para diferentes viscosidades.

Y se clasifican en los diferentes tipos: 

Agitador de paleta:

Para problemas sencillos, un agitador eficaz está formado por una paleta plana, que gira sobre un eje vertical. Las paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque, impulsando al líquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical respecto del agitador. Estos agitadores son útiles cuando se desea evitar el depósito de sólidos sobre una superficie de transmisión de calor, como ocurre en un tanque enchaquetado, pero no son buenos mezcladores. Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y 150 rpm. A velocidades muy bajas, un agitador de paletas produce una agitación suave, en un tanque sin placas deflectoras o cortacorrientes, las cuales son necesarias para velocidades elevadas. De lo contrario el líquido se mueve como un remolino que gira alrededor del tanque, con velocidad elevada, pero con poco efecto de mezcla.



Agitador de hélice.

Un agitador de hélice, es un agitador de flujo axial, que opera con velocidad elevada y se emplea para líquidos pocos viscosos. Las corrientes de flujo, que parten del agitador, se mueven a través del líquido en una dirección determinada hasta que son desviadas por el fondo o las paredes del tanque. Las palas de la hélice cortan o friccionan vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los agitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño. Para tanques extraordinariamente grandes, del orden de 1500m3 se han utilizado agitadores múltiples, con entradas laterales al tanque. El diámetro de los agitadores de hélice, raramente es mayor de 45 cm, independientemente del tamaño del tanque. En tanques de gran altura, pueden disponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo el líquido generalmente en la misma dirección. A veces dos agitadores operan en sentido opuesto creando una zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido entre ellos.



Agitador de turbina:

Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades; en líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquido estancado. En las proximidades del rodete existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las

corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz. La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples 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. El rodete puede ser abierto, semi-cerrado o cerrado. El diámetro del rodete es menor que en el caso de agitadores de paletas, siendo del orden del 30 al 50% del diámetro del tanque. El agitador de turbina semi-abierto, conocido como agitador de disco con aletas, se emplea para dispersar o disolver un gas en un líquido.



Agitador de áncora:

Corriente tangencial, alta tasa de cizallamiento en la zona marginal, pocas precipitaciones en la pared del recipiente. Se usa para velocidades bajas. Reacciones de polímeros, distribución homogénea de fracciones minerales en los fluidos. Agitador ideal para fluidos de una viscosidad entre media y alta.



Agitador universal:

Agitadores con amplia plataforma para la agitación de muy diferentes recipientes como: Matraces Erlenmeyer, Vasos de Precipitados, Cajas Petri, Geles, Bolsas de Sangre, Placas, Bandejas, Botellas, etc. Funcionamiento continúo y eficiente, estos equipos

cuentan con una gran estabilidad y es muy sencillo su funcionamiento. Muy utilizados en Hospitales, Laboratorios Clínicos y Universidades. Superficie antideslizante que ofrece una buena estabilidad. Ideales para Agitar o mezclar de manera eficiente líquidos o sustancias para análisis en el Laboratorio

Los tipos de mezcladores son los siguientes: En la posterior tabla nos muestra de manera muy general y descriptiva lo que son los tipos de mezcladores, las características que posee cada uno y por último la clase que hay en cada tipo. Tipos de mezcladores

Características

Clases

Mezcladores de flujos o corrientes

Se introducen los materiales por medio de una bomba y la mezcla se produce por interferencia de sus flujos corrientes. Solo se emplean en los sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos miscibles.

- Mezcladores de Chorro - Inyectores - Mezcladores de columnas con orificios o de turbulencia - Sistemas de circulación mixta - Bombas centrífugas - Torres rellenas y de rociado

Mezcladores de paletas o brazos

Consisten de una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente. De esta manera el

- Mezcladores de brazos rectos o de paletas en forma de remos - Mezclador de rastrillo - Paletas con lengüetas o dedos

material mezclado es empujado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular.

fijos intercalados - Paletas corredizas - Cubetas giratorias con paletas excéntricas - Paletas de doble movimiento - Paletas de movimiento planetario - Batidor o emulsificador - Agitador con elevador por aire - Amasador

Mezcladores helicoidales

de

hélices

o

Mezcladores de turbinas o de impulsos centrífugos

Proporcionan un medio poco costoso, sencillo y compacto, para mezclar materiales en un gran número de casos. Su acción mezcladora se deriva de que sus aletas helicoidales al girar empujan constantemente hacia delante. Realiza la mezcla de varios productos en polvo entre sí o granulares. Por su construcción y su sistema de funcionamiento estas máquinas tienen varias ventajas sobre otro tipo de mezcladoras, por tener una rapidez de maniobra, obteniéndose un perfecto mezclado final.

- Hélices como dispositivos para mezclar gases

Contiene una o varias bombas centrífugas trabajando en un recipiente casi sin contrapresión el material entra en el impulsor axialmente por su abertura central. La turbina puede llevar una corona directriz con paletas curvas fijas (difusores) que desvían esas corrientes tangenciales hasta

- Soplante de turbina o ventilador centrífugo

- Hélice con ejes vertical - Hélice descentrada y con su eje inclinado penetrando por arriba - Hélice al costado del recipiente - Hélice en un tubo de aspiración

- Mezclador Sencillo de turbina - Mezclador de turbina con paletas directrices fijas

hacerlas radiales.

- Turbo dispersador - Absorbedor turbogas

Varios tipos diversos.

- Mezclador de Tambor: - El molino coloidal - El Homogeneizador - Votator - Mezclador de conos giratorios

 Selección de equipo de mezclado: Para enbarcarnos en este tema devemos comenzar por saber lo que necesitamos cubrir en cuestion de informacion. Como su nombre no los indica, necesitamos saber que tipo de equipo de agitacion o mezclado vamos a ocupar en nuestro proceso. Para esto necesitamos cubrir un listado de las necesidades de puntos Clave para la Selección de Mezcladora y Diseño del Agitador: 1. Confirmar el proceso requerido. 2. Al escoger el modelo, es mejor hacer referencia de la información de prueba piloto del equipo de laboratorio. 3. Enlistar las condiciones requeridas, como la inflamabilidad y explosividad, vacío, resistencia a la corrosión, resistencia a alta temperatura y otras condiciones. El equipo de selección satisface los requisitos de proceso y condiciones. 4.Determinar la productividad deseada y rendimiento. La elección del equipo satisface los requisitos de producción y salida. 5.Confirmar las necesidades especiales de la estructura del aparato y el tratamiento de superficie de acuerdo con los requisitos de producción higiénica. 6. Escoja un mezclador con un método de selección para circunstancias imprevistas y procesos complejos. 7. El equipo de instalación, el espacio ocupado, la configuración hidroeléctrica y la capacidad instalada deberán unificarse con la distribución de la planta. 8. La compra del equipo, el cobro de instalación, el costo de operación, los gastos de mantenimiento y el costo de la devaluación deben ser estimados.

 Potencia del agitador: Para que el proceso de agitación sea eficaz, el volumen del fluido agitado debe ser capaz de llegar hasta las partes más lejanas del estanque, donde la velocidad de circulación no es el único factor importante, sino que la turbulencia del fluido puede llegar a determinar la eficacia de la operación. La turbulencia es una consecuencia de que las corrientes estén adecuadamente dirigidas y que logren generar grandes gradientes de velocidad en el líquido. Todos estos parámetros consumen energía y por lo tanto es de gran importancia conocer la potencia consumida con el fin de cumplir a cabalidad los objetivos deseados. Se puede conocer la potencia consumida por el agitador a través de números adimensionales, relacionando por medio de gráficos el número de Reynolds y el número de potencia. Estos gráficos van a depender de las características geométricas del agitador y de la presencia o no de placas deflectoras.

 Indice de mezclado: Este es un parámetro que se utiliza para caracterizar el grado de mezcla alcanzado, es decir el grado de homogeneidad. Estos parámetros deben cumplir ciertas condiciones las cuales son: 1. Numero de muestras elevado y representativo. 2. Escala de muestreo adecuada al uso posterior. 3. Las tomas de muestras no deben provocar segregación de los componentes. Algo muy importante para el buen mezclado de las sustancias es seguir adecuadamente las etapas de mezclado. Para poder tener un índice de mezclado tenemos 4 diferentes maneras de mezclado: 1. Poole. 2. Lacey. 3. Ashton y Valentin 4. Blender eficciency.

Conclusión: El tema de la agitacion y mezclado, es un tema muy amplio en la industrai ya que es uno de los principales procesos por los cuales se llevan a cabo diversas reacciones en diferentes procesos. Por eso mismo es de suma importancia el conocer las propiedades de un sistema de agitacion y mezclado, esto para saber que tipo de opereacion vamos a tener que llevar a cabo, esto se va a realizar dependiendo de las necesidades que necesitemos v¿cubrir. Conociendo esos temas podemos pasar lo siguiente que es la clasificacon de los tipos de mezcladores y agitadores, en esta parte nosotros conocems la amplia gama que se maneja en la industria con respecto a este tema. Ya que estamos de acuerdo que no podemos utilizar el mismo agitador para un procesio alimentico y un proceso de produccion de pintura, ya que ambos procesos tienen diferente objetivos a realizar, difenretes materiales a utilizar, las reacciones que vamos a obtener, etc. Y por ultimo, ya conociemdose toda esta informacion podempos pasar al siguiente punto que, que es el determinar que potencia vamos a utilizar en un mezlcado y el indice de mezclado con el que vamos a trabajer. Bibliografía. http://www.topmixermachine.com.es/mixer-selection.html Nevers, N. d. (2006). Mecánica De Fluidos para Ingenieros Químicos. Mexico, D.F.: CECSA. Slideshare. (20 de Mayo de 2014). Recuperado el 04 de Octubre de 2016, de http://es.slideshare.net/neverlookback17/indice-de-mezcla Scribd. (s.f.). Recuperado el 03 de Octubre de 2016, de https://es.scribd.com/doc/92725330/Agitacion-y-mezclado