UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

OPERACIONES UNITARIAS (403)

Práctica:

Agitación y mezcla

Alumno:

Wiston Harrinson Veliz Quinto

Catedrática:

Ing. Mariana Navarro

Curso:

4º “C”

Año Lectivo:

2014 - 2015

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INDICE.

RESUMEN……………………………………………………………………………………………………………………..3

OBJETIVO……………………………………………………………………………………………………………………..3

MARCO TEORICO…………………………………………………………………………………………………………..3-8

CUESTIONARIO……………………………………………………………………………………………………………..9

PROCEDIMIENTOS…………………………………………………………………………………………………………10

CALCULOS…………………………………………………………………………………………………………………10-13

ANLISIS DE RESULTADOS………………………………………………………………………………………………..13

CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………………………………13

RECOMENDACIONES………………………………………………………………………………………………………13

BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………………………………………..13

ANEXOS………………………………………………………………………………………………………………………………………14

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TEMA: AGITACION Y MEZCLA.

RESUMEN DEL RECONOCIMIENTO.

Antes de iniciar la práctica la ingeniera nos hizo saber el reconocimiento del equipo que vamos a utilizar y conocer su funcionamiento, además teníamos que decidir qué tipo de mezcla íbamos a realizar, después de escoger el tema procedemos a realizar la práctica y al concluir tomamos los datos que obtuvimos para luego realizar los cálculos de la potencia del tanque.

OBJETIVO

Realizar una práctica a través de la obtención de productos químicos Ecológicos con el fin de poner en marcha el equipo de agitación y mezcla.

Establecer las diferencias entre agitación y mezcla.

Caracterizar el equipo utilizado durante la práctica.

MARCO TEORICO

AGITACION

La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

Clases de Agitadores

Los agitadores se dividen en

Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor que se denominan impulsores de flujo axial;

Y aquellos que generan corrientes en dirección radial tangencial que se llaman impulsores de flujo radial.

Tipos de agitadores

Los tres tipos principales de agitadores son:

Paletas Turbina Hélice

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AGITADORES DE PALETA O PALA:

Consiste en una hoja plana sujeta a un eje rotatorio, el flujo de líquido tiene una componente radial grande en el plano de la pala y también un gran componente rotacional. Los agitadores de pala sencillos producen una acción de mezcla suave.

AGITADORES DE TURBINA: Están constituidos por un componente impulsor con más de cuatro hojas, montadas sobre el mismo elemento y fijas a un eje rotatorio. Los agitadores de turbina se pueden utilizar para procesar numerosos materiales.

Agitadores de turbina típicosLos 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.

AGITADORES DE HÉLICE

Las hélices no son muy efectivas si van montadas sobre ejes verticales situados en el centro del depósito de mezcla. Tanto la componente radial como la longitudinal contribuyen, generalmente, a la mezcla, pero no siempre la componente rotatoria. La velocidad de flujo creada, en un depósito, por un mezclador de hélice tiene tres componentes:

Una componente radial que actúa en dirección perpendicular al eje.

Una componente longitudinal que actúa paralelamente al eje.

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Una componente rotatoria que actúa en dirección tangencial al círculo de rotación del eje.

TIPOS DE FLUJO EN TANQUES AGITADOS

El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado, depende del tipo de rodete, de las características del fluido y del tamaño 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.

FORMAS DE EVITAR REMOLINOS

Colocando el agitador fuera del eje central del tanque En tanques pequeños 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 dirección del radio.

Instalando placas deflectoras Estas son placas verticales perpendiculares a la pared del tanque. En tanques pequeños son suficientes 4 placas deflectoras, para evitar remolinos y formación de vórtice. El ancho de las placas no debe ser mayor que un doceavo del diámetro del tanque. Cuando se usan agitadores de hélice, el ancho de la placa puede ser de un octavo del diámetro del tanque.

DEFLECTORES O BAFLES

Se emplean agitadores de aspas para agitar fluidos de baja viscosidad en tanques sin deflectores (o bafles) se genera un vórtice. La profundidad del vórtice crece con la velocidad hasta que eventualmente el vórtice pasa por el agitador. La eficiencia del mezclado en un sistema con vórtice es usualmente menor que la correspondiente en el sistema sin ella. Para eliminar esta problemática, comúnmente se colocan cuatro deflectores al tanque con un ancho de 1/10 el diámetro del tanque.

Factores que afectan el mezclado de tenso activos

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pH Temperatura

MEZCLA

El mezclado es una operación unitaria de ingeniería química que consiste en integrar, reunir, incorporar, juntar, combinar dos o más substancias con el fin de obtener un producto o subproducto debido a que la mayoría de los procesos de transferencia de masa requiere del mezclado de corriente de fluidos o la separación de uno de ellos

Características a considerar

Físicas

Estructura del sólido. Forma cristalina. Granulometría. Friabilidad y dureza. Volumen aparente y Volumen real. Comportamiento reológico. Electricidad estática. Humedad. Estabilidad de la mezcla

Estabilidad de la mezcla

Comportamiento del producto frente a la humedad Punto eutéctico. Punto de fusión muy bajo. Capacidad de oxidación. Capacidad de hidrólisis. Capacidad de reacción química entre sólidos. Dispersión granulométrica de la mezcla.

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Chorro de fluido

Los gases a causa de su baja viscosidad, su gran transferencia molecular y turbulencia se mezclan fácilmente a través del movimiento diferencial de los fluidos o de la inyección de una corriente en otra la mezcla intensiva de gases, es una práctica común la inyección de una corriente a velocidad sónica dentro de un segundo gas estancado o de baja velocidad. Esto requiere una presión absoluta en el gas móvil de aproximadamente el doble de la cámara de mezcla.

Placa de Orificio

Otro de los dispositivos empleados para provocar la agitación de gases y líquidos no viscosos es una reducción o una válvula parcialmente cerrada dentro de un tubo o canal de flujo. Esto induce la turbulencia y la recirculación, de manera parecida al chorro de fluido descrito antes. Para lograr una mezcla moderada o intensa, la relación del orificio con respecto a los diámetros del tubo estará en el intervalo de 0.5 a 0.2. Esto crea una caída de presión de 0.05 a 0.3 bar en las tuberías de líquidos. La turbulencia creada por un orificio es capaz de dispersar un líquido no miscible dentro de otro.

Mezclador sin movimiento

Los mezcladores sin movimiento son dispositivos ingeniosos de tuberías que pueden subdividir y volver a combinar los filamentos de líquidos viscosos, suspensiones o pastas. El mezclador es una serie de aspas de metal o elementos similares insertados dentro de una sección de tubería. Cada uno de los elementos divide el fluido, lo hace girar lo entrega al segmento siguiente, el cual lo subdivide y lo mezcla aún más. De dos a veinte de estos pasos son suficientes para mezclar por completo inclusive materiales de alta viscosidad. La caída de presión es baja, sólo aproximadamente mayor que la de la tubería simple. La caída de presión típica de un mezclador sin movimiento, se encuentra generalmente dentro del intervalo de 0.01 bar para la mayoría de los líquidos, incrementándose aproximadamente a 1 bar.

Los mezcladores sin movimiento fueron desarrollados para la mezcla de líquidos viscosos bajo condiciones donde no es necesaria o no se desea la turbulencia. A causa del capital, mantenimiento y costo de operación bajos, se han vuelto muy populares en otra clase de aplicaciones; éstas incluyen el mejoramiento de la transferencia de calor (especialmente para flujos demasiado viscosos), la mezcla de gases, la suspensión líquido-líquido, la dispersión líquido-gas y otras aplicaciones.

Bomba o mezclador de línea con agitación

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Los agitadores que dependen del movimiento relativo de los fluidos están limitados en versatilidad y en duración del contacto. Para vencer estas desventajas, se puede aplicar energía mecánica directamente a través diferentes dispositivos. El más simple es una bomba centrífuga; puede ser instalada directamente en la tubería para mezcla, dispersión no emulsificación. Para la agitación dentro de un recipiente se puede instalar una bomba o un soplador en un circuito externo de tubería que retire líquido o gas del tanque y lo vuelve a inyectar a través de una tobera. Instalada directamente dentro de la tubería, la bomba se comporta un poco como un orificio o como un mezclador sin movimiento, excepto que los mezcladores de bomba necesitan energía adicional de movimiento. Un recipiente con una bomba o un soplador instalado tiene la agitación característica de un chorro de fluido o de un rociador, dependiendo del diseño de la tobera de reinyección.

EmulsificaciónLas emulsiones son suspensiones de líquidos no miscibles en las cuales las gotas dispersas (de 1 a 1.5 μm de diámetro) son demasiado pequeñas para chocar y separarse. Para crear una emulsión se emplean agitadores axiales con una gran energía específica y aspas de alta velocidad.Ocasionalmente se emplea un tubo de circulación forzada con agitadores del tipo propela. Este es un forro cilíndrico abierto por los extremos y sumergido alrededor del impulsor que fuerza a todo el líquido que circula para que pase a través de la zona de mezcla de gran corte, cerca de las aspas de la propela.

MATERIALES UTILIZADOS

Agua Texapon

EQUIPOS UTILIZADOS

Mezclador de paletas y deflectores. Tacómetro. Viscosímetro de Stormer.

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CUESTIONARIO¿Qué factores intervienen en el proceso de mezclado?

¬ Tamaño de partículas¬ Densidad de las sustancias.¬ Formación de cargas eléctricas.¬ Forma y rugosidad de las partículas.¬ Proporción de los componentes de la mezcla.

Diferencia entre agitación y mezcla

Mezcla: es una distribución de 2 o más componentes inicialmente separados y son miscibles.

Agitación: es el movimiento inducido de un material que se da dentro de contenedores.

¿Qué parámetros se debe considerar para diseñar un sistema de mezclado?

Diámetro del impulsor

Altura del líquido Número de bafles Diámetro del tanque Espesor de bafles Posición del impulsor

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PROCEDIMIENTO

Medir las dimensiones del tanque tanto el diámetro del tanque, su diámetro del agitador y su altura desde el fondo del tanque hasta la paleta.

Luego procedemos a realizar los cálculos respectivos para obtener la cantidad de agua que se debe colocar dándonos 7.32 L y realizamos la práctica en nuestro caso es Shampoo colocando todos los materiales que vamos a usar, por no tener todo solo agregamos agua y ½ kilo de Texapon y encendemos el equipo con la finalidad de agitar.

Esperamos un cierto tiempo para que se mezcle, luego vamos a tomar una muestra de lo agitado y lo enviamos al viscosímetro de Stormer donde observamos que tan viscoso esta nuestra muestra, luego se coloca un peso inicial (100g) y se suelta el seguro y se va añadiendo peso y se repite el proceso por lo menos 6 veces.

RESULTADOS

DATOS DE LA PRÁCTICA

Diámetro del tanque: 36.5 cm

Diámetro del Agitador: 14 cm

h= 7 cm

CALCULOS

A= ᴨ4(36.5 cm) ²= 1046.35 cm²

V= 1046.35 cm²* 7 cm

V= 7324 cm³1m ³

(100) ³= 7.32 L

Diámetro del tanque: 36.5 cm

H= 7 cm

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NUMERO DE REYNOLDS

Datos: 14 cm

N= 80.66 revseg

∗60 seg

1min=4839.60

revmin

Ρ= 1.03 gcm ³

Ų= 2500 centipoise*1 poise

100centipoise= 25 poise

Ų= 25 g

cm∗seg*60 seg1min

= 1500 g

cm∗min

NRe= Da ²∗N∗ρ

ų

NRe=(14 )2∗(4836.60)(1.03)

1500=651.34

Lectura de a y b en tabla

Datos

D´= Da= 14 cm

Dt= 36.5 cm

Zi= 10.81

Zl=42.8 cm

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1.DtD´

= 36.514cm

= 2.607

2.Ziρ

=42.814cm

= 3.057

3.ZLρ

= 10.8114cm

= 0.9721

Esto me indica en la tabla que corresponde al tipo de Impeler #2 por tanto a y b equivalen

a= 2.3

b= 18

Lectura de Npo en la figura 20.28 con NRe y la curva #2, Npo= 0.47

Pero para flujos turbulentos el NFr, afecta la Agitación.

m= (a−logNre)

b

m=(2.3−log(651.34))

18

m= -0.028

NFr= N ²∗DaGc

NFr= (8.06 rev

seg) ²∗(14 cm)

980cmseg ²

Nfr=0.93

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NPo

(NFr)m= 0.48

NPr= 0.48*0.93−0.028

NPr=0.4809

P= NPo*N³*Da5*ρ

P= 0.47*(80.66)³*(0.14m)5*1030Kgcm ³

P= 13663.12 Kgseg

∗m ²

seg ²

P= 13663.12

Jseg

∗1hp

746Jseg

P= 18.31 hp

ANALISIS RESULTADOS

La potencia fue de 18,31 hp , esto me indica que voy a necesitar esta potencia

para que mi fluido a mezclar contenga las características deseadas.

CONCLUSIONES

La agitación y mezcla van de la mano y para cada producto hay que evaluar una serie de características las mismas que van a permitir un producto de calidad.

RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar un estudio profundo acerca de materiales y diseño en cuanto al tipo de fluido que se desee mezclar.

BIBLIOGRAFIA

http://procesosbio.wikispaces.com/Deflectores http://es.slideshare.net/sussyvi/agitacion-y-mezclado-11259499

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LIBRO DE OPERACIONES UNITARIAS-Mc CABE

ANEXOS.

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