INSTITUTO TECNOLOGICO DE MERIDA

DEPARTAMENTO DE QUIMICA, BIOQUIMICA Y AMBIENTAL.

OPERACIONES UNITARIAS 1 .

DEFINICIÓN,CLASIFICASIÓN Y APLICACIÓN DE

MEZCLADO DE SÓLIDOS Y AGITACIÓN

INTEGRANTES: MILCA ALVAREZ LÓPEZ MARTIN FIGUEROA CHAN MIRIAM MARTINEZ HERNANEZ PAOLA POLANCO PALOMO

Aunque con frecuencia tienden a confundirse, agitación y mezcla no

son lo mismo.

Agitación: Se refiere al movimiento inducido de una material en

forma específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro

de

Mezcla: Es una distribución al azar de dos o más fases

inicialmente separadas. El termino mezcla o mezclado se aplica a

una gran variedad de operaciones que difieren ampliamente en el

grado de homogeneidad del material mezclado.

INTRODUCCIÓN

Es una operación unitaria fundamental en casi todos los procesos

químicos, en la que interactúan entre si dos o mas componentes

separados para alcanzar una mezcla más o menos uniforme.

Una vez que uno de los materiales este distribuido al azar en el otro

se puede decir que la mezcla esta completa.

MEZCLADO DE SÓLIDOS

MATERIALES QUE PUEDEN SER MEZCLADOS

LÍQUIDOS DE MUY BAJA VISCOSIDAD. MEZCLA DE SOLIDOS Y PASTAS.

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Características a considerar•Físicas

• Friabilidad y dureza.• Volumen aparente y

Volumen real.• Comportamiento

reológico.• Humedad.• Estabilidad de la

mezcla

• Comportamiento del producto frente a la humedad.

• Punto de fusión muy bajo.

• Capacidad de oxidación.

• Capacidad de hidrólisis.

• Capacidad de reacción química entre sólidos.

Propiedades a considerar de la mezcla:

TAMAÑO DE LA PARTICULAIdealmente todas las partículas a mezclar deben tener un mismo tamaño de partícula, por lo tanto éstas se deben moler y tamizar antes de mezclar.

• Existen partículas de diámetro promedio menor a 100µM que poseen poco flujo y dificultan el mezclado.

FORMA DE PARTICULA

El mezclado puede alterar la forma por erosión y fragmentación produciendo partículas de forma irregular. Esto haciendo que la forma sea la variable más crítica que afecte las características de flujo y el grado de mezclado.

Existiendo las formas esféricas y ovaladas que fluyen más fácilmente.

DENSIDAD

• Cuando hay grandes diferencias de densidades de los componentes de la mezcla se producirá segregación, a pesar de que todas las partículas sean del mismo tamaño.

• Las partículas más densas se deslizan y caen en el fondo.

FUERZAS ELECTROSTATICAS

Es un factor muy importante generado en materiales no conductores de electricidad. El mezclado de dos materiales con igual carga provoca una fuerza de repulsión que conduce a la segregación y a la adherencia de uno de los materiales en las paredes del equipo. Los compuestos orgánicos tienden a acumular mayor carga electrostática, esta se puede disminuir con la adición de agentes tensoactivos.

TIPOS DE MEZCLADO.

MEZCLADO ÓPTIMO.

• Para optimizar la operación de mezclado, deben utilizarse sustancias cuyo tamaño de partícula sea lo más parecido posible.

• Para obtener un grado óptimo de mezcla, las sustancias que se deseen mezclar deben mostrar grados de movilidad similares. Si no lo tienen, se favorece la segregación de las sustancias de la mezcla.

CLASIFICACION DE LOS MEZCLADORES

1. Mezcladores móviles: Se basan en el mecanismo de volcamiento del material causado por la rotación del recipiente y fuerza de la gravedad

• Mezclado difusivo suave.• Útil para materiales friables.

CLASIFICACION DE LOS MEZCLADORES…

2. Mezcladores estáticos con agitación interna:• Se de en difusión y convección.• No es válido para materiales friables.• Para la mezcla o amasadura de pastas espesas o

plásticas.• Este mecanismo se utiliza para cargas muy grandes de

pastas aguadas de sedimentación lenta, como la lechada de cemento y la pulpa de papel.

CLASIFICACION DE LOS MEZCLADORES…

3. Mezcladores estáticos sin agitación interna:• Mezclado convectivo.• Grandes volúmenes.• Materiales poco cohesivos.• Alimentación de otros equipos.

AGITACIÓN

La agitación es una operación unitaria y refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

OBJETIVOS DE LA AGITACIÓN

Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua) Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua) Mejorar la transferencia de calor (ej.,en calentamiento

o enfriamiento) Dispersión de un gas en un líquido (ej.,oxígeno en

caldo de fermentación) Dispersión de partículas finas en un líquido Dispersión de dos fases no miscibles (ej.,grasa en la

leche)

• Consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado o abierto), y un agitador mecánico, montado en un eje y accionado por un motor eléctrico.

• Las proporciones del tanque varían ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitación.

• El fondo del tanque debe ser redondeado, con el fin de eliminar los bordes rectos o regiones en las cuales no penetrarían las corrientes del fluido.

CARACTERISITICAS DE LOS EQUIPOS

Los agitadores se dividen en Flujo radial : Estos generan corrientes paralelas

en dirección tangencial o radial

Flujo axial : Son aquellos que generan corrientes en dirección al eje del rodete.

CLASIFICACIÓN DE AGITADORES

• Los tres tipos principales de agitadores son de :

Paletas TurbinaHélice

TIPO DE AGITADORES

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 son de construcción relativamente fácil.

Los agitadores de pala sencillos producen una acción de mezcla suave, que es con frecuencia la conveniente para el trabajo con materiales cristalinos frágiles.

Son útiles para operaciones de simple mezcla, como, por ejemplo, la mezcla de líquidos miscibles o la disolución de productos sólidos.

AGITADORES DE PALETA O PALA

AGITADORES DE PALETAS Ó PALAS

AGITADOR DE PALETAS

• Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y 150 rpm.

• La longitud del rodete de un agitador de paletas es del orden de 50 al 80% del diámetro interior del tanque.

• La anchura de la paleta es de un sexto a un décimo de su longitud.

• 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.

CARACTERISTICAS (CONTINUACIÓN)

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, semicerrado 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.

 

AGITADORES DE TURBINA

Agitadores de turbina típicos

• 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.

AGITADORES DE TURBINA (CONTINUACIÓN)

Poseen elementos impulsores de hojas cortas (corrientemente de menos de ¼ del diámetro del tanque); giran a gran velocidad (de 500 a varios millares de r.p.m).

Las hélices no son muy efectivas si van montadas sobre ejes verticales situados en el centro del depósito de mezcla.

AGITADORES DE HÉLICE

La velocidad de flujo creada, en un depósito, por un mezclador de hélice tiene tres componentes

Tanto la componente radial como la longitudinal contribuyen, generalmente, a la mezcla, pero no siempre la componente rotatoria.

Una componente radial que actúa en dirección perpendicular al eje.

Una componente longitudinal que actúa paralelamente al eje.

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

AGITADORES DE HELICE (CONTINUACIÓN)

FORMAS DE FLUJO EN LOS SISTEMAS AGITADOS POR HÉLICES

Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicación, y todo depende de los requisitos de su proceso. Existen Acoplados directo: Estos están diseñados para

aplicaciones de baja viscosidad, o volumen pequeños, o aplicaciones en que se requiere trituramientos del producto.

Acoplados de engranaje (caja reductora):Son eficientemente usados en productos con mas alta viscosidad o aplicaciones con un volumen mas elevado.

AGITADORES EN TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DE MONTAJE FINO

AGITADORES DE TANQUE

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.

TIPOS DE FLUJOS EN TANQUES AGITADOS

APLICACIONES EN LA AGITACIÓN Y MEZCLADO

Las aplicaciones en la industria entre las principales se destacan las siguientes: Farmacéutica Alimenticia Industria del color Cosmética Construcción Nuevos materiales

A continuación uno videos