INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ

INGENIERÍA QUÍMICA

DISEÑO DE UN MEZCLADOR

M.C. Carmen Yolanda Hernández Cardona

SEMINARIO DE PROYECTOS

CASTELLANOS COUTIÑO MONSERRAT ESTHEPANIAGÓMEZ ZAMUDIO BERNARD

PÉREZ REYES JORGE RODRIGO

ÍNDICEOBJETIVO...........................................................................................................................................2

ANTECEDENTES..................................................................................................................................2

BASES Y CRITERIOS............................................................................................................................2

DATOS REQUERIDOS.........................................................................................................................3

MÉTODO DE CÁLCULO.......................................................................................................................3

1. Calculo de las proporciones geométricas..............................................................................3

2. Calcular la potencia del agitador...........................................................................................4

3. Calcular el tiempo de mezclado.............................................................................................5

DESARROLLO DE CÁLCULO................................................................................................................5

1. Calculo de las proporciones geométricas..............................................................................5

2. Calcular la potencia del agitador...........................................................................................6

3. Calcular el tiempo de mezclado.............................................................................................7

CONCLUSIONES..................................................................................................................................8

DOCUMENTOS DE REFERENCIA.........................................................................................................8

HOJA DE ESPECIFICACIÓN..................................................................................................................9

1

DISEÑO DE UN MEZCLADOR

OBJETIVO

Diseñar un tanque de mezclado con agitador de turbina para 116.3 l/h de dos líquidos miscibles, alcohol y agua.

ANTECEDENTES

Se desea mezclar 49.6 litros de ron al 95% en volumen de etanol a 26°C con 66.7 litros de agua desmineralizada a la misma temperatura, para obtener 116.3 litros de ron al 40% en volumen de etanol.

BASES Y CRITERIOS

Para el diseño del mezclador se considerará un agitador de turbina de 6 aspas planas.

Se considerará Da/w=5 Se establece que el tanque de mezclado tendrá cuatro deflectores cada uno con Dt

/J=12. Para el cálculo del diámetro del tanque se considera que este tenga una capacidad

30% mayor a la del volumen de operación normal. Las proporciones geométricas del sistema de mezclado se consideraran como las

del diseño normal típico.

2

49.6 l/h de Ron al 95% en volumen de C2H6O

116.3 l/h de Ron al 40% en volumen de C2H6O

66.7 l/h de H2O

DATOS REQUERIDOS

Propiedades Agua EtanolViscosidad encP 0.8705 0.9454Densidad kg /m3 1007 786.7

MÉTODO DE CÁLCULO

1. Calculo de las proporciones geométricas

1.1 Calcular el diámetro del tanque

V=( Dt2∗π4 )∗H

Dt=√ V∗4H∗π

Cumpliendo con la proporción geométrica de HDt

=1

Da

4=0.1

1.2 Cálculo de la altura del agitador sobre el fondo ( C )

CDt

=13

1.3 Cálculo del ancho del tanque (W)

WDa

=15

3

1.4 Cálculo del diámetro del deflector (Dd ¿

Dd

Da

=23

1.5 Cálculo de la longitud de la turbina (L)

LDa

=14

1.6 Cálculo del ancho del deflector (J)

JDt

= 112

2. Calcular la potencia del agitador

P=Np∗ρ∗N 3∗Da5

Determinar el Nre

Nre=Da2∗N∗ρμ

Determinar el Número de Potencia (Np)

4

3. Calcular el tiempo de mezclado

t=ft∗H

12∗D t

32

(N∗Da2 )2/3∗g16∗Da

12

3.1 Determinar el factor de mezcla (ft)

DESARROLLO DE CÁLCULO

1. Calculo de las proporciones geométricas

1.1 Calcular el diámetro del tanque

Dt=√ V∗4H∗π

=√ 0.15119m3∗40.522∗π=0.577m

Cumpliendo con la proporción geométrica de HDt

=1

1.2 Calculo del diámetro de la turbina Da

Da=4∗0.1=0.4m

1.3 Cálculo de la altura del agitador sobre el fondo ( C )

C=Dt∗13

=0.577m∗0.333=0.1923m

5

1.4 Cálculo del ancho del tanque (W)

W=D a∗15

=0.4m∗0.2=0.08m

1.5 Cálculo del diámetro del deflector (Dd ¿

Dd=D a∗23

=0.4m∗0.67=0.268m

1.6 Cálculo de la longitud de la turbina (L)

L=Da∗14

=0.4∗0.25=0.1m

1.7 Cálculo del ancho del deflector (J)

J=Dt∗112

=0.555m∗0.0833=0.04625m

2. Calcular la potencia del agitador

Nre=Da2∗N∗ρμ

=(0.4m )2∗1.83∗934.5 kg

m3

0.00092 Pa∗s

∴Nre=2.97∗105

6

∴Np=4.5

P=Np∗ρ∗N 3∗Da5=4.5∗934.5 kgm3

∗(1.83 )3∗(0.4m )5=263.903 Js=0.353hp

3. Calcular el tiempo de mezclado3.1 Determinar el factor de mezcla (ft)

7

∴ ft=4

t=ft∗H

12∗D t

32

(N∗Da2 )2/3∗g16∗Da

12

=4∗0.522

12∗0.577

32

(1.83∗0.42 )23∗9.81

16∗0.4

12

=3.10 s

CONCLUSIONES

Dentro del diseño del mezclador se tomaron diferentes criterios que ya fueron mencionados con anterioridad en base a ellos se diseñó un agitador de tipo turbina teniendo como resultado las siguientes proporciones geométricas: 0.577 de diámetro del tanque, 0.577m de altura y 0.08m de ancho del mismo, 0.4m de diámetro de la turbina y 0.1m de longitud de la misma, 0.1923m de altura del agitador sobre el fondo, 0.268 m de diámetro del deflector y 0.046m del mismo, de acuerdo a las proporciones obtenidas se llegó a la conclusión que la turbina seria de 6 aspas planas con cuatro deflectores.

Se supusieron 110 revoluciones por minuto con que se obtuvo que la potencia requerida por dicho mezclador será de 0.353 hp y el tiempo de mezclado será de 3 segundos aproximadamente.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA

Geankoplis J., 1998, PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS, Tercera Edición, Editorial Continental.

8

HOJA DE ESPECIFICACIÓNESPECIFICACIÓN DE

MEZCLADORItem n°:T-15 Area:001

Planta:Localidad:

Preparado por:Gómez Zamudio BernardCastellanos Coutiño MonserratPérez Reyes Jorge Rodrigo

Fecha:

Hoja: 1 De: 1DATOS GENERALES

Denominación: Tanque de mezclado para dilución de ronPosición: Vertical Densidad(kg/m3) 956.4Diámetro(m): 0.577 Peso del recipiente vacío(kg) 114.06Longitud(m): 0.577 Peso recipiente con agua (Kg) 264.64Capacidad(m3) 0.15119 Peso recipiente en operación

(Kg)231.69

DATOS DE DISEÑORECIPIENTE

Producto Carbonato sódico y aguaMaterial de construcción Acero inoxidable AISI 316Temperatura de trabajo (ºC) 26Temperatura de diseño (ºC) 26Presión de trabajo (atm) 1Presión de diseño (atm 1Fondo superior ToriesféricoFondo inferior Toriesférico

SERPENTÍN

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Diámetro del serpentín (m) -Número de vueltas -Longitud del serpentín (m) -Separación entre vueltas (m) -Caudal de agua (m/h) -RELACIÓN DE CONEXIONES DETALLES DE DISEÑOMarca Tamaño Cantidad Denominación Norma de diseño:

Tratamiento térmico: NoA 1Agujero de limpieza

B 1 Entrada de Ron

Radiografiado: No

C 1 Entrada de agua

Eficacia de soldadura 0,85

D 1 Venteo Aislamiento: NoE 1 Salida del

productoPintura Primario rojo aceite.

Volumen total(m3) 0.15119REVISIONES

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