presentacion mezclado de solidos y pastas

7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas

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Mezclado de Pastas ySlidos


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Introduccin

Mientras que la mezcla de lquidos de baja y mediana viscosidad se origina

mediante la creacin de corrientes de flujo que transportan el material sin mezclar

hasta la zona de mezclado prxima al agitador, en las pastas espesas o en las

masas de slidos granulares, tales corrientes no son posibles y la mezcla se

realiza por otros medios que requieren de mayor energa.

Generalmente, los agitadores usados para la mezcla de lquidos no se pueden

utilizar cuando la viscosidad del fluido supera los !!,!!! c", especialmente si el

fluido es no ne#toniano.


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Introducc

in


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Introducc

in$dem%s, en la mezcla de lquidos miscibles o slidos solubles en

lquidos, un producto &bien mezclado' es totalmente homog(neo y,

cualquier muestra de la mezcla, por peque)a que sea, tiene la misma

composicin.*as mezclas slidos secos est%n formadas por partculas de dos o

m%s sustancias f%cilmente identificables, lo cual puede implicar

diferencias en forma, tama)o, densidad, etc. *as muestras peque)as,

tomadas al azar, de un producto de este tipo &bien mezclado' difieren

notablemente en su composicin. +n estas circunstancias, unproducto bien mezclado, es aquel que cumple con los est%ndares

tecnolgicos y legales establecidos y posee las propiedades

necesarias en cada caso, tales como uniformidad visual, resistencia

elevada, velocidades de reaccin o disolucin uniformes, etc.


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+n el mezclado de pastas espesas, slidos pl%sticos y gomas, las propiedades de

los materiales pueden variar ampliamente a lo largo de la operacin de mezclado

una carga puede comportarse al principio como un slido seco que fluye

libremente, hacerse pastosa por adicin de un liquido, luego rgida y

pegajosa, para finalmente volverse granular, seca e, incluso, fluir de nuevo

libremente.

"or lo tanto, adem%s de la densidad y laviscosidad, las propiedades intermedias

del material, tales como espesamiento, adherencia y humectabilidad, son

caractersticas importantes que deben ser consideradas en la seleccin del equipo

adecuado.

+n todo caso, la mezcladora elegida tiene que ser capaz de tratar el material

cuando se encuentre en la condiciones m%s desfavorables, de manera que se

pueda obtener el producto &bien mezclado' con el menor costo total.

Mezclado de pastas, gomas ymasas


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"or la elevada viscosidad de estos materiales, para su mezcla, es preciso llevarlos

hasta el sistema de agitacin del equipo, o bien, hacer que el agitador recorra todas

las partes del equipo de mezcla.

*a energa mec%nica se aplica directamente a la masa del material mediante partes

mviles. *a accin de estas m%quinas es una combinacin de esfuerzo cortante

de baja velocidad, molturado, cizalla, estirado y compresin.

*as fuerzas que se generan en estos mezcladores son elevadas, los aparatos tiene

que ser de construccin robusta y el consumo de energa es grande.

+n algunos casos es necesario refrigerar para evitar que el calor generado durante

el mezclado, da)e al material o al equipo.

Mezclado de pastas, gomas ymasas


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Mezcladoras de cubetas

intercambiables"ueden mezclar lquidos o pastas ligeras como

ocurre en el procesado de alimentos, en la

fabricacin de pinturas, en la industria cosm(tica y

farmac(utica para la fabricacin de cremas y

ung-entos, etc.

"oseen una cubeta intercambiable de ! a !!

litros de capacidad, que contiene la carga a

mezclar.

/oncluido el proceso de mezcla, se retira la cubeta

y se reemplaza por otra con una nueva carga.

+lementos de mezcla


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Tipos

a0 +stacionarias. *os elementos de la mezcla

se mueven a lo largo de una trayectoriaplanetaria llegando, con ello a todas partes

del recipiente de mezcla estacionario.

b0 /on 1ecipiente Giratorio. +n este tipo el

recipiente es giratorio, al igual que el

accesorio mezclador.

2elocidades entre ! y 34! rpm

Mezcladoras de cubetas

intercambiables


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Mezcladoras planetarias

de cubetas intercambiables


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Amasadoras, dispersoras y

masticadoras+l amasado es un m(todo de mezclado que se utiliza con slidos pl%sticos o

deformables.

!plastan la masa, la remueven sobre si misma y la aplastan nuevamente y, la

mayora tambi"n desgarran y cortan la masa por accin de una pala mvil y

una superficie estacionaria.

*a energa que se requiere es relativamente grande aun con materiales pocoviscosos cuando la masa se vuelve dura y el%stica el consumo de energa se

hace muy grande


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Amasadora de dos brazos+s especialmente usada en los procesos de amasado

y mezclado de las industria qumica, farmac(utica y

de pl%sticos, para fabricar suspensiones, pastas y

masas pl%sticas ligeras.

*as palas en forma de &5' giran entre s a igual

velocidad, o a velocidades distintas 6789! rpm0

provocando fuerzas de cizalla muy intensas.

1equieren bastante potencia, que se disipa en el producto en forma de calor. "or lo

anterior, la eficacia del mezclado debe ser grande para reducir al mnimo el tiempo de

mezclado.


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:us aplicaciones tpicas son la preparacin de bases de laca a partir de pigmentos,

desmenuzamientos de algodn en %cido ac(tico y anhdrido ac(tico para formar

acetato de celulosa y amasado de cer%mica entre otras.

Amasadora de dos brazos


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Dispersoras y masticadoras#ispersoras. :on aparatos de construccin m%s robusta y de mayor consumo de

potencia que una amasadora.

:e usan para incorporar aditivos y colorantes en materiales espesos.

$asticadoras. :on m%quinas a;n m%s robustas y

de a;n m%s consumo de potencia.


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Tipos de palas

%ala en forma de sigma

%ala de doble arrastre

%ala de dispersor


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Mezclador-amasadorcontinuo tipoBanbury/onsiste en dos c%maras unidas en las que dosrotores o cuchillas describen recorridos conc(ntricos

con la carcasa. +l material es deformado por rotacin

de las cuchillas o rotores.

*a capacidad de mezclado radica en dos hechos= 70

la cizalla sobre el material que hay entre la carcasa y

la cuchilla que gira y, 0 la mezcla y el plegamiento

con el material procedente de la otra c%mara.

1ealiza las mismas operaciones que las

amasadoras, dispersoras y masticadoras de brazos

pero en menos tiempo y con menores cargas.


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Mezcladoras de moletas+l Moleteado es una accin de frotamiento

realizado por anchos y pesados volantes.

+l recipiente es estacionario y el eje vertical

central es mvil, permitiendo que los volantesrueden circularmente sobre los slidos.

+n algunos modelos el eje de los volantes se

mantiene estacionarios mientras que gira el

recipiente.*as moleteadoras son buenas mezcladoraspara slidos duros y pastas son especialmente

eficaces para recubrir uniformemente las

partculas de slidos granulares con una

peque)a cantidad de lquido.


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Mezcladores de moletas

Mezclador de moletas para arena de fundicin


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Batidoras

+l mezclado se realiza con palas o cuchillas

dispuestas sobre un eje horizontal.

*os slidos son cortados, mezclados y

desplazados hacia adelante para ser tratados

por cada una de las sucesivas cuchillas.

Mezclan y homogenizan arcillas, desmenuzanaglomerados de pl%sticos y mezclan lquidos

con slidos para formar suspensiones espesas


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$ezcladora de hormign de doble eje horizontal

Batidoras


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Mezclado de slidos secos>urante el mezclado de slidos secos, cada material posee propiedades fsicas que

afectan su capacidad para ser mezclado homog(neamente con otros materiales.

>e estas propiedades, las que m%s importancia tienen son tama&o de partcula,

densidad, forma y caractersticas de superficie 'rugosidad(, higroscopicidad,

adhesividad y acumulacin de cargas electrost)ticas.

*l tama&o de partcula es el que m)s influye sobre el mezclado uniforme de

los slidos secos.


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Mezclado de slidos secos*a homogeneidad en el mezclado es m%s difcil de conseguir cuanto mas diferentes

sean las cantidades de cada componente el componente que se encuentra en

menor proporcin es el m%s difcil de homogeneizar.

$unque las mezcladoras de pastas, gomas y masas pl%sticas, tambi(n se pueden

utilizar para mezclar slidos secos, estas m%quinas son m%s pesadas y m%s

potentes de lo necesario para slidos pulverulentos o granulares que fluyen

libremente.

+as mezcladoras de polvos y gr)nulos secos y, a veces, pastas delgadas, sonmas ligeras, consumen menos potencia y ejercen su efecto por accin mec)nica

levantando, dejando caer y envolviendo repetidamente el material.


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Mezcladoras de cinta

+s una cubeta horizontal provista de un eje central

y un agitador de cintas helicoidales que giran en

sentido contrario.

+l mezclado resulta como consecuencia de la

turbulencia inducida por los agitadores de sentido

contrario y del movimiento de los slidos a trav(s de

la cubeta.

1esultan eficaces para pastas poco espesas o parapolvos que no fluyen f%cilmente

"ueden cargar hasta 3!,!!! litros de material y su

requerimiento energ(tico es moderado.


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!%+-!-/*0 #* +0 $*1-+!#2*0 #* -/T!Aplicaciones de losmezcladoras de cinta


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Mezcladoras de tornillo interno

/onsisten en un tornillo vertical giratorio situado en

un recipiente cilndrico o cnico.

+l tornillo puede estar fijo en el centro del depsito opuede girar o hacer rbitas alrededor del eje central,

pasando cerca de las paredes del tanque.

Mediante este sistema se consigue una intensa

accin de mezclado por lo que resultan muy eficaces

cuando se desea incorporar una cantidad muy

peque)a de un determinado ingrediente 6aditivos0 y

para la mezcla de granos.


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Mezcladoras de volteo

*os materiales se mezclan volte%ndolos en un contenedor parcialmente lleno que

gira alrededor de un eje horizontal a velocidades entre ! y 7!! rpm.

"ara mejorar su efectividad se colocan contrapalas o placas de retencin o

sistemas giratorios internos.

Mezclan eficazmente suspensiones de slidos densos en lquidos y polvos secos

pesados.

3ormas tpicas de mezcladoras de volteo


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Mezcladora de doble cono

+ste es una mezcladora de uso com;n para

polvos que fluyen libremente.

*a carga se introduce en el cuerpo del aparatopor la parte superior, hasta llenarlo en un ?!@ a

9!@.

*os extremos del contenedor se cierran y los

slidos se voltean durante ? a ! minutos.

:e detiene la maquina y el material se retira por

el fondo del contenedor, pasando a un sistema

de transporte o a un deposito.


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Mezcladora de tamboresgemelos

+sta formado por dos cilindros unidos en 2 y gira alrededor de un eje horizontal.

"uede contener pulverizadores internos para introducir peque)as cantidades de

lquido en el mezclador o, tambi(n, dispositivos accionados mec%nicamente para

desmenuzar los aglomerados slidos.


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Universidad Autnoma de Coahuila

Facultas de Ciencias Biolgicas

Ingeniera Bioqumica

riterios de!"cacia del

Mezclado


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+l rendimiento de un mezclador industrial se juzga por el tiempo de mezclado

requerido, la potencia empleada, y las propiedades del producto.


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"ara medir el mezclado de pastas se ha desarrollado un procedimiento estadstico

en la forma que se indica a continuacin=

7. /onsid(rese un material $ al que se le adiciono otro material A.

.


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+sta desviacin est%ndar 60 se calcula de los resultados analticos mediante la

siguiente ecuacin=

!"cacia de mezclado

>onde=

= el n;mero de muestras puntuales.

= el valor medio de las concentraciones medidas.

= /oncentracin del componente en cada muestra= >esviacin est%ndar

! medida que la uniformidad de la mezcla aumenta,

el valor de la desviacin est)ndar disminuye


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+xisten diversos ndices de mezclado que permiten controlar la uniformidad de la

mezcla y comparar el funcionamiento de diversas mezcladoras=

#ndice de mezclado

>onde=

= es la desviacin est%ndar de una mezcla perfectamente mezclada

= es la desviacin est%ndar al comienzo de la operacin

= es la desviacin est%ndar de una muestra tomada durante el mezclado

+l valor de se obtiene mediante la siguiente ecuacin=

>onde representa el promedio de la masa o volumen relativo de cada componente de

la mezcla


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#ndice de mezclado

+n la practica, el mezclado perfecto 6en el que 0 no se alcanza nunca, pero en una

mezcladora eficaz despu(s de un tiempo de funcionamiento razonable este valor

llega a ser muy bajo 6entre !.!7 y !.!!70.

+l ndice de mezclado $5 se utiliza cuando los componentes se encuentran

aproximadamente en igual proporcin en masa yBo velocidades de mezclado

relativamente lentas.

$6 cuando uno de ellos se halla en muy poca proporcin yBo velocidades de

mezclado elevadas.

$7se emplea para lquidos y solidos que se mezclan en forma semejante a M7.

"ara fines pr%cticos se calculan todas y se utiliza aquel que se adapta mejor a una

determinada mezcla de componentes o un tipo particular de mezcladora.


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+l tiempo de mezclado e ndice de mezclado est%n relacionados con la siguiente

formula=

*nM C 8Dtm

>onde D= es la velocidad de mezclado constante, que varia con el tipo demezcladora y la naturaleza de los componentes, y tm 6s0 el tiempo de mezclado.

Tiempo de mezclado

+jemplo=

+n un mezclador de tornillo interno se ha preparado una mezcla constituida por

4!! g de az;car y 7!! Eg de harina. >espu(s de que el mezclador ha funcionado

durante alg;n tiempo se tomaron 7! muestras y se determin el porcentaje de

az;car en cada una de ellas. *os resultados obtenidos fueron los siguientes=


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8 para t 9 5 min 8 para t 9 : min 8 para t 9 5; min

!.7 !.F? !.4

!.3 !.F! !.9

!.9 !.9 !.47

!.74 !.4F !.4!

!.F !.4? !.9F

7.!! !.3 !.47

!.F !.F !.4!

!.3 !.9 !.4

!.7! !.?F !.4!

!.7 !.4 !.4!

/alc;lese el ndice de mezclado para cada tiempo de mezclado y extr%iganse

conclusiones respecto a la eficacia del mismo. $s;mase que para el mezclado

perfecto existe la posibilidad de que el .4 @ de las muestras caigan dentro del

margen 3 desviaciones est%ndar de la composicin media 6


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+ocalizacin de las observaciones

alrededor de la media en una

distribucin normal.

/urva de distribucin normal de probabilidad


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#atos

@

0olucin=

+l promedio de la concentracin relativa en masa del az;car en la mezcla es=

/alcular la desviacin est%ndar al comienzo de la operacin, .


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"ara calcular los valores de desviacin est%ndar para cada tiempo de mezclado, , primero

calcular los valores de correspondientes a cada tiempo.

5 minuto : minutos 5; minutos

!.7 8!. !.!?49 !.F? !.79 !.!73 !.4 !.!74 .F+8!

!.3 8!.73 !.!79 !.F! !.!9 !.!! !.9 8!.!73 7.9+8!

!.9 !.!7 !.!!!7 !.9 8!.!F !.!!4! !.47 !.!!4 ,+8!?

!.74 8!.F !.!4F !.4F !.!49 !.!!?F !.4! 8!.!!3 +8!9!.F !. !.739 !.4? !.!9 !.!!7 !.9F 8!.!3 ?.+8!

7.!! !.?? !.3!? !.3 8!.37 !.!F9 !.47 !.!!4 ,+8!?

!.F !.?3 !.F! !.F !.739 !.!7F? !.4! 8!.!!3 +8!9

!.3 8!. !.!F !.9 !.?9 !.!9?? !.4 !.!74 .F+8!

!.7! 8!.3? !.7? !.?F 8!.7 !.!7? !.4! 8!.!!3 +8!9

!.7 8!.37 !.!97 !.4 8!.3 !.!?F !.4! 8!.!!3 +8!9


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/alcular la desviacin est%ndar para cada tiempo de mezclado, , as como el valor de los

distintos ndices de mezclado=

Tiempo 'min( $5 $6 $7

7 !.? !.394 !.!43 ;.:7:; !.!!7?

? !.4! !.7F! !.!!4 ;.


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Tiempo

'min($5 +n$5 $6 +n$6 $7 +n$7

7 !.!4F 83.7?79 ;.:7:; A;.@6:< !.!!7 89.?!4

? !.!!4 83.F4?9 ;.


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+l ndice de mezclado es un par%metro utilizado para caracterizar el grado de

mezcla alcanzado, es decir el grado de homogeneidad. *as condiciones del ndice

de mezclado son las siguientes=

I;mero de muestras elevado y representativo J7! de diferentes zonas del

dispositivo.

+scala de muestreo adecuada al uso posterior.

*as tomas de muestras no debe provocar la segregacin de los componentes.

#ndice de Mezclado

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