Agitacion Y Mezclado

Introducción

En este unidad se podrá observa el proceso de agitación el cual se refiere como un fenómeno inducido en un material en una forma específica, generalmente con un modelo circulatorio, entro de algún tipo de contenedor, y la mezcla es un proceso al azar de dos o más fases iniciales separadas. Se encuentran presente en casi todas las arenas de ingeniería y procesos como son: polímeros, productos farmacéuticos, cosméticos, productos químicos en general, procesamiento minerales. El uso de la mezcla o de la agitación se debe al hecho de buscar obtener la homogenización en términos de concentración y temperatura de la mezcla, la finalidad dependerá del proceso que se lleva a cabo los cuales pueden se la suspensión de partículas solidas, mezclado de líquidos miscibles, dispersión de un gas liquido en forma de burbujas pequeñas, formación de emulsiones, promoción de transferencia de calor

5.1. Importancia de agitación y mezclado

El Mezclado es una de las operaciones unitarias de la ingeniería química más difíciles de someter a un análisis científico. Hasta el presente no se ha desarrollado ninguna fórmula o ecuación aplicable al cálculo de grado del realización al que se verifica la mezcla, o la velocidad con que se realiza, en determinadas condiciones.

Se dice a veces que solo el consumo de energía eléctrica de un mezclador proporciona una medida real del grado en que se ha completado una mezcla, porque se necesita una cantidad definida de trabajopara mezclar las partículas del material dentro del recipiente que lo contiene. Con todo, esto nunca es verdad en la práctica, debido a las interferencias imposibles de evaluar, tales como corrientes transversales, corrientes parásitas, que se establecen, (incluso en las mezcla de plásticos y sólidos) dentro del recipiente.

Tipos de Mezcladores:

Para diseñar o proyectar bien un mezclador hay que tener en cuenta no solo el elemento mezclador sino también la forma del recipiente. Un elemento mezclador muy bueno puede resultar inútil en un recipiente inadecuado. Además, no debe perderse de vista el resultado exacto que se quiere alcanzar, de modo que pueda obtenerse una mezcla ampliamente suficiente para conseguir dicho resultado con un coeficiente de seguridad bastante grande. De ordinario, el costo adicional que exige la capacidad mas grande del mezclador es insignificante comparado con el costo de toda la instalación que interviene en el proceso.

Puesto que la mezcla es una parte fundamental del proceso, es importante hacerla bien. Un mezclador bien diseñado puede evitar un embotellamiento en la fabricación.

El número de dispositivos utilizados para mezclar materiales es muy grande, y muchos de ellos no se distinguen por su perfección. Para que la tecnología de la mezcla pueda avanzar mucho será necesario tomar en consideración muchos modelos fundamentales como base de nuestros estudios y conocimientos. Esto no excluye, por supuesto, el desarrollo futuro de modelos nuevos y mejores, pero nos proporciona una base para conseguir una cierta normalización sumamente necesaria hoy.

5.2. Clasificacion y caracteristicas de equipos de mezclado

Los mezcladores se agrupan en cinco clasificaciones primarias:

a.-) mezcladores de flujos o corrientes;

b.-) de paletas o brazos;

c.-) de hélices o helicoidales;

d.-) de turbinas o de impulsos centrífugos

e.-) varios tipos diversos.

a.-) Mezcladores de corrientes:

en este tipo de mezclador, se introducen los materiales casi siempre 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. Rara vez se usan para mezclar dos fases, cuando se desea una gran intimidad. La palabra "turbulencia" no implica, por necesidad, una mezcla satisfactoria.

Mezcladores de Chorro: estos, entre los cuales están los sopletes oxhídricos, se basan en el choque de un chorro contra otro, generalmente ambos a presión. Este tipo de mezclador se emplea a veces para líquidos, pero su mayor aplicación es la mezcla de combustibles gaseosos antes de inflamarlos.

Inyectores: consisten en esencia éstos en un tubo principal, y en un tubo, un surtidor, una tobera o un orificio auxiliar por el que se inyecta un segundo ingrediente en la corriente principal. Este tipo de mezclador, sencillo y poco costoso, se emplea mucho para mezclar, en cualesquiera proporciones, gases con gases, gases con líquidos, y líquidos con líquidos. Son ejemplo de mezcladores de este tipo, para la mezcla de líquidos mutuamente insolubles, los mecheros Bunsen, los quemadores de petróleo, las pistolas pulverizadoras, los carburadores, el cañón lanzacemento, los atomizadores y los mezcladores de tobera. El principal ingrediente pude ser un gas o un líquido. En algunos casos la velocidad de la corriente en la tubería principal induce la circulación del material en la tubería auxiliar. En otros casos se alimenta el material por la tubería auxiliar a presión y velocidad suficiente para que circule por la tubería principal. Este material procede del tanque de alimentación y se recircula por medio de una bomba exterior. Un requisito indispensable para que se produzca una mezcla rápida y completa en este tipo de mezclador es que la masa velocidad de la corriente auxiliar sea mucho mayor que la de la corriente principal.

b.-) Mezclador de Paletas o Brazos:

este es, probablemente el tipo mas antiguo de mezclador y consiste en esencia en una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente (aunque no siempre está centrado con éste). De esta manera el material que se mezcla es empujado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular. Cuando se trata de líquidos pocos espesos en recipientes sin placas desviadoras, las paletas imprimen siempre un movimiento de remolino a todo el contenido del recipiente. En todos los casos, el material directamente en la trayectoria de las paletas es empujado mas aprisa que el que se encuentra entre ellas. Este hecho tiene gran influencia para cambiar la relación mutua existente entre las láminas (o estratos) paralelas a las paletas. Sin embargo, una vez realizado este importante paso, las paletas carecen de medios eficaces para producir, en dirección perpendicular a ellas, fuerzas que corten transversalmente esos estratos y que los mezclen uno con otros. Este es su principal defecto. La estratificación se destruye en gran parte instalando en el recipiente placas desviadoras; las paletas pueden trabajar entonces mas lentamente, acortándose para que la potencia necesaria sea razonablemente baja. Doblando las paletas se aumenta la circulación axial en un recipiente con placas desviadoras, pero no tiene prácticamente efecto con un líquido de baja viscosidad en uno sin dichas placas.

Los mezcladores de paletas o brazos se emplean más que los de ningún otro tipo, porque 1) son los mas antiguos, los más conocidos y los primeros en que se piensa; 2) son a menudo de construcción casera; 3) el costo inicial es por lo general muy bajo; 4) y, sobre todo, muy buen resultado en muchas clases de trabajos. Por ejemplo, para la mezcla o amasadura de pastas espesas o plásticas es indispensable el tipo de mezclador de brazos. Con todo, cuando es fácil que se produzca una estratificación, como sucede en la suspensión de sólidos bastante densos en líquidos ligeros o en la mezcla de pastas poco espesas o líquidos bastante viscosos, el mezclador de paletas es relativamente ineficaz, por muy bien diseñado que esté, desde los puntos de vista de la potencia necesaria y de la calidad de los resultados obtenidos.

Mezcladores de brazos rectos o de paletas en forma de remos: este es el modelo mas corriente de mezclador, y puede ser horizontal o vertical. Las paletas pueden ser planas o dobladas, a fin de producir un empuje ascendente o descendente en el líquido. Merece la pena observar que en este último caso el resultado se parece mas al de una hélice que el de un remo.

Mezclador de rastrillo: el mezclador de rastrillos, es una modificación del de paletas rectas.

Paletas con lengüetas o dedos fijos intercalados: este tipo puede ser horizontal o vertical. En los líquidos poco densos, las lengüetas fijas tienden a impedir la formación de un remolino en toda la masa y contribuyen además a producir corrientes mas o menos en ángulo recto con las lengüetas, facilitando así la mezcla. Éste tipo se usa también para mezclar líquidos densos, pastas y amasados, como pinturas, pastas de almidón y colas, y en este caso las paletas fijas facilitan el estirado, el corte y el doblado de los materiales, y por consiguiente, su mezcla.

c.-) Mezcladores de Hélices, incluidos algunos de tipo helicoidal:

Los mezcladores de hélices 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, lo que para todos los fines puede considerarse un cilindro continuo de material, aunque el deslizamiento produce corrientes que modifican bastante esta forma cilíndrica. Puesto que la hélice hace que un cilindro de material se mueva en línea recta, es evidente que la forma del recipiente decidirá la disposición subsiguiente de esta corriente. Por esta razón, es particularmente importante en este caso la forma del recipiente

...