Laboratorio de Fenómenos de transporte I

AGITACIÓN

Villalobos Lucia, Bolaños Barreto Mateo y Rojas Franco Luis Miguel

Universidad Icesi - Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Bioquímica

 Laboratorio de Fenómenos de transporte I

 Santiago de Cali, Colombia

 Marzo 4  de 2019

1. Introducción.

El mezclado es una operación unitaria usada en casi todas las áreas. Esta consiste en: “una operación en  la cual una combinación uniforme de uno o más componentes es formada” (Brennan, 2006). Para esta, resulta primordial la agitación. Ahora bien, la agitación consiste en la alteración de un estado de reposo de algún fluido, generalmente, debida a un esfuerzo mecánico que logra un movimiento del fluido en cuestión. En este orden de ideas, los agitadores incentivan un flujo, de los cuales existen tres fundamentales: flujo axial, radial y de paso cerrado. De misma forma se categorizan los tipos de agitadores; los de tipo axial presentan palas con una inclinación de al menos 45°; los del tipo radial presentan palas planas; y los de paso cerrado presentan de tipo ancla y helicoidal (Castillo, 2013). En este punto cabe resaltar que la agitación requiere la aplicación de un trabajo mecánico para llevarse a cabo, de forma que según el trabajo ejercido, la fuerza de la agitación variará. Por lo general, esa fuerza provoca un movimiento circular que se mide en revoluciones por minuto; siendo estas cruciales a la hora de determinar la agitación necesaria para cualquier proceso.

De igual manera, es importante anotar que muchas operaciones industriales van a depender de que tan eficaz es la agitación y mezcla de fluidos. Por ello, se debe tener en cuenta cuales son las finalidades de la agitación, ya que los fluidos se agitan para varios fines, dependiendo de las metas de cada etapa del proceso. dichas finalidades son: suspensión de partículas, Mezclado de líquidos miscibles, dispersión de un gas en un líquido en forma de pequeñas burbujas, dispersión de un segundo líquido inmiscible con el primero para formar una emulsión o suspensión de gotas diminutas y promoción de  la transformación de calor entre el líquido y un serpentín o encamisado (McCabe y Smith, 1981). Por otro lado, también puede ser utilizada en procesos que requieran de homogeneización constante, como lo son procesos de: fermentación, cristalización e hidrogenación (Castillo, 2013). Uniendo las ideas, dependiendo del fin de la agitación, se dispondrá mejor de un tipo determinado que de otro. Y de esta forma, algunos son más eficaces para una función en la que otros no servirían.

En vista de que cada agitador se le asigna una finalidad, hay que tener en cuenta el equipo de agitación, ya que los líquidos generalmente se agitan con más frecuencia en recipientes de forma cilíndrica y abastecido de un eje vertical. La parte superior del recipiente puede estar abierta o cerrada al aire. En muchas ocasiones se suele usar un diseño con un modelo estándar como: el fondo del tanque es redondeado y no plano, para eliminar las “zonas muertas”. Placas deflectoras para evitar vórtices indeseados. La altura del líquido es aproximadamente igual que el diámetro del tanque. El rodete va instalado sobre un eje suspendido. Y el eje está activado por un motor. Además, también los agitadores suelen usar accesorios adicionales como tubuladuras de entrada y salida, serpentines o encamisados y vainas termométricas para la respectiva medición de la temperatura (McCabe y Smith, 1981).

Un ejemplo de un agitador, es el CE 320 que es el que se utilizó para esta práctica, ya que permite el estudio de la preparación de disoluciones  (sólidos disueltos en un líquido), emulsiones (mezcla de líquidos inmiscibles) y suspensiones (sólidos insolubles en un líquido). El recipiente que es donde se lleva a cabo el mezclado es resistente a productos químicos y a temperaturas elevadas, además, con un aparato digital se puede controlar el número de revoluciones por minuto y para la determinación de la duración y la calidad de mezclado de disoluciones, se dispone de un conductímetro, que es posible que lleve una sonda de temperatura (Gunt Hamburg, 2019).

En el caso de esta práctica, se busca analizar el efecto de la agitación para la homogeneización de una mezcla de agua con cloruro de sodio. Para medir la homogeneización de la sal se aprovechó su capacidad de disociarse en iones dentro del agua, aumentando la conductividad de la mezcla a medida que se disocia más (Ho, P. Palmer, D. Mesmer, R. 1994). De esta forma, concluimos la homogeneización total de la mezcla cuando la conductividad dejaba de variar, en otras palabras, cuando la sal había terminado de disociarse por completo.

1. Metodología.

Comparación de conductividad con igual hélice

Para empezar se montó el equipo de la siguiente manera, primero, se lleno el depósito de agitación con agua del grifo hasta 15 litros aproximadamente, luego, se selló el tanque y se conectó al mecanismo de agitación, el árbol de agitación con el agitador de hélice 2 aspas - 100mm. Seguidamente, se bajó el agitador hasta aproximadamente la mitad del tanque y se alineó correctamente. Después, se conectó el electrodo al medidor de conductividad y se encajo en la tapa del depósito de agitación.

Con el equipo montado, se procedió a hacer las mediciones de conductividad, para ello, se fijó el mecanismo de agitación primero a 300 rpm, más tarde, se midió la conductividad sin sal en tiempo 0. Posteriormente, se añadió 50 g de sal al depósito de agitación y se midió nuevamente la conductividad en tiempo 0. Finalmente, se puso en marcha el equipo y se midió cada minuto la conductividad de la sustancia.

El mismo procedimiento se repitió para 450 rpm.

Comparación de conductividad con igual revoluciones.

Se repitió el procedimiento anterior, manteniendo fijas las revoluciones en 450 rpm y la cantidad de sal; y variando entre el  agitador de hélice 2 aspas - 100 mm y el agitador de hélice 4 aspas - 70 mm.

1. Resultados y análisis.

Tabla 1. Datos de conductividad y temperatura a distintas revoluciones con un agitador de hélice 2 aspas - 100 mm.

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