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Agitadores y Mezcladores

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Agitadores y Mezcladores. PRESENTADO POR : BEIQUER BALLESTAS ; WILLIAM ESCORCIA. “El éxito de muchas operaciones industriales depende de la efectiva agitación y mezclas de fluidos.”

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Agitadores y Mezcladores

PRESENTADO POR : BEIQUER BALLESTAS ; WILLIAM ESCORCIA

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“El éxito de muchas operaciones industriales depende de la efectiva agitación y mezclas de fluidos.”

La agitacion se refiere al movimiento inducido de un material en una manera especifica, normalmente en un patron circulatorio dentro de algun contenedor.

La mezcla es una distribución aleatoria, dentro y a través una de otra, de dos o mas fases inicialmente separadas

agitaci n
AGITACIÓN

La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

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PROPOSITOS DE LA AGITACION

Suspensión de partículas solidas

Mezclado de líquidos miscibles, por ejemplo, alcohol metílico y agua

Dispersión de un gas a través de un liquido en forma de pequeñas burbujas

Dispersión de un segundo liquido, inmiscible con el primero, para formar una emulsión o suspensión de gotas finas

Promoción de la transferencia de calor entre el líquido y un serpentín o encamisado

equipo de agitaci n
EQUIPO DE AGITACIÓN
  • 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.
equipo de agitaci n1
EQUIPO DE AGITACIÓN
  • La altura del líquido, es aproximadamente igual al diámetro del tanque.
  • Sobre un eje suspendido desde la parte superior, va montado un agitador.
  • El eje está accionado por un motor, conectado a veces, directamente al mismo, pero con mayor frecuencia, a través de una caja de engranajes reductores.
clases de agitadores
CLASES DE AGITADORES

Los agitadores se dividen en

  • Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor que se denominan impulsores de flujo axial;
  • y aquellos que generan corrientes en dirección radial tangencial que se llaman impulsores de flujo radial.
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MEZCLADO:

Operación unitaria en la que a partir de uno o más componentes, dispersando uno en el otro, se obtiene una mezcla uniforme.

Con la finalidad de conseguir determinadas propiedades funcionales o características organolépticas.

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SELECCIÓN DE UN EQUIPO MEZCLADOR:

Liquido: agitadores o bombeo.

Solido: rotación y traslación.

Pastoso: agitadores o brazos.

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EL PROCESO DE MEZCLA REQUIERE DE 2 O MAS OPERACIONES RELACIONADAS

MEZCLA

DISPERSIÓN

DISOLVER

DESINTEGRACIÓN

EMULSIFICACIÓN

GRANULACIÓN

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MEZCLA DE SÓLIDOS

Masa(generalmente en % peso).

Reducción de tamaño.

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Mezcla de líquidos

Miscibles

No miscibles

mezcla de liquidos miscibles
MEZCLA DE LIQUIDOS MISCIBLES

La mezcla de un liquido miscible en un tanque es un proceso relativamente corto en propulsores, turbinas o impulsor de alta eficiencia. Generalmente colocados en el centro en grandes tanques de almacenamiento, tratamiento de desechos por propulsores de entrada lateral

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Mezclas gas-liquido

Mezclas gas-solidos

equipos utilizados para la agitaci n y mezcla
EQUIPOSUTILIZADOS PARA LA AGITACIÓN Y MEZCLA
  • Mezcladores de flujo
  • Paletas o palas(cortas, largas, ancla) <150 rpm
  • Rotatorios(hélice, turbina, cono)> 500 rpm
  • Burbujeo
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MEZCLADORES DE FLUJO O CORRIENTES

Chorros.

Inyectores.

Bombas centrifugas.

mezcla en chorro
MEZCLA EN CHORRO
  • La circulación en grandes tanques puede ser inducida en uno o mas chorros de liquido.
  • Algunas veces los chorros se colocan en grupo en varios puntos en el tanque.
  • La corriente que sale de un chorro sencillo mantiene su identidad durante una distancia considerable.
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1.Chorros:

Combinación de 2 tipos de sustancias impulsadas a presión(generalmente gasas o líquidos)

2 boquillas en ángulo agudo descargan al centro de la tubería que transporta la mezcla

Ejemplo: mezcla de gases para soldar 

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2.Inyectores:

Un tubo principal y un orificio auxiliar por el cual se inyecta un2°elemento (gases-gases; gases-líquidos; líquidos-líquidos)

La masa auxiliar debe ingresar a mayor velocidad de flujo que la masa principal.

Ejemplos: Quemadores de petróleo, leche en polvo, jugos.

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3.Bombas centrifugas:

Generalmente mezcla de líquidos inmiscibles y para mezcla simple

Rápidas (tiempo de retención menos de 2 segundos).

Provocan gran turbulencia.

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MEZCLADORES DE PALETAS

Una o más serie de brazos horizontales montados en un eje vertical (la mayoría)

Producen estratificación (el material ubicado frente a la paleta avanza más rápido que el que está entre paletas),

Requieren mayor energía que los de hélice o turbina.

Se usan contrapalas para evitar formación de remolinos

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Paletas

Cortas: disoluciones y dispersiones

Largas : varias series de brazos (masas viscosas y mezcla densa 7000poise)

Anclas

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MEZCLADORESROTATORIOS

De Hélice

Agitadores de Turbina

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De hélice:

Equipos diseñados para mezclas a alta revolución (300 a 1000r.p.m.) y viscosidad no superior a los 2000 centipoises(portátil: 5 HP; fijo: 50HP).

Gran turbulencia cerca del rodete.

Flujo generalmente axial pero junto a las paredes es tangencial.

Líquidos bastante fluidos, dispersiones poco viscosas (sólido en líquido); pequeña cantidad de soluto.

Para grandes espesores: 2 o más rodetes en el eje con diferente ángulo para que una suba y la otra baje.

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Propulsor de hoja lisa

Turbina en disco

Propulsor con sierra

Propulsor de disco simple

Propulsor de hoja en punta

Hélice

Propulsor de lamina fina en fluidos

Turbina lanzadora de hojas

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PRINCIPALES TIPOS DE RODETES

Los impulsores se dividen en dos clases:

RODETES DE FLUJO AXIAL: Los que generan corrientes paralelas al eje del rodete.

RODETES DE FLUJO RADIAL: Aquellos que generan corrientes en dirección tangencial o

radial al eje.

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MOVIMIENTOS O CORRIENTES PROVOCADOS POR LA AGITACION

FLUJO AXIAL

FLUJO RADIAL

FLUJO ROTATORIO

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2.Agitadores de turbina

Cuatro hojas montadas sobre el mismo elemento y fijas a un eje rotatorio.

Proporcionan gran velocidad a las partículas (trabajan a velocidad media a alta).

Esencialmente son rodetes de bomba centrifuga sin carcasa.

Poco consumo; flujo radial (Líquidos viscosos, Suspensión de sólidos densos, Disoluciones rápidas).

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IMPULSORESDE ALTA EFICIENCIA

Se han desarrollado variantes de las turbinas de aspas inclinadas que han proporcionado un flujo axial mas uniforme y un mejor mezclado, además de reducir la potencia requerida que están plegadas por dentro para disminuir el ángulo de cada aspa cerca del extremo

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Agitadores de Paleta

Pala Plana: producen acción de mezcla suave, ; para mezclas sencillas (líquidos miscibles).

Agitador de reja: Para líquidos más viscosos.

Agitador de ancla: Promueve la transmisión de calor y minimiza la formación de depósitos en los tanques con camisa ( Limpian las paredes del tanque).

Palas de giro opuesto.

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MEZCLADORASPARA PRODUCTOSSÓLIDOSSECOS

Mezcla de sólido: En general se considera producida por tres mecanismos básicos:

Convección: Transporte de productos o grupos de partículas de un punto a otro.

Difusión: transmisión de partículas individuales de un punto a otro.

Cizalle: creación de planos de resbalamiento dentro de la mezcla.

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SUSPENSIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS

  • Producir una mezcla homogénea.
  • Disolver los sólidos
  • Catalizar una reacción química
  • Promover el crecimiento de un producto cristalino en una solución sobresaturada

Las partículas sólidas se suspenden en líquidos con muchos fines, tales como:

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GRADOS DE SUSPENSIÓN

  • Suspensión Prácticamente Completa con Fileteado: Donde la mayor parte del sólido está suspendido en el líquido.
  • Movimiento Completo de las Partículas: Donde todas las partículas o bien están suspendidas o se mueven a lo largo del tanque
  • Suspensión Completa o Suspensión Completa Fuera del Fondo: Donde todas las partículas están suspendidas fuera del fondo del tanque o bien no permanecen sobre el fondo mas que unos segundos.
  • Suspensión Uniforme: Donde la velocidad del agitador es considerablemente superior a las que se requiere para obtener una suspensión completa

Diferentes procesos requieren distintos grados de suspensión

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MEZCLA DORAS DEVOLTEO

Voltean la masa de los sólidos en un tambor giratorio.

Más adecuadas para la mezcla suave de polvos de características similares.

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2.MEZCLA DORASDECUBETA HORIZONTAL

Compuestas

Para operaciones exigentes se puede utilizar una mezcla de cintas

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3.MEZCLADORASDE TORNILLO VERTICAL

Tornillo vertical giratorio situado en un recipiente cilíndrico o cónico.

Útil para mezclar pequeñas cantidades de aditivos en una gran masa de producto.

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4.MEZCLADORA DELECHO FLUIDIZADO

Deben poseer buenas características de fluidización.

Efectivos para sólidos con características de sedimentación de partículas similares.

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Para efectuar una correcta selección del mezclador se debe considerar cómo interactúan entre sí los siguientes parámetros:- forma, dimensiones y geometría del depósito;- material y roce de las paredes;- elementos de resistencia en el interior del depósito (tubos, aireadores, etc.);- distancia entre la hélice del mezclador y las paredes del depósito;- tipo de líquido a tratar y su peso específico;- distancia entre los mezcladores (en el caso de instalaciones múltiples)
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CORRELACIONES PARA LA SUSPENSIÓN.

Correlación de Zwietering

Las correlaciones proporcionan la condición de agitación mínima para la suspensión y los requerimientos para la dispersión de un gas.

tabla constante s en la ecuaci n para la velocidad cr tica del agitador tipo de rodete
Tabla. Constante S en la Ecuación para la velocidad crítica del agitadorTipo de rodete
calculo de potencia
CALCULO DE POTENCIA

La potencia por unidad de volumen que se requiere para conseguir suspensión completa disminuye considerablemente con el cambio de escala. Si se utiliza la Ecuación anterior, por lo tanto se utiliza:

(P/V)= (KT n3Da5)/ Dt3

Donde:

Da = Diámetro del agitador

Dt= Diámetro del tanque

KT = Constante de agitación

n = Índice de la ley de potencia.

Sí n = 1, el fluido es newtoniano; sí n 1, es seudo-plástico; si n  1 el fluido es dilatante.

e jercicio
Ejercicio

Un tanque agitado de 6 pies (1,83 m) de diámetro que opera con un espesor de líquido de 8 pies (2,44 m) se utiliza para preparar una suspensión de leche con fécula de maíz a 70 “F. El sólido tiene una densidad relativa de 3,18 y la suspensión contiene 25 por 100 de peso sólido. El rodete es una turbina de cuatro palas rectas de 2 pies (0,61 m) de diámetro situado a 1.5 pies sobre el fondo del tanque. (a) ¿Cuál es la velocidad crítica del agitador para suspensión completa, suponiendo que dicha velocidad es la misma que para una turbina estándar? (b)¿ Qué potencia se requiere si la constante de agitacion(KT) es 1.5?

soluci n
Solución
  • (Dt/ Da) = (6/2) = 3
  • (Dt/E) = (6/1.5) = 4
  • Por la tabla tenemos que:
  • ρleche(3.18) = ρfecula de maíz =(1030Kg/m3)(3.18) = 32754K g/m3
  • S= 7.5
  • vleche= (µleche/ρleche)=(19x10-4/1030)= 1.8x10-6m2/s =0.018cm2/s
  • Dp= 0,0104cm
  • ∆ρ=(3275.4- 1030)Kg/m3)= 2245.4 Kg/m3= 2.245 g/cm3
  • g(∆ρ/ρ)= 980x(2.245/1)= 2200cm/s2
  • B= (0.25/0.75)(100)=33.3
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Por la Correlación de Zwieteringtenemos q: nc= (Sv0.1 Dp0.2(g(∆ρ/ρ)0.45B0.13)/ Da0.85

  • Reemplazamos y tenemos

nc=(7.5x 0.0180.1x0,01040.2x22000.45x33.30.13)/ 610.85

nc= (3.08r/s)=n

nc=184.77 rpm

Reemplazamos la ecuacion de potencia

(P/V)=(1.5x 3.083x25)/63=( 6.49CV/gal)= 1255kW/m3

ejemplo de agitadores
Ejemplo de agitadores:
  • Paso 1

Seleccionar curva para la aplicación en cuestión utilizando las anteriores definiciones, por ejemplo Aplicación 2.

paso 2
Paso 2

Seleccionar volumen del tanque, por ejemplo 1200 m3.

  • Paso 3

Utilizar el diagrama de curva para determinar la energía necesaria.

Este ejemplo = 10 W/m3 para fango primario.

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Paso 4

Calcular la potencia de entrada necesaria, utilizando esta fórmula:

  • Resultado:

1 ud. de AMG.150.73.354 que dará una potencia de salida de 15 kW (se necesitan 12 kW).Como alternativa, seleccionar 2 uds.

AMG.75.98.336. Comprobar que no se exceda la longitud máx. del tanque. Si es así, hay que repartir la energía necesaria entre más agitadores instalados en serie.

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