Laboratorio de Operaciones Unitarias I. Trabajo Práctico AGITACION Y MEZCLA

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MARCO TEORICO

La agitación y mezcla, constituye un proceso, cuyo objetivo es lograr cierto grado de homogeneidad en las sustancias utilizadas.

Muchas operaciones industriales dependen de la eficiencia en la cual se realice la agitación o mezcla de un fluido. Aunque se suele confundir el término agitación y mezcla con frecuencia; la agitación se refiere al movimiento inducido de un material en forma específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro de algún tipo de contenedor. La mezcla es una distribución al azar de dos o más fases inicialmente separadas. Un único material homogéneo, tal como un tanque con agua fría, puede ser agitado pero, en cambio, no puede mezclarse mientras que no se le adicione otro material, como un sólido pulverizado. El termino mezcla implica agitación pero no necesariamente se da el caso contrario.

Los líquidos se agitan con diversos fines, dependiendo de los objetivos de la etapa del proceso. Dichos fines comprenden:

- Suspensión de partículas sólidas.

- Mezclado de líquidos miscibles, (alcohol metílico y agua).

- 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.

- Promoción de la transformación de calor entre líquido y un serpentín o encamisado.

Los líquidos se agitan con frecuencia en recipientes generalmente cilíndricos y que contienen un eje vertical. La parte superior puede estar abierta al aire o cerrada. Las proporciones del tanque varían bastante dependiendo de los requerimientos. Aunque se suelen utilizar diseños estandarizados, como con el fondo redondeado y no plano, con el fin de eliminar los rincones escarpados o regiones en la que no penetrarían corrientes de fluido. El rodete va instalado sobre un eje suspendido, es decir, un eje soportado en la parte superior. El eje se encuentra accionado por un motor, a veces conectado directamente al eje, pero con más frecuencia acoplado al eje a través de una caja reductora de velocidad. Generalmente lleva incorporados accesorios tales como tabuladores de entrada, serpentines encamisados y vainas para termómetros u otros instrumentos de medida de la temperatura.

El rodete crea un modelo de flujo del sistema, dando lugar a que el líquido circule a través del tanque y eventualmente retorne al rodete. Los agitadores de rodete se dividen en dos clases: los que generan corrientes paralelas al eje del rodete, y aquellos que generan corrientes en dirección tangencial o radial. Los primeros reciben el nombre de rodetes de flujo axial y los segundos rodetes de flujo radial. Los tres principales son: Hélice, palas y turbinas.

AGITADORES DE HELICES

Un agitador de hélice, es un agitador de flujo axial, que opera con velocidad elevada y se emplea para líquidos pocos viscosos. La columna de remolinos de líquido de elevada turbulencia, que parte del agitador, arrastra en su movimiento al líquido estancado, generando un efecto considerablemente mayor que el que se obtendría mediante una columna equivalente creada por una boquilla estacionaria. Las palas de la hélice cortan o friccionan vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los agitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño.

AGITADORES DE PALETAS

Para problemas sencillos, un agitador eficaz seria aquel formado por una paleta plana, que gira sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dos y 3 paletas. Las paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque, impulsando al líquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical respecto del agitador, a menos que las paletas estén inclinadas. Las corrientes de líquido que se originan se dirigen hacia la pared del tanque y después siguen hacia arriba o hacia abajo. Las paletas también pueden adaptarse a la forma del fondo del tanque, de tal manera que en su movimiento rascan la superficie o pasan sobre ella con una holgura muy pequeña. Un agitador de este tipo se conoce como agitador de ancla. Estos agitadores son útiles cuando se desea evitar el depósito de sólidos sobre una superficie de transmisión de calor, como ocurre en un tanque enchaquetado, pero no son buenos mezcladores. Generalmente trabajan conjuntamente con un agitador de paletas de otro tipo, que se mueve con velocidad elevada y que gira normalmente en sentido opuesto.

Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y 150 rpm. La longitud del rodete de un agitador de paletas es del orden de 50 al 80% del diámetro interior del tanque. La anchura de la paleta es de un sexto a un décimo de su longitud. A velocidades muy bajas, un agitador de paletas produce una agitación suave, en un tanque sin placas deflectoras o cortacorrientes, las cuales son necesarias para velocidades elevadas. De lo contrario el líquido se mueve como un remolino que gira alrededor del tanque, con velocidad elevada pero con poco efecto de mezcla.

AGITADORES DE TURBINAS

La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples y cortas paletas, que giran con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del tanque. Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales. El rodete puede ser abierto, semicerrado o cerrado. El diámetro del rodete es menor que en el caso de agitadores de paletas, siendo del orden del 30 al 50% del diámetro del tanque.

Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades; en líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquido estancado. En las proximidades del rodete existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz.

IMPORTANCIA QUIMICA DE LA AGITACION.

Las propiedades mecánicas y físicas de todo producto heterogéneo dependen del grado de mezcla alcanzado, influyendo en la composición de las partes alícuotas