diseño de sistemas de agitación y mezcla

ESCUELA POLITECNICA NACIONALINGENIERIA QUIMICA

Lorena JaramilloEnero 2015

La preparación mezclas Sólidos,Líquidos y Gases, escencial en procesos desde preparación de materia prima hasta mezcla final de productos

Agitación objeto:

Homogenizar un fluido y sus componentes

Mezclar sustancias, líquidas o sólidas

Mejorar operaciones de transferencia de masa y calor

SISTEMAS DE MEZCLADO Y AGITACIÓN

• Mezcla de líquidos

• Mezcla de gases

• Mezcla de sólidos

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• Mezcla de líquidos: tener en cuenta lossiguientes factores

Operación: continuo y discontinuo

Naturaleza proceso: líquido miscible,inmiscible, disolución, dispersión

Grado de mezcla requerido

Propiedades físicas líquidos viscosidad

Mezcla asociada a Rx

Transferencia Q

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Mezcla de líquidos:

Mezcladores en línea:

T, mezclado por inyección, mezclador estático

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MEZCLA DE LÍQUIDOS:

Tanque agitado: mezcla de líquidos viscosos y preparación de disoluciones

• Dispersión de G en L

• Disolución

• Emulsificación

• Dispersión de L en L

• Suspensión S en L

• Reacciones químicas.

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Tanques agitados Patrones flujo

Axial (A) radial (B)

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Tanques agitados Patrones flujo

Generan corrientes en dirección radial tangencial

Aspas 90 ° plano de rotación, pueden ser: turbinas o agitadores de ancla

• Mezclado deficiente a diferentes alturas.

• Formación de vórtices (se instalan deflectores)

SISTEMAS DE MEZCLADO Y AGITACIÓN

SISTEMAS DE MEZCLADO Y AGITACIÓN

• Agitadores de flujo aspas forman un ángulo < 90 ° respecto plano de rotación, hélices marinas, turbinas de aspas inclinadas, agitadores helicoidales, agitadores de hojas.

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Existen varios modelos de agitadores pero los más comunes son tres, agitadores de paleta, de turbina, de hélice y helicoidal

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a) agitador de hélice, b) agitador de turbina yc) agitador helicoidal.

Selección agitador

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ESQUEMA DEL SISTEMA DE AGITACIÓN

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DT

H

E

W

L

DA

Determinar las dimensiones para el sistema deagitación del reactor tipo batch para el tanque demetóxido en produccion de biodieselD= 0,44 m

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EJEMPLO DIMENSIONAMIENTO SISTEMA AGITACION

Estructura

EL RECIPIENTE

• Se prefiere un fondo torisférico

• Cuando se usa un solo impulsor (impeller) se utiliza una altura del líquido igual al diámetro del tanque.

• Por factores económicos y de manufactura se suelen utilizar relaciones H/D mayores.

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Deflectores

• Usados para mejorar la mezcla y evitar vórtices Wf=Di/12

• No se necesitan con Reynolds turbulentos

• Cuando hay sólidos o cuando se usa una chaqueta de calentamiento, se colocan separados de las paredes a 1/6Wf.

• No son necesarios cuando la agitación se coloca fuera del centro (ri/2 ó ri/4). Bajas viscosidades.

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Tipos de impulsores• El impulsor rotativo en un fluido imparte flujo y corte

(cizalla, shear), el corte que ejerce una porción de fluido desplazándose sobre otra.

• Se clasifican de acuerdo al tipo de flujo que domina en la operación del impulsor: radiales o axiales.

• Si se desean flujos especialmente axiales (suspensión de sólidos) se colocan tubos de aspiración, y cuando se necesita flujos especialmente radiales se utilizan impulsores que tengan rotor y stator

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Three-blade mixing propeller

• Turbulencia máxima (Ni = 1800 rpm, μ < 4000 cP) Pueden tener dientes o perforaciones en las hojas

para provocar acción de ruptura.

Tipos de impulsores

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Turbina con cuchillas planas (Paletas)• Se usan para la mayoría de servicios hasta 100000 cP

• Reynolds moderados.

• Cuchillas inclinadas 45º se utilizan para servicios de transferencia de calor con chaquetas o serpentines internos.

Tipos de impulsores

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Turbina rushton

• Se usan en servicios donde hay riesgo de ensuciamiento de las paredes.

Tipos de impulsores

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Turbina de cuchillas curvas

• Se usan para dispersar materiales fibrosos sin ocasionar ensuciamiento.

• Son útiles para levantar lodos sedimentados.

Tipos de impulsores

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Shrouded turbine (turbina envuelta)• Flujo principalmente axial.

• Alta cizalla o corte.

• Se usa para emulsificaciones y dispersión.

Tipos de impulsores

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Turbinas dentadas• Alta cizalla o corte.

• Se usa para emulsificacionesy dispersión.

• No se necesitan deflectores.

Tipos de impulsores

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Paletas para altas viscosidades(ancora)• Tipo ancla• Tipo puerta• Materiales viscosos, superficie raspada• Bajas velocidades 5 – 20 rpm, baja cizalla

Tipos de impulsores

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Tornillos y cintas helicoidales

• Materiales muy viscosos

• Bajas velocidades 5 – 20 rpm, baja cizalla

• Transferencia de calor

Tipos de impulsores

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