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


• 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


Mezcla de líquidos:

Mezcladores en línea:

T, mezclado por inyección, mezclador estático


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.


Tanques agitados Patrones flujo

Axial (A) radial (B)


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)


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


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


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

Selección agitador


ESQUEMA DEL SISTEMA DE AGITACIÓN


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


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.


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.


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


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


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


Turbina rushton

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

Tipos de impulsores


Turbina de cuchillas curvas

• Se usan para dispersar materiales fibrosos sin ocasionar ensuciamiento.

• Son útiles para levantar lodos sedimentados.

Tipos de impulsores


Shrouded turbine (turbina envuelta)• Flujo principalmente axial.

• Alta cizalla o corte.

• Se usa para emulsificaciones y dispersión.

Tipos de impulsores


Turbinas dentadas• Alta cizalla o corte.

• Se usa para emulsificacionesy dispersión.

• No se necesitan deflectores.

Tipos de impulsores


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

Tipos de impulsores


Tornillos y cintas helicoidales

• Materiales muy viscosos

• Bajas velocidades 5 – 20 rpm, baja cizalla

• Transferencia de calor

Tipos de impulsores


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