UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPAFACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

CURSO:OPERACIONES UNITARIAS 1 PROYECTO:EVALUAR COMPARATIVAMENTE LA EMULSIFICACION DE ACEITE/AGUA EN FUNCION DE LA GEOMETRIA DEL AGITADOR Y SURFACTANTE GRUPO: MIXTO ( G 11 G 5 )TURNO: A

DOCENTE:Ing. Esperanza Medina

AREQUIPA-2015PERU

EMULSIONES O/W EN FUNCION DE LA GEOMETRIA Y EL SURFACTANTE

18/07/2015Grupo: Mircoles de 11-1Quispe Condori, Juan Elvis (Coordinador)Ochoa Taipe, Ronald (Seguridad)Rojas Tunque, Trixy Lesly (Apuntes)Madera Luque, Rosselini (Operador)Coaquira Mercado, Yuly (Operador)

1. RESUMEN EJECUTIVO

En el siguiente trabajo se elige como sistema a tratar el tanque y su contenido en el cual ocurre el proceso de transferencia de calor mediante el agitador.Se va evaluando la diferencia que existe con la geometra del agitador (cuchilla y Rushton) y tambin la diferencia que ocurre al aplicar surfactante. Se ha observado el comportamiento de los parmetros fisicoqumicos en funcin al tiempo mediante graficasSe evalu los parmetros fisicoqumicos de la emulsin en funcin al tiempo de agitacin. Representadas en grficas.Se obtuvo los parmetros fisicoqumicos en funcin a la geomtrica del agitador cuchilla y agitador encapsulado. Considerando que quien presenta mejor eficiencia de corte es la de cuchilla ms el surfactante. La estabilidad de emulsin depende de la velocidad de agitacin y tambin del tiempo.Evaluamos las variaciones que existen en el uso de surfactante, hace que sea mayor el nmero de potencia comparado en las cuchillas.

2. INTRODUCCION

El presente trabajo es una contribucin importante en este sentido porque presenta una forma de interpretar los datos de tensin interfacial y la velocidad de transferencia del agitador a travs de la fases de la emulsin W/O. Muestra una explicacin comprensiva de la eficiencia del proceso con diferentes impelentes, la reduccin de la tensin interfacial utilizando surfactante y las propiedades reolgicas interfaciales.

3. ANTECEDENTES

Una emulsin es una mezcla de dos lquidos inmiscibles de manera ms o menos homognea. Un lquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Muchas emulsiones son emulsiones de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos ms comunes de aceites encontrados en la vida diaria.

A la industria le interesa ms la emulsin de aceite en agua. Las emulsiones de aceite y agua (oleo acuosas) tienen el aceite como fase dispersa en el agua, que es la fase continua. En las emulsiones hidrooleosas o de agua en aceite, el agua est dispersa en aceite, que es la fase externa. Hay ocasiones en que no est claramente definido el tipo de emulsin, pues la fase interna y externa, en lugar de ser homognea, contiene porciones de la fase contraria; una emulsin de esta clase se llama emulsin dual. 4. OBJETIVOEvaluar los parmetros fisicoqumicos de la emulsin en funcin al tiempo de agitacin.Evaluar los parmetros fisicoqumicos en funcin a la geomtrica del agitador cuchilla y agitador encapsulado.Evaluar las variaciones que existen en el uso de surfactante.5. ALCANCE DE LA EXPERIENCIAEl sistema de anlisis: El tanque de agitacin y su contenidoProcesos implicados: Transferencia de calor6. INFORMACION BIBLIOGRAFICA1. EMULSIONLas emulsiones son sistemas liquido-liquido donde se presentan dos fases, una fase interna, discontinua o dispersa y otra externa o continua. Dentro del seno de la emulsin, cuando dos gotas de la fase discontinua se acercan son afectadas por dos tipos de fuerzas; las atractivas o fuerzas de Vander Waals, relacionadas con la masa de las gotas (volumen de las gotas) y las fuerzas repulsivas, vinculadas con las propiedades interfaciales que el surfactante absorbido les proporciona. El rea interfacial de una emulsin aumenta cuando el dimetro de las gotas disminuye favoreciendo las fuerzas repulsivas (dependientes del rea), por lo que en la formacin de emulsiones, suspensiones o espumas se intenta fragmentar las gotas hasta un tamao lo suficientemente pequeo como para que estas fuerzas repulsivas dominen asegurando la estabilidad del sistema. (Scipio, 2008)

2. SURFACTANTEUn surfactante es una sustancia qumica, que por su doble afinidad que le confiere su estructura molecular, constituida por una parte polar (hidroflica) y otra apolar (lipoflica), tiene actividad interfacial y se adsorbe a una interfase lquido/lquido o a una superficie slido/fluido en forma orientada, disminuyendo la tensin interfacial o superficial. (Valladares, 2005)La presencia de surfactantes en una emulsin puede contribuir a la disminucin del dimetro de gotas, debido a los gradientes de tensin superficial que se generan desde la zona de alta concentracin hacia la zona de baja concentracin de surfactante, fenmeno conocido como efecto Gibbs-Marangoni. (Scipio, 2008)Clasificacin de surfactantes:Los surfactante catinicos se disocian en agua en in surfactante cargado positivamente y un in del tipo haluro, como el alquil-amonio cuaternario. Los surfactantes no inicos, que tambin representan cerca del 50% de la produccin, no forman iones cuando se encuentran en solucin acuosa y sus grupos polares son del tipo poli-alcohol y/o poli-ter (poli-xido de etileno o poli- xido de propileno). A esta categora pertenecen los alcoholes, alquil-fenoles y steres de sorbitan. Otros tipos de surfactantes que se producen en menor escala son los siliconados, los fluorados, los polimricos y los anfteros. (Valladares, 2005)3. AGITADORLa agitacin es una operacin utilizada para acelerar los procesos de la transferencia de calor y de masa. Mediante esta operacin se consigue la introduccin de energa en el volumen del fluido, osea, que la energa cinetica que posee el impelente se transfiere al fluido provocando su movimiento (Cortes, 2006)Clases de Agitadores Los agitadores se dividen en Impulsores de flujo axial: Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor. Impulsores de flujo radial: Generan corrientes en direccin radial tangencial.Tipos de agitadores:Los tres tipos principales de agitadores son: paletas, turbina, hlice. (Brunelli, 2009)El agitador de cuchillas eficiente por tener ms efecto de corte y tambin se encuentra el agitador Rushton encapsulado con huecos

Imagen1. Agitador con cuchillaImagen2. Agitador encapsulado

Fuerza de cizalla:

Anlogamente a la divisin de los elementos agitadores con el caudal vehiculado, lo mismo sucede con la fuerza de cizalla y la dependencia de esta con el tipo de agitador. De esta manera:Los agitadores axiales que vehiculaban altos caudales a una determinada potencia, presentan baja fuerza de cizalla.Los agitadores radiales que vehiculaban bajos caudales a una determinada potencia, presentan una elevada fuerza de cizalla. Para comprender el concepto de fuerza de cizalla se debe plantear un sistema rotor-estator, entendiendo como tal, aquel en el que un elemento agitador (rotor) gira impulsando el fluido contra una superficie fija (estator).Al moverse el rotor a una velocidad constante (w: velocidad angular y v: velocidad tangencial), el fluido en contacto con l, adquiere una gran cantidad de movimiento, que va disminuyendo hasta anularse en contacto con el estator (justo en m).La velocidad respecto al eje x es lineal con el eje y. Para mantener la situacin en rgimen estacionario (mantener esta diferencia de velocidad en el tiempo), debe existir una fuerza en la direccin de las x (Fuerza de cizalla). A esta fuerza por unidad de superficie, se le denomina esfuerzo cortante y tiene dimensiones de una presin. Este esfuerzo cortante es el causante del gradiente de velocidad y se representa por TAU xy. (Riera, 2001)Coalescencia:Coalescencia La coalescencia se define como un fenmeno irreversible en el cual las gotas pierden su identidad, el rea interfacial se reduce y tambin la energa libre del sistema (condicin de inestabilidad). Sin embargo, este fenmeno se produce slo cuando se vencen las barreras energticas asociadas con las capas de emulsionante adsorbido y se drena la pelcula de fase continua entre dos gotas. (Valladares, 2005)4. HIDRODINAMICA:Consumo de Potencia en tanques agitados:El consumo de potencia de un fluido durante el proceso de agitacin no es ms que la disipacin de la energa mecnica proveniente del impelente en el fluido durante el proceso de agitacin no es ms que la disipacin de la energa mecnica proveniente del impelente en el fluido por medio de la friccin entre capas del fluido.En fluidos newtonianos: el consumo se predice con el nmero de potencia (Np).Np=f(Fr, Re, RGs)Donde:Fr: Numero de FraudeEs despreciable cuando el sistema tiene varios deflectores.Re: Numero de ReynoldsRGs: Relaciones geomtricas simples2 grupos:RGs1: Referidos a los cambios geomtricos del impelente influyen en el NpRGs2: Referidos a los cambios geomtricos del resto del sistema.Factores que influyen en el consumo de Potencia (en el Np)El Re: Las investigaciones reportan resultados aparentemente contradictorios:Np se mantiene constante para Re>2*104 .Su valor depende del sistema.Np aumenta a partir de Re>2*104, para turbina de paletas planas, alcanzando un mximo cuando comienza la aireacin superficial.Influencia de RGs:+RGs2: Influyen indirectamente en el consumo de potencia. Se expresan en la cada de presin del lquido que recircula en el tanque.Posicin relativa del impelente respecto al fondo del tanque y la superficie del lquidoNp disminuye cuando la claridad entre el impelente y el fondo disminuye en el intervalo entre 0.17-1.1 de C/D (D: Diametro del impelente).Por encima de C/D =1.1 Np es constante.Np para la turbina de aletas planas, es mximo cuando C=3DY cuando el nivel del liquido por encima del impelente es =2D.Dimetro del Impelente:A