Introducción

Conceptualización

Relación con la Ingeniería ambiental

MEZCLADO

ANALISIS

objetivos

dispositivos

Tipos de

mezclado

INTRODUCCION Operaciones unitarias

Una operación unitaria puede definirse como un área del proceso oun equipo donde se incorporan materiales, insumos materiasprimas y ocurre una función determinada, son actividades básicasque forman parte del proceso. Cualquier proceso que se puedadiseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas que,en algunos casos son específicas del proceso considerado, pero enotros, son operaciones comunes e iguales para varios procesos.

El procesoGeneralmente un proceso puede descomponerse en la siguiente

secuencia:1.- Materias Primas2.- Operaciones físicas de acondicionamiento3.- Reacciones químicas4.- Operaciones físicas de separación5.- Productos

Cada una de estas operaciones es una operación unitaria. . Esteconcepto fue introducido en 1915 por el profesor Little,delMassachussets Institute of. Technology (M.I.T).

Clasificación de las operaciones unitarias

Cada operación unitaria tiene como objetivo el modificarlas condiciones de una determinada cantidad de materia enforma más útil a nuestros fines. Este cambio puede hacerseprincipalmente por tres caminos:

• Modificando su masa o composición (separación de fases,mezcla,...)

• Modificando el nivel o calidad de la energía que posee(enfriamiento, vaporización, aumento de presión,...)

• Modificando sus condiciones de movimiento (aumentando odisminuyendo su velocidad o su dirección).

Estos tres son los únicos cambios posibles que un cuerpopuede sufrir.

Conceptualización

Temas

Mezclado

Objetivos del mezclado

Tipos de mezclado y dispositivos :

MEZCLADO

• El mezclado y/o agitación es unade las operaciones unitariasdentro del campo de lasIngenierías y es uno de los temasmás difíciles de someter aun análisis científico. Hasta elpresente no se ha desarrolladoninguna fórmula o ecuaciónaplicable al cálculo de grado derealización al que se verificala mezcla, o la velocidad con quese realiza, en determinadascondiciones.

Objetivos del mezclado El mezclado se efectúa con el objeto de lograr una distribución uniforme de los componentes entre sí por medio del flujo, dicho flujo es producido por medios mecánicos..

Tipos de mezclados.

Generalmente puede que se nos ofrezca mezclarsólidos con otros sólidos, líquidos con otroslíquidos, líquidos con sólidos, gases con líquidos,etc. Al mezclarse líquidos miscibles o sólidos enlíquidos que se puede lograr un mezcladoíntimo, pero con líquidos inmiscibles ymateriales muy viscosos o pastosos el grado demezclado logrado es menor.

La eficiencia del proceso de mezclado dependede una efectiva utilización de la energía que seemplea para generar el flujo de componentes.Para lograr proporcionar un suministro deenergía adecuado hay que considerar laspropiedades físicas de los componentes, eldiseño del agitador que transmite la energía y laconfiguración del tanque de mezclado.

En este caso se refiere a forzar un fluidopor medios mecánicos para que adquieraun movimiento circulatorio en el interiorde un recipiente.Los objetivos de la agitación pueden ser:•Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua)•Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua)•Mejorar la transferencia de calor (ej.,encalentamiento o enfriamiento)•Dispersión de un gas en un líquido (ej.,oxígeno en caldo de fermentación)•Dispersión de partículas finas en un líquido•Dispersión de dos fases no miscibles (ej.,grasa en la leche)

Mezcla de fluido

Equipo utilizado: MEZCLADOR

Consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado oabierto), y un agitador mecánico, montado en uneje y accionado por un motor eléctrico.Las proporciones del tanque varían ampliamente,dependiendo de la naturaleza del problema deagitación. El fondo del tanque debe serredondeado, con el fin de eliminar los bordesrectos o regiones en las cuales no penetrarían lascorrientes del fluido. El eje está accionado por unmotor, conectado a veces, directamente almismo, pero con mayor frecuencia, a través deuna caja de engranajes reductores. La elecciónde mezclador y velocidad adecuada para cadaaplicación depende del grado de mezcla o batidoy el tipo de fluidos usados.

• AgitadoresLos agitadores se dividen en:

Los que generan corrientesparalelas al eje delimpulsor que sedenominan impulsores deflujo axial; y aquellos quegeneran corrientes endirección radial tangencialque se llaman impulsoresde flujo radial.

• Tipos de agitadoresLos tres tipos principales de agitadores son, paletas turbina hélice

Agitadores de paleta o pala

• Consiste en una hoja plana sujeta a un eje rotatorio.

• El flujo de líquido tiene una componente radial grande en el plano de la pala y también un gran componente rotacional.

• Los agitadores de pala son de construcción relativamente fácil.

• Los agitadores de pala sencillos producen una acción de mezcla suave, que es con frecuencia la conveniente para el trabajo con materiales cristalinos frágiles.

• Son útiles para operaciones de simple mezcla, como, por ejemplo, la mezcla de líquidos miscibles o la disolución de productos sólidos.

Agitadores de turbina típicosEstán constituidos por un componente

impulsor con más de cuatro hojas,montadas sobre el mismo elemento yfijas a un eje rotatorio.

• Los agitadores de turbina son eficacespara un amplio intervalo deviscosidades; en líquidos pocoviscosos, producen corrientesintensas, que se extienden por todo eltanque y destruyen las masas delíquido estancado.

• El agitador de turbina semiabierto,conocido como agitador de disco conaletas, se emplea para dispersar odisolver un gas en un líquido. El gasentra por la parte inferior del eje delrodete; las aletas lanzan las burbujasgrandes y las rompen en muchaspequeñas, con lo cual se aumentagrandemente el área interfacial entreel gas y el líquido.

Agitadores de hélice

Las hélices no son muy efectivas si van montadas sobre ejes verticales situados en el centro del depósito de mezcla. Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicación, y todo depende de los requisitos de su proceso. Los hay de acoplados directo, estos están diseñados para aplicaciones de baja viscosidad, o volumen pequeño, o aplicaciones en que se requiere trituramientos del producto. Los agitadores de acoplado de engranaje (caja reductora), son eficientemente usados en productos con más alta viscosidad o aplicaciones con un volumen más elevado.

Mezclado de sólidos

• La operación de mezclado desólidos se da en la ramafarmacéutica que es la unión decomponentes sólido con sólido ytiene como objetivo el lograr ladistribución más regular posiblede los componentes en latotalidad de la masa deun fármaco, sin que estasmaterias primas cambien suspropiedades, físicas o químicas.La operación de mezclado puededefinirse, por un lado, como unevento que tiende a producir unadistribución al azar de partículasdiferentes, se presupone unmovimiento individual eindependiente de las partículasen el Mezclador, que tiene porresultado un estado de máximodesorden de la distribución decada materia prima.

OTROS EJEMPLOS• Amasadoras, dispersores y masticadores. El amasado

es un método de mezclado que se utiliza con sólidosplásticos o deformables. Aplastan la masa, laremueven sobre sí misma y la aplastan nuevamente.La mayor parte de las amasadoras también desgarrany cortan la masa por la acción de una pala móvil y unasuperficie estacionaria. La energía que se requiere esrelativamente grande aun con materiales pocoviscosos; cuando la masa se vuelve dura y elástica elconsumo de energía se hace muy grande.

• La amasadora de dos brazos se utiliza para tratarsuspensiones, pastas y masas plásticas ligeras. Susaplicaciones típicas son la preparación de bases delaca a partir de pigmentos y desmenuzamiento deborras de algodón en ácido acético y anhídridoacético para formar acetato de celulosa.

MEZCLADO Y LA INGENIERIA AMBIENTALMEZCLADOEl mezclado es una operación unitaria de gran importancia en muchas fases del tratamiento de aguas residuales, entre las que podemos citar:Mezcla completa de una sustancia con otraMezcla de suspensiones líquidasMezcla de líquidos misciblesFloculaciónTransferenciaDescripción y aplicaciónLa mayoría de las operaciones de mezclado relacionadas con el tratamiento de las aguas residuales puede clasificarse en continuas y rápidas continuas (30 segundos o menos). Estas últimas suelen emplearse en los casos en los que debe mezclarse una sustancia con otra, mientras que las primeras tienen su aplicación en aquellos casos en los que debe mantenerse en suspensión el contenido del reactor o del depósito. En los siguientes apartados se analiza cada uno de estos tipos de mezclado.Mezcla rápida continua de productos químicos.En el proceso de mezcla rápida continua, el principal objetivo consiste en mezclar completamente una sustancia con otra. La mezcla rápida puede durar desde una fracción de segundo hasta alrededor de 30 segundos. La mezcla rápida de productos químicos se puede llevar a cabo mediante diversos sistemas, entre los que destacan:Resaltos hidráulicos en canalesDispositivos VenturiConduccionesPor bombeoMediante mezcladores estáticosMediante mezcladores mecánicosEn los cuatro primeros, el mezclado se consigue como consecuencia de las turbulencias que se crean en el régimen de flujo. En los mezcladores estáticos, las turbulencias se producen como consecuencia de la disipación de energía, mientras que en los mezcladores mecánicos las turbulencias se consiguen mediante la aportación de energía con impulsores giratorios como

las paletas, hélices y turbinas.

• MEZCLADO• El mezclado es una operación unitaria de gran importancia en muchas fases del tratamiento de aguas residuales,

entre las que podemos citar:• Mezcla completa de una sustancia con otra• Mezcla de suspensiones líquidas• Mezcla de líquidos miscibles• Floculación• Transferencia• Descripción y aplicación• La mayoría de las operaciones de mezclado relacionadas con el tratamiento de las aguas residuales puede

clasificarse en continuas y rápidas continuas (30 segundos o menos). Estas últimas suelen emplearse en los casos en los que debe mezclarse una sustancia con otra, mientras que las primeras tienen su aplicación en aquellos casos en los que debe mantenerse en suspensión el contenido del reactor o del depósito. En los siguientes apartados se analiza cada uno de estos tipos de mezclado.

• Mezcla rápida continua de productos químicos.• En el proceso de mezcla rápida continua, el principal objetivo consiste en mezclar completamente una sustancia

con otra. La mezcla rápida puede durar desde una fracción de segundo hasta alrededor de 30 segundos. La mezcla rápida de productos químicos se puede llevar a cabo mediante diversos sistemas, entre los que destacan:

• Resaltos hidráulicos en canales• Dispositivos Venturi• Conducciones• Por bombeo• Mediante mezcladores estáticos• Mediante mezcladores mecánicos• En los cuatro primeros, el mezclado se consigue como consecuencia de las turbulencias que se crean en el régimen

de flujo. En los mezcladores estáticos, las turbulencias se producen como consecuencia de la disipación de energía, mientras que en los mezcladores mecánicos las turbulencias se consiguen mediante la aportación de energía con impulsores giratorios como las paletas, hélices y turbinas.