MEZCLAS1. Definicin Se denomina mezcla al tipo de materia que est formado a partir de la combinacin de dos o ms sustancias, Se encuentran dentro de la naturaleza tanto componiendo parte de los seres vivos, as como conformando los diversos materiales existentes en el medio ambiente, formando minerales, soluciones lquidas, y gases en el aire, existiendo en los diversos estados de la materia, slido, lquido y gaseoso. Como el aire, gaseosas, etc.2. CaractersticasNo tiene propiedades caractersticas fijas, depende de su composicin.1. Los componentes no pierden sus propiedades caractersticas.- es decir, no hay interaccin qumica entre los componentes de las mezclas, la combinacin es fsicas entre las sustancias que la conforman.

1. Se pueden separar por mtodos fsicos.- como la filtracin, la decantacin, la destilacin, la evaporacin, o mediante la accin del calor, para esto se aprovechan las caractersticas propias de cada componente, como la mezcla homognea de agua y sal, se hierve el agua hasta que se evapore en su totalidad, y lo que queda es la sal.

1. Las mezclas no poseen composicin constante.- Por ejemplo el aire, las muestras de aire recolectadas de varias ciudades probablemente tendrn una composicin distinta debido a sus diferencias en altitud y contaminacin, entre otros factores.

3. Caractersticas de flujo

4. Mecanismos de mezcladoTres mecanismos principales son responsables del mezclado: Conveccin En la que grupos de partculas se mueven de una posicin a otra Se produce el movimiento de grupos de molculas o porciones de fluido de tamao apreciable.Puede ser de dos tiposa) Aleatoriob) Ordenado(como en los mezcladores estaticos) Pero en cualquier caso lo que se pretende es aumentar la superficie interfacial entre ambos componentes hasta conseguir que en cualquier unidad de volumen la relacin entre ambos es igual que en la mezcla global. Difusin En la que las partculas se distribuyen sobre una interface de reciente formacin. Cizallamiento En la que se forman planos de deslizamiento.

Estos mecanismos interactan uno o ms a la vez segn el diseo de la envoltura o tambor, a consecuencia del movimiento de las partculas puede resultar una segregacin debido a las diferencias de las propiedades fsicas existiendo un mecanismo de mezclado y desmezclado a la vez, dependiendo de grado de homogeneidad que tiene la mezcla predominara la primera sobre la segunda y cuando se alcance un equilibrio entre las dos habremos definido el estado final de la mezcla(tiempo optimo), despus de este tiempo no proporcionara mejores resultados en la mezcla. El mezclado es donde se debe a tener en consideracin los ingredientes, el tiempo y el equipo adecuado para realizar una mezcla satisfactoria del producto. El tiempo de tiempo de mezclado tambin es crucial para la obtencin de una premezcla debido a que determina el grado de homogeneidad de la mezcla. Es evidente que un menor tiempo de mezcla conduce a la obtencin de una mezcla sub mezclada, mientras que el tiempo de mezclado se mas prolongado se obtendrn resultados de mezclas sobre mezcladas.

En partculas slidas: Estos tres mecanismos aparecen en distintas proporciones en diversos tipos de mezcladores y en diferentes tipos de partculas. Un mezclador de artesa con un conductor de cinta en espiral dar lugar a una mezcla casi nicamente por conveccin, pero un simple bidn mezclador ocasionara principalmente una mezclado por difusin. Estos mezcladores se ilustran en las figuras a) y b) :

Sin embargo, el mezclado tambin puede clasificarse en: Mezclado extensivo o distributivo o convectivo o repetitivo osimple o blending, en el que se reduce la inuniformidad del sistema sin alterar el estado inicial del mismo, consiguindose mediante redistribuciones y deformaciones, pudiendo darse incluso en rgimen laminar (Figura 11). Considerando una conduccin por la que circula un fluido, y en la que se inyecta un pulso de otra sustancia; como consecuencia del flujo el rea interfacial comienza a aumentar; este caso es un ejemplo en el que el mezclado depende de la deformacin aplicada, y no de la velocidad de deformacin o esfuerzo de deformacin Mezclado intensivo o dispersivo o Compounding, referido a procesos en los que es necesario romper agregados de un determinado material, siendo de gran importancia el esfuerzo o velocidad de deformacin aplicada, puesto que es necesario romper las partculas o agregados de algn componente. En este caso se define el trmino de tamao de partcula final, que es tamao de partcula ms pequeo del componente minoritario que existe en el sistema

Movimiento de conveccin de porciones relativamente grandes del lecho. Claudicacin por corte, que reduce fundamentalmente la escala de segregacin Movimiento de difusin de partculas individualesLas mezcladoras ms eficientes inducen al mezclado por los tres mecanismos. Por consiguiente este puede considerarse una operacin aleatoria de desplazamiento, en la que interviene grupos de partculas grandes y pequeas y hasta partculas individuales. Sin embargo, corresponde destacar que el uso de un movimiento aleatorio para conseguir una distribucin aleatorio asume que ningn otro factor incide en esta distribucin, pero esto rara vez o nunca sucede en la practica. En cambio, los polvos que se mezclan poseen diversas propiedades que influyen sobre esta aproximacin al carcter aleatorio completo, tambin se debe tener en cuenta la adhesividad o la tendencia a deslizarse de las partculas, entre otros factores. Como es de anticipar, cuando ms adherente es el material, con menor facilidad se mezcla o se segrega. Las fuerzas electrostticas de la superficie de la partcula tambin pueden influir mucho en el proceso de mezclado y hasta pueden ocasionar suficiente rechazo entre las partculas para imposibilitar el mezclado al azar.La segregacin que tiene lugar en los solidos que fluyen libremente suele producirse por diferencias en el tamao de las partculas y, en menor medida, en su densidad y forma. Las circunstancias que llevan a la segregacin pueden ser generalizadas desde un punto de vista fsico fundamental. Las condiciones necesarias y suficientes para que se produzca la segregacin son: Los diversos componentes de la mezcla presentan movilidad diferente para el desplazamiento entre partculas. La mezcla presenta un campo que ejerce una fuerza motriz direccional sobre las partculas o un gradiente de mecanismo capaz de inducir o modificar el movimiento entre las partculas.La combinacin de estas condiciones provoca migraciones asimtricas de las partculas e induce segregacin.La mezcladora ideal debe producir una mezcla completa rpidamente y con una accin mezcladora lo mas suave posible para no daar el producto.

Los tres mecanismos por los que se mezclan los lquidos son: transporte de volumen, mezcla por turbulencia y difusin molecular:A. Transporte de masa o volumenEs similar a la mezcla por conveccin de los polvos e implica el movimiento de una cantidad relativamente grande de material de una posicin a otra dentro de la mezcla.Por ejemplo: por accin de la pala de un mezclador. Tambin tiende a producir una gran cantidad de mezclado con bastante rapidez, pero dejar sin mezclar el lquido del material que se mueve. La transferencia de masa es la masa en trnsito como resultado de una diferencia en la concentracin de especies en una mezcla.

B. Mezcla turbulentaLos sistemas fluidos son capaces de desarrollar un fenmeno propio de carcter impredecible conocido como turbulencia porque estn gobernados por ecuaciones de movimiento no lineales.Son consecuencia del movimiento aleatorio de las molculas cuando se ven forzadas a desplazarse de manera turbulenta. Los cambios constantes de velocidad y direccin del movimiento hacen que la turbulencia inducida sea un mecanismo de mezclado muy efectivo. Sin embargo, dentro de un lquido turbulento se forman pequeos conjuntos de molculas que se mueven al unsono, formando unidades llamadas remolinas. Estos remolinos tienden a disminuir de tamao y acaban por desintegrarse para ser sustituidos por otros nuevos. Por tanto, la mezcla por turbulencia sola puede contener pequeas reas no mezcladas en el interior de los remolinos y en las reas prximas a la superficie del envase, en las que se produce una corriente de flujo lineal. Difusin de remolinos Difusividad: la turbulencia produce un gran difusividad y una mezcla rpida de cualquier propiedad o sustancia en el fluido, como por ejemplo, momento, masa calor, salinidad, contaminantes, etc. La difusividad puede ser del orden de 103 -105 veces mayor en rgimen turbulento que en laminar. Si no hay aumento de la difusin, aunque el flujo sea irregular, no es turbulento. Un ejemplo claro es la estela de condensacin que deja un reactor en el cielo. Se mantiene casi constante en muchos kilmetros; tal flujo no es turbulento, aunque si lo sera la formacin de la estela. El aumento de la difusividad es el fenmeno mas llamativo de la turbulencia.

C. Mezcla laminar Para materiales muy viscosos Agitaciones suaves Puede estar adyacente a flujos turbulentos en la superficie de vasos (uso de bafles)

D. Difusin molecular.Esta ocurre en los lquidos miscibles siempre que existe un gradiente de concentracin y acaba por dar lugar a un producto bien mezclado, aunque para ello se precisara un tiempo considerable, si ste es el nico mecanismo de mezcla. En la mayora de los mezcladores suceden los tres mecanismo; el transporte de volumen y la turbulencia se deben al movimiento de un agitador o de una pala mezcladora programados a una velocidad adecuada. En lquidos miscibles siempre que existe un gradiente de concentracin: del ms concentrado a la zona de menor concentracin. Se aplica a lquidos en reposo y en mezcla de flujo laminar. Si el fenmeno sucede en un tiempo suficiente, resulta un mezclado completo. Aplicaciones: Geles, mezclas con fluidos viscosos.

Se lleva a cabo el transporte de materia como consecuencia de la diferencia de concentracin entre dos puntos (Ley de Fick) En compuestos de muy bajo peso molecular(antioxidantes, colorantes, espumantes)

Mezcla de lquidos y suspensiones miscibles

Los lquidos mviles de escasa viscosidad se mezclan fcilmente entre s. Deigual forma, las partculas slidas se suspenden con facilidad en los lquidos mviles, aunque es probable que tambin sedimente con rapidez cuando se interrumpe el mezclado. Los lquidos viscosos son ms difciles de agitar ymezclar, pero la velocidad de sedimentacin de las partculas suspendidas enellos es menor.

5. Tipos de mezclas

Mezclashomogneas:Tambin se las conoce bajo el nombre de disoluciones. En estas elsoluto, es decir la sustancia que se disuelve, ya sea en estado slido, lquido o gaseoso, se dispersa en eldisolvente(que suele encontrarse mayormente en estado lquido) en partculas de tamao muy reducido. Esto trae como consecuencia la conformacin de una mezcla homognea en lo molecular. Si se toman muestras de menor tamao, incluso a escala molecular, su composicin seguir siendo constante. Las disoluciones presentan la caracterstica de que son transparentes, dejan pasar la luz a travs de ellas. Las sustancias que conforman la mezcla no son separables por mtodos fsicos (filtracin, decantacin, etc.). Tampoco se pueden depositar por el efecto de la gravedad, presentando de esta forma una cierta estabilidad.Ejemplos:-agua de mar (solido con liquido)-gasolina (liquido con liquido) mezcla de hidrocarburos alifaticos-aire (mezcla de gases)-vino (liquido con liquido)-amalgama (mercurio liquido con plata solido).- gaseosa (liquido con gas) Mezclasheterogneas:Tambin conocidas bajo el nombre de suspensiones, se caracterizan por poseer molculas de gran tamao, de tal forma que algunas pueden percibirse por el ojo humano. Estas mezclas no son uniformes, y el disolvente se encuentra en mayores proporciones que el soluto. Estas mezclan no son transparentes por lo que no dejan pasar la luz a travs de ellas y las sustancias que conformar la mezcla si son separables por mtodos fsicos como la filtracin. Las partculas, debido al gran tamao que presentan, se depositan por el efecto de la gravedad.Ejm:-agua y aceite-granito-agua y arena Mezclas coloidales:Son mezclas donde las partculas que la conforman tienen un tamao intermedio entre el tamao correspondiente a las disoluciones y el de las suspensiones, es decir, las partculas tienen un tamao mayor que el de las molculas, pero menor que el de las suspensiones en las mezclas heterogneas, por lo que no se depositan por el efecto de la gravedad. El tamao de las partculas est comprendido entre 1nm y 200nm.Se distinguen fundamentalmente dos tipos de coloides, en los que las partculas estn dispersas en agua, que son los coloides hidrfilos (atraen a las molculas de agua) e hidrfobos (repelen las molculas de agua).Emulsin: agua + concentradoEjm :Gelatina (coloide hidrfilo) y agua con aceite y jabn (coloide hidrfobo)Mayonesa (emulsin)PinturaMantequilla (emulsin)Por ejemplo, cuando echamos leche en un caf, qu mecanismos se dan?: Inicialmente, antes de introducir la cucharilla, se da DIFUSIN MOLECULAR, una vez introducida la cucharilla y se agita el caf, CONVECCIN. Sin embargo, si agitamos un poco de forma que se forman vetas de leche en el caf y dejamos de agitar, se producir una difusin de remolinos. 6. Estabilidad de las mezclas 7. Aplicaciones Como en el mercado existen variedad de equipos empleados para el proceso del mezclado, sus aplicaciones son diversas en diferentes camposEn la industria alimentaria las mezcladoras esttica de funcionamiento continuo permiten la preparacin de pastas de carne; para la mezcla de lquidos de viscosidad baja o media se requieren de equipos con agitadores de palas, de turbina o hlices (ms veloces) aqu se mezclan productos lcteos, mezcla de aceites para la elaboracin de margarinas entre otrosEn tecnologa farmacutica se tienen las preparaciones farmacuticas como comprimidos, capsulas, sobres, polvos secos para inhalacin (mezcla de partculas slidas), jarabes (mezcla de lquidos mezcables), emulsiones y cremas (mezcla de lquidos no mezclables), concentrados y suspensiones (dispersin de partculas slidas) En los procesos industriales a escala grande podemos tener, la de transformacin del plstico (se mezcla resina de cloruro de vinilo, resinas higroscpicas, mezclas de resinas fenlicas entre otros), la siderurgia (como por ejemplo mezcla de mineral de hierro para obtener pellets que son unas pequeas porciones de material aglomerado) Las aplicaciones son mltiples en los prrafos anteriores se describen solo una parte

Pellets de hierro

8. Equipos empleados En funcin de las caractersticas del dispositivo que induce los movimientos relativos de las partculas de los componentes de la mezcla suelen clasificarse en las tres categoras siguientes: Mezcladores mviles En los equipos de este grupo, el proceso tiene lugar como consecuencia del movimiento de rotacin de los recipientes que contienen los componentes de la mezcla Mezcladores estticos con agitacin internaEstn constituidos por recipientes fijos que contienen en su interior los elementos necesarios para impulsar los movimientos del material a mezclar Mezcladores estticosEste tipo de mezcladores carece de elementos mviles; el mezclado se produce por la progresin del material en su interior

Mezcladores mviles

Una de las caractersticas de los mezcladores mviles es que la accin de mezclado es de tipo difuso el cual es suave. Aunque esto parezca favorable para que los materiales no se desmoronen, la intensidad de la agitacin puede resultar insuficiente para romper los aglomerados de partculas de productos cohesivos (unin de molculas debido a la atraccin molecular), para evitar este problema ahora se instalan dispositivos intensificadores de la agitacin.

Estos equipos deben su eficacia del mezclado a algunos factores_ Si los componentes de la mezcla ocupan un tercio del volumen del recipiente se alcanza la mayor eficacia_ A mayor velocidad de rotacin del mezclador mayor ser la contribucin de la mezcla pero esta velocidad tampoco debe ser excesiva porque si no el mezclado se detiene, el rango aceptable debe estar entre los 30 a 100 rpm (revoluciones por minutos)

.Los mezcladores en V por su versatilidad son los ms utilizados a escala pequea e intermedia . Los mezcladores de doble cono son los de eleccin para mezclas industriales Ventajas.Facilidad de las operaciones de limpieza, mantenimiento, carga y descargaDesventajas .No son adecuados para mezclar materiales poco cohesivos (por el mecanismo difusivo) Mezcladores estticos con agitacin internaAqu se encuentran los mezcladores de cintas y los mezcladores de tornillo interno

En los mezcladores de cintas el elemento activo est constituido por 2 cintas helicoidales que giran sobre el mismo eje en el interior de la cmara de mezclado, una de las cintas mueve el material lentamente hacia un sentido y la otra rpidamente en sentido contrario debido a eso el mecanismo de mezclado que predomina es de tipo convectivo.

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