Agitación y Mezclado: Apuntes de Ingeniería Química, Resúmenes de Biología

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AGITACIÓN

Y

MEZCLADO

D.B. Viridiana Magaña Dueñas

Agitación: se refiere al movimiento inducido de un material en una forma específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro de algún tipo de contenedor Mezclado: es una distribución al azar de dos o más fases inicialmente separadas.

Agitación y mezclado

Finalidades de la agitación:

1. Suspensión de partículas sólidas
2. Mezclado de líquidos miscibles, por ejemplo, alcohol etílico y agua
3. Dispersión de un segundo líquido, inmiscible con el primero, para formar una emulsión o suspensión de gotas diminutas.
4. Inyección de un gas en un fluido. Se utiliza para obtener reacciones entre un gas y un líquido, fermentaciones aerobias, realizar aportes de oxígeno en estanques aireados

Agitación y mezclado

Equipos de agitación

• Tanques o recipientes, generalmente de forma cilíndrica y provistos de un eje vertical. La parte superior del recipiente puede estar abierta al aire o cerrada.
• El fondo del tanque es redondeado y no plano.
• La agitación a altas velocidades promueve la formación de vórtices, se pueden evitar con placas deflectoras.

Equipos de agitación

• Las componentes radial y longitudinal de un fluido son útiles ya que producen el flujo necesario para la mezcla.
• Cuando el eje es vertical y se encuentra ubicado en el centro del estanque, la componente tangencial de velocidad es generalmente perjudicial para la mezcla.

Modelos de flujo en tanques agitados

Agitadores de flujo axial o longitudinal

• El flujo retorna hasta la zona central de las palas, creando un campo de flujo de ida y vuelta paralelo al eje de giro.
• Este tipo de flujo se presenta con un Reynolds de entre 200 a 600, y se transforma en flujo radial cuando el número de Reynolds disminuye.
• Incluyen a todos los que tienen palas que forman un ángulo menor de 90° con el plano perpendicular al eje. Las aspas inclinadas (hélices) son las más representativas de este tipo de agitadores..

Modelos de flujo en tanques agitados

Agitador de flujo tangencial

• El flujo tangencial sigue una trayectoria circular alrededor del eje y, crea un vórtice en la superficie del líquido que da lugar a un agregado de sustancias sin mezclar, debido a la fuerza centrífuga.
• la profundidad del vórtice puede ser tan grande que llegue a las paletas, dando lugar a que en el líquido se introduzca el gas que está encima de él

Modelos de flujo en tanques agitados

Prevención de remolinos o vortices

• Descentrando del eje
• Posición lateral del agitador
• Utilización de placas deflectoras

Modelos de flujo en tanques agitados

Hélice

• Flujo axial, trabaja a alta velocidad y se utiliza para líquidos de baja viscosidad.
• La columna de fluido que produce es altamente turbulenta, generando remolinos de líquido que arrastran el líquido estancado.
• Las placas cortan el líquido, debido a la persistencia de las corrientes de flujo, siendo muy eficaces en estanques de gran tamaño

Rotores (propelas)

Rotores (propelas)

Hélice Se utilizan para homogenizar, suspender fluidos y favorecer el intercambio de calor.

Turbina de hojas planas

• Produce un flujo radial que se desplaza hacia las paredes del estanque.
• Se utiliza para fluidos cuya viscosidad alcanza hasta los 0.11 Pa·s. Turbina de hojas inclinadas
• Son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades. En líquidos de baja viscosidad los impulsores de turbina generan fuertes corrientes que se distribuyen por todo el estanque, destruyendo bolsas de fluido estancado.
• Campo de flujo: Axial/radial

Rotores (propelas)

Turbina de hojas inclinadas

Rotores (propelas)

Turbina de hojas planas y disco

Rotores (propelas)

Palas

• Por lo general son agitadores de palas planas que giran sobre un eje vertical y cumplen eficazmente problemas sencillos de agitación. Son frecuentes los agitadores de dos y cuatro palas.
• A veces presentan cierta inclinación, pero lo más frecuente es que sean verticales

Rotores (propelas)