OBJETIVOS Comprender la importancia, utilidad y los principios
bsicos de la agitacin y mezclado, dependiendo del tipo de impulsor
y la velocidad de agitacin. Observar los diferentes vrtices
generados por distintos tipos de aspas, en un tanque estacionario,
al igual que utilizando bafles o mamparas en el interior del
mismo.INTRODUCCINEl xito de muchas operaciones industriales depende
de la efectiva agitacin y mezcla de fluidos. La agitacin se refiere
al movimiento inducido de un material de manera especfica,
normalmente en un patrn circulatorio dentro de algn tipo de
contenedor.
Los lquidos se agitan con numerosos propsitos, dependiendo de
los objetivos de la etapa de proceso. Dichos propsitos
incluyen:
1. Suspensin de partculas slidas.2. Mezclado de lquidos
miscibles.3. Dispersin de un gas a travs de un lquido en forma de
pequeas burbujas.4. Dispersin de un segundo lquido, inmiscible con
el primero, para formar una emulsin o suspensin de gotas finas.5.
Promocin de la transferencia de calor entre el lquido y el serpentn
o encamisado.
FUNDAMENTO TERICOExisten varias formas de agitar un fluido,
entre ellas la forma ms comnmente empleada se basa en la agitacin
con impulsores mecnicos en un tanque de forma cilndrica. Los
impulsores y agitadores se suelen clasificar en dos clases de
acuerdo al patrn de flujo que se desarrolla en el tanque:
Agitadores de flujo axial: que generan corrientes paralelas al eje
del agitador. Los agitadores de flujo radial: que descargan el
fluido hacia la pared del tanque en una posicin horizontal o
radial.
Los tres tipos principales de agitadores son, de hlice, de
paletas y de turbinas. Si bien para ciertos casos son tiles algunos
diseos especiales de agitadores, con los tres tipos antes citados
se resuelven la gran mayora de los problemas de agitacin de
lquidos.Agitadores de hlicePoseen elementos impulsores de hojas
cortas y no son muy efectivas si van montadas sobre ejes verticales
situados en el centro del tanque. Se recomienda para tanques
grandes y fluidos poco viscosos.
Agitadores de paletasConsiste en una hoja plana sujeta a un eje
rotatorio, el flujo de lquido tiene una componente radial grande en
el plano de la pala, son de construccin relativamente fcil, y son
tiles para operaciones de simple mezcla; como liquidos miscibles o
disolucin de slidos frgiles.Los agitadores industriales de este
tipo giran entre 20 y 150 rpm. Por lo regular no requieren placas
deflectoras.
Agitadores de turbinaEstan constituidos por un impulsor con ms
de 4 hojas montadas sobre el mismo elemento y fijas al eje.stos
agitadores son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades;
en lquidos poco viscosos producen corrientes intensas y destruyen
las masas de lquido estancado. Las corrientes principales son
radiales y tangenciales, stas ltimas dan lugar a los vrtices y
torbellinos que se evitan con un anillo difusor o bafle.
Por lo que el uso de distintos tipos de agitadores est asociado
a la viscosidad recomendados para algunos agitadores comunes. Se
tiene que para el mezclado de lquidos de viscosidades en el rango
bajo-intermedio, los agitadores de hlice y de turbina de aspas
planas resultan recomendables. Estos agitadores son de uso mltiples
y se les emplea bajo una variedad de condiciones de
procesado.Cuando se emplean agitadores de aspas para agitar fluidos
de baja viscosidad en tanques sin deflectores (o bafles) se genera
un vrtice. La profundidad del vrtice crece con la velocidad de
agitacin hasta que eventualmente el vrtice pasa por el agitador. La
eficiencia del mezclado de un sistema con vrtice es usualmente
menor que la correspondiente en el sistema sin ella. Comnmente se
colocan deflectores al tanque para eliminar esta problemtica.
EQUIPO AUXILIAR Aspas de diferentes tipos Vernier Desarmador
Cubeta Manguera
SUSTANCIAS Agua
ESQUEMA DEL APARATO.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALREPETIR LOS PASOS 3 A 8 CON DIFERENTES
ASPAS Y POSTERIORMENTE AGREGAR LOS BAFLES.
Aspa 1
Sin bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)Altura de
elevacin respecto a la altura de origen (cm)
5102.3
6.5131.6
000.5
Con bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)rpm
(promedio)
2.5310
5.53.520
005
Aspa 2
Sin bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)Altura de
elevacin respecto a la altura de origen (cm)
5.5122
30202.9
32253.1
Con bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)rpm
(promedio)
005
0010
3315
Con el bafle el vrtice no era en el centro como los dems, este
se formaba a un lado de este.Solo se tom una velocidad, ya que si
se segua aumentando, el vrtice era el mismo
Aspa 3
Sin bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)Altura de
elevacin respecto a la altura de origen (cm)
53.51.5
106.51.8
1272.1
Con bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)rpm
(promedio)
0010
0025
10235
Aspa 4
Sin bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)Altura de
elevacin respecto a la altura de origen (cm)
550.8
981.1
9.581.5
Con bafle% VAltura de vrtice (cm)Ancho de vrtice (cm)rpm
(promedio)
0010
4.5320
7.04.525
OBSERVACIONESComo el fluido con el que experimentamos fue agua,
pudimos ver la formacin de vrtices durante la agitacin y medirlos.
En cuanto a la agitacin con y sin la colocacin del bafle, fue muy
notorio que en la segunda parte del procedimiento no pudimos
observar las mismas condiciones, mediciones ni comportamiento de
los vrtices, ya que cuando pensbamos que ste se estabilizaba, tenda
a desaparecer o incluso a variar en su forma, lugar y medidas sin
haber aplicado ningn cambio en la velocidad de agitacin.
DISCUSIN DE RESULTADOS Podemos confirmar que el rodete en forma
de hlice no genera vrtices muy grandes ni un movimiento en el
fluido muy elevado, por lo que no es de gran influencia el bafle en
la agitacin. Respecto al funcionamiento del impulsor de turbina es
distinto al anterior, ya que genera corrientes intensas y vrtices
grandes que disminuyen con el bafle, lo que demuestra que es
necesario su uso con el. Nosotros utilizamos un fluido poco viscoso
(agua) por lo que con cada impulsor se formara el vrtice y es
evidente el uso de un bafle para disminuirlo o que no suceda.
CONCLUSIONES Durante un proceso de agitacin es importante la
seleccin del impulsor, tomando en cuenta la viscosidad del fluido
que se tiene, el objetivo del proceso y la velocidad a la que se
esta trabajando. Observamos la formacin de los vrtices y cmo
influye un bafle en la direccin del movimiento del lquido.
El mezclado dentro de un proceso tiene la finalidad de lograr
una mezcla o una distribucin uniforme por medio del flujo del fludo
que tratamos. Cualquiera que sea el tipo de agitador seleccionado
ste debe crear condiciones turbulentas dentro de la corriente mvil
para lograr esa mezcla. Por otro lado, buscando informacin al
respecto, aprend que cuando los agitadores se montan verticalmente
en el centro del tanque, casi siempre se desarrolla una trayectoria
tipo remolino, que desarrolla un vrtice y que atrapa aire, lo cual
puede ser deseable o indeseable dentro de algn proceso industrial,
es por eso que tiene mucha importancia conocer las caractersticas
de los fluidos con los que tratamos; de esta forma sabremos si
podemos utilizar herramientas para romper stos vrtice como en este
caso vimos que puede ser el bafle.