Diseño de agitador para sintesis de poliestireno


Universidad de Guanajuato, Campus León, División de Ciencias e Ingenierías, Departamento de Ingenierías Química, Biomédica y Electrónica
Ingeniería Química Sustentable.

Laboratorio de reactores.

Diseño de agitador para la síntesis de poliestireno.



López Arenas Juan Ramón.
Rojas Rivera Juan Pedro.
Trujillo Galván Isela Berenice.




León, Guanajuato; a 07 de Diciembre de2013.

Abstract.

Los agitadores para tanques se usan para mezclar un líquido o un lodo a velocidades bajas. Un agitador superior de hélice es un diseño común que usa paletas o placas montadas sobre un pequeño motor que reposa sobre la parte superior del tanque. Otros diseños se usan para distintas aplicaciones, dependiendo del material a mezclar. Los agitadores pueden montarse en loslaterales o la parte inferior del tanque, si la altura del mismo es un problema. Determinar qué tipo y qué tamaño de agitador usar en un tanque requiere de muchos cálculos y consideraciones.

Introducción.
Polimerización.
El poliestireno fue obtenido por primera vez en Alemania por la I.G. Farbenindustrie, en el año 1930. El proceso más utilizado hoy día para su fabricación es el de "polimerizaciónen masa", habiendo quedados obsoletos los procesos en emulsión y en solución.
La polimerización del estireno en masa da como resultado un poliestireno puro que es un sólido incoloro, rígido, frágil y con flexibilidad limitada. A este poliestireno puro se lo denomina “poliestireno cristal” o “poliestireno de uso general”. Debajo de los 95 ºC (temperatura de transición vítrea del poliestireno),el poliestireno cristal es vítreo, por encima de esa temperatura se hace más blando y puede moldearse.
El monómero utilizado como base en la obtención del poliestireno es el estireno (vinilbenceno): C6 H5 – CH = CH2

La polimerización del estireno requiere la presencia de una pequeña cantidad de un iniciador, entre los que se encuentran los peróxidos, que opera rompiéndose para generar unradical libre. Este se une a una molécula de monómero, formando así otro radical libre más grande, que a su vez se une a otra molécula de monómero y así sucesivamente. Finalmente se termina la cadena por reacciones tales como la unión de dos radicales, las cuales consumen pero no generan radicales.
El poliestireno es un polímero termoplástico. En estos polímeros las fuerzas intermoleculares son muydébiles y al calentar las cadenas pueden moverse unas con relación a otras y el polímero puede moldearse. Cuando el polímero se enfría vuelven a establecerse las fuerzas intermoleculares pero entre átomos diferentes, con lo que cambia la ordenación de las cadenas.
Agitación.
En la industria existen numerosas operaciones de mezcla cuyos procesos involucran tanto cambios físicos como químicos.La mezcla es una característica fundamental para muchos procesos en la industria alimentaria, farmacéutica, papelera, plástica o cerámica, entre otras.
Existen en la industria actual un gran número de funciones para las que es necesaria agitación en un proceso:
Mezcla de líquidos miscibles
Contacto entre líquidos inmiscibles
Procesos de emulsión para producir productos estables
Suspensión departículas sólidas en líquidos de baja viscosidad
Dispersión de sólidos finos en líquidos de alta viscosidad
Además, no existen códigos ni normativas estandarizadas relacionadas con la agitación.
Existe un amplio abanico de equipos para agitación disponibles, hecho que refleja la enorme variedad de necesidades para mezclar en la industria.
Uno de estos equipos más importantes lo constituye lostanques agitados mecánicamente (Figura 1). Sus componentes principales son:
Tanque: es el recipiente donde se produce la mezcla. Normalmente son cilíndricos apoyados verticalmente.
Agitador: es el elemento que propiamente genera la mezcla mediante su movimiento rotativo. Existen un gran número de agitadores diferentes, tales como las turbinas, los agitadores axiales, de palas, de ancla, de...