Memoria Buena

1. INTRODUCCIÓN

La operación de mezcla consiste en reducir el gradiente de una propiedad (concentración, viscosidad, temperatura, etc.) en un sistema, y esto es provocado por un movimiento del material de una región a otra del sistema. Suele utilizarse generalmente para homogeneizar la mezcla, aunque también para mejorar la transmisión de materia o de calor (sobre todo en sistemas con reacciónquímica).

Existen distintos tipos de mezcladores dependiendo de la naturaleza de las fases implicadas (liquido, solido, gas) y de la mezcla resultantes. El mezclador más utilizado para líquidos de viscosidad no muy alta son los tanques agitados mecánicamente. Este mezclador, consiste en un tanque en el que se coloca el líquido y un agitador que se coloca en su seno accionado por un motor a travésde su eje (haciendo que el líquido se mueva).
Dependiendo de las necesidades se utilizaran distintos tipos de agitadores, para el caso de líquidos de baja viscosidad los agitadores estándar son:

Cada uno de ellos produce una acción distinta sobre el sistema:
- El agitador de hélice crea un flujo con una componente axial que puede ser hacia arriba o hacia abajo dependiendo de su dirección derotación.
- El agitador de paletas planas produce un campo de flujo con una componente tangencial (nada efectivo para la mezcla), pero utilizando aletas inclinadas se puede producir una componente axial.
- La turbina de aletas planas produce un flujo radial intenso desde el agitador hacia las paredes (si se inclinan las aletas se produce una componente axial en el flujo).
La potencia, P,suministrada por el agitador, en un tanque agitado mecánicamente, puede producir una circulación del fluido y una carga que se disipa turbulentamente al circular el fluido.
La mezcla en condiciones de baja viscosidad está influida por la intensidad de la turbulencia (carga hidrodinámica, h), y por la velocidad de circulación (capacidad de bombeo, Q), pero no se pueden medir, por lo que se utiliza ladefinición empírica de ambos:


Con lo que obtenemos:
≡ Po
En los procesos de mezcla en un tanque agitado, el tiempo de mezcla y la potencia disipada son muy relevantes. El tiempo de mezcla se determina de forma experimental, mientras que la potencia depende de todas las variables independientes. Esta potencia será menor que la potencia eléctrica necesaria para mover el motor debido a las pérdidasque se producen en el sistema y se define de la siguiente forma:

Donde:



Para números de Reynolds mayores de 300 la influencia del número de Froude se puede despreciar y si consideramos sistemas geométricamente semejantes se reduce a:

2. OBJETIVO DELA PRACTICA.
Estudiaremos la aparición de vórtices cuando no hay tabiques deflectores, la influencia del tipode agitador y las características de flujo.
Estudiaremos la disipación de la potencia debido a la agitación, relacionándolo con las características geométricas del sistema.
Observaremos de forma cualitativa los diagramas de flujo.

3. DISPOSITIVO EXPERIMENTAL.

El equipo es un tanque cilíndrico transparente de metacrilato, sujetado por una estructura metálica, que incorpora un panel de controlesy en la que se almacenan los agitadores.
El tanque posee escala milimetrada que nos informa sobre la altura del líquido en el tanque, y dispone de unos tabiques deflectores que se pueden colocar o no en su interior. Sobre el tanque se encuentra el motor eléctrico y el dinamómetro en una plancha de soporte que dispone de unos orificios pequeños para ajustarla sobre dos espigas que hay en laestructura.
El motor del agitador es un motor reductor de corriente continua con devanado en derivación, cuya velocidad es mostrada por un tacómetro analógico y se puede regular con un controlador de velocidad electrónico. El equipo consta, también, de una balanza de fuerza de lectura directa, sobre la estructura, que nos informa sobre el par de torsión que es transmitido por el eje del motor al...