Mezclado en tanque agitado discontinuo

MEZCLADO EN TANQUE AGITADO DISCONTINUO

INTRODUCCIÓN

Esta operación es muy importante en numerosos procesos industriales. El mezclado se refiere a la distribución aleatoria, dentro y a través una de otra, de dos o más fases que inicialmente se encuentran separadas; la agitación se refiere al movimiento inducido de un material de una manera específica. La agitación es una operación utilizadapara acelerar los procesos de transferencia de calor y de masa. Mediante esta operación se consigue la introducción de energía en el volumen del fluido, o sea, que la energía cinética que posee el impulsor o agitador se transfiere al fluido provocando su movimiento. Los impulsores utilizados con este objetivo pueden ser clasificados por el flujo que inducen en el tanque agitado como agitadores deflujo axial y de flujo radial. El más utilizado industrialmente es la turbina de disco con paletas planas.
Los tanques agitados, por su parte, han sido utilizados históricamente en la industria alimenticia, la química y la biotecnológica, constituyendo el tipo de reactor utilizado por excelencia. El dispositivo se compone básicamente de un recipiente que por lo general es de formacilíndrica y está provisto de un eje vertical, con la parte superior abierta o cerrada, según proceso. El fondo del tanque no es plano sino redondeado para evitar esquinas y zonas donde no puedan entrar las corrientes de fluidos.
MECANISMOS DE MEZCLADO
En esta práctica se pretende analizar el efecto de las propiedades reológicas de distintos fluidos sobre el consumo de potencia en la operación demezclado. Esta operación puede usarse para multitud de objetivos, se realice en una fase o en dos; pero en ambos casos es necesario satisfacer dos requerimientos: primero, conseguir un flujo convectivo sin zonas estancadas; y segundo debe haber zonas donde se consiga que la homogeneidad sea mayor. Que se den ambas situaciones requiere el consumo de energía, y éste varía de una aplicación a otra.Puesto que la energía que hay que aplicar es distinta para cada proceso, también lo será el mecanismo de mezclado.

- Flujo laminar en cizalla: consiste en que los elementos de fluidos en la región del impulsor se deforman y estiran continuamente, y gradualmente se hacen más delgados al paso por la zona de alta deformación.

- Flujo laminar extensional: ocurre de forma simultánea,que también alcanza el estrechamiento de los elementos de fluidos de volumen constante. Tanto el mecanismo de cizalla como de elongación dan lugar a tensiones que conducen a tamaños de gota muy pequeños e incrementan el área interfacial, así el resultado es una mezcla homogénea. El proceso último de homogeneización es a través sólo de difusión molecular, el cual es un proceso lento en sistemas dealta viscosidad. Este mecanismo se da cuando se realiza cizalla sobre un fluido en un elemento rotatorio: en cada vuelta los elementos de fluidos se hacen más pequeños y la difusión molecular domina cuando esos elementos son lo suficientemente “delgados”.

- Mezclado distributivo: para sistemas de alta viscosidad el mezclado puede efectuarse mediante deslizamiento de los elementos de fluidoa unidades más pequeñas que luego se redistribuyen en el seno. Si hay diferencias iniciales de concentración, la homogeneización se alcanza gradualmente, y la difusión molecular se va haciendo más significativa a medida que se reduce el tamaño de los elementos de fluidos.

- Mezclado dispersivo: sistemas de sólido y líquido que presente un puerto de rendimiento. Estas mezclas se suelenusar para añadirlas a una mezcla final.

- Mezclado turbulento: para sistemas de baja viscosidad, el patrón de flujo en los recipientes de mezclado con elementos rotatorios es turbulento. La inercia impartida por el mezclador es suficiente para ocasionar que el líquido circule a través del recipiente y vuelva de nuevo al mezclador. Los remolinos de difusión tienen su máximo en la región...