AGITACION Y MEZCLADO

Liquidos:

1. Suspensión de partículas sólidas.

2. Mezclado de líquidos miscibles, por ejemplo, alcohol metílico y agua.

3. Dispersión de un gas en un líquido en forma de pequeñas burbujas.

4. Dispersión de un segundo líquido, inmiscible con el primero, para formar una emulsión o suspensión de gotas diminutas.

5. Promoción de la transformación de calor entre el líquido y un serpentín o encamisado.

Solidos:

En los procesos, los sólidos pueden presentarse de diversas formas: grandes piezas angulares, anchas láminas continuas o polvos finamente divididos. Pueden ser duros y abrasivos, resistentes o gomosos, blandos o frágiles, polvorientos, plásticos o pegajosos. Con independencia de su forma, es preciso encontrar medios para manipular los sólidos tal como se presentan, y si es posible mejorar sus características de manipulación.

Mezclado:

MEZCLA: Es la unión de dos o mas sustancias en proporción variable, cuyos componentes conservan a sus propiedades físicas y químicas originales.

MEZCLAS HOMOGENEAS: Son aquellas que sus componentes se encuentran distribuidos uniformemente en una sola fase, de manera que no se distinguen las partículas que la forma.

MEZCLAS HETEROGENEAS: Son aquellas cuyos componentes no se distribuyen uniformemente y se distinguen con facilidad; se encuentran en dos o mas fases.

Objetivos y importancia de agitación y mezclazdo

Suspender partículas sólidas, mezclar líquidos miscibles, dispersar un gas en un sólido o un líquido, favorecer la transferencia de calor.

Tipos de mezcla:

Mezclas positivas: se forman espontánea e irreversiblemente una mezcla perfecta, por difusión. Ej. Gases o líquidos miscibles.

Mezclas negativas: los componentes tiendes a separarse más o menos rápidamente. Ej. Suspensiones y emulsiones.

Mezclas neutras: no se mezclan espontáneamente y tienden a separarse. Ej. Mezclas de polvos.

Mezclas según el estado de los materiales:

MEZCLADO : Mezcla de dos o más sustancias sólidas.

AMASADO : Sólidos con un líquido para formar una pasta o masa.

SUSPENSION : Sólidos disueltos en un líquido. Sustancia más o menos homogénea.

DISOLUCION : Sólidos, líquidos o gases, disueltos en un líquido formando una sustancia homogénea.

EMULSION : Dos líquidos forman un mezcla homogénea mediante agitación, desmezclándose lentamente.

Mezcla entre gases y vapores.

Mezclado vertical

Una mezcladora vertical en buenas condiciones mecánicas usualmente tarda de 12 a 15 minutos para producir una mezcla uniforme. Es estas mezcladoras solo un pequeño porcentaje (10%) de alimento es movido a un mismo tiempo. La mayoría del mezclado se lleva a cabo mediante la recirculación de los ingredientes a través de un tubo elevador, y un gusano

Aplicaciones

En la industria de la preparación de alimentos las mezcladoras verticales son un equipo común. al manejarlas, se deben considerar los siguientes factores:1.- las mezcladoras verticales, con sus agitadores adecuados, sirven para mezclar masas, escarchados, azúcar glas, salsas, etc. Cada producto requiere un agitador diferente y una velocidad del agitador distinta

Mezclado horizontal

Generalmente puede producir una mezcla homogénea en 2 a 4 minutos., En estas mezcladoras el 100% de las partículas están en movimiento.,, La mayoría son estacionarias,, Por lo general son mas caras que las mezcladoras verticales. Su desgaste es relativamente lento a comparación de las verticales.

Aplicaciones

Para aplicaciones alimenticias el diseño Littleford cuenta con válvulas de descarga de tipo contorno (para evitar puntos muertos dentro del recipiente) y que evitan las operaciones de "purgado" tan comunes en los mezcladores de listones, sellos especiales de presión positiva de aire o nitrógeno (para evitar la entrada de material, particularmente

pigmentos, a los sellos y garantizar limpiezas rápidas al cambiar de producto así como para enfriar los ejes de los desaglomeradotes, pues a 3,600 RPM´s generarían un punto caliente en las flechas, con posibles caramelizaciones al utilizar altos contenidos de azucares en la mezcla).

Mezclado de tambor

En este tipo de mezcladoras, pueden efectuar un buen mezclado cuando se le llena a la capacidad recomendada y se les da un tiempo adecuada de mezclado. Sin embargo puede haber algunos problemas de atascamiento cuando se adicionan líquidos pegajosos.

Bajo consume de energía.

Aplicaciones:

Para el mezclado homogéneo rápido y económico de todo tipo de productos secos usados en las industrias de alimentos, cereales, alimentos balanceados, alimentos para mascotas, premezclas vitamínicas y de minerales, farmacéutica, minerales, química, fertilizantes, y otras.

Factores que influyen en general en mezclado

Elección de un tipo de mezclador , El Tiempo de Mezclado , Mecanismos del Mezclado , Las Dimensiones del aparato, El Orden de Adición de los Diferentes Componentes , La Potencia

Criterios para selección del equipo

1. Por la uniformidad que produzcan en la muestra

2. Por el tiempo necesario para llegar a un cierto grado de mezcla

3. Por el consumo de potencia para cumplir con determinadas especificaciones de la mezcla

4. Por las tendencias segregacionistas que dificulten la operación

5. Por la facilidad de limpieza

6. Por la ausencia de polvos

7. Por la posibilidad de descarga completa de la mezcla sin retenciones que contaminen otros lotes

8. Por factores económicos

MEZCLADORES PARA PASTAS YSOLIDOS

Mezcladores de cubetas intercambiables Estos dispositivos pueden mezclar líquidos o pastas ligeras, como ocurre en el procesador de alimentos o en la fabricación de pinturas. Una cubeta intercambiable, de 20 a 400 litros de capacidad, contiene el material objeto de mezclado. En el modelo que se muestra en la Figura. el agitador consta de varias placas verticales, o dedos, solidarias con un cabezal rotatorio y situado cerca de la pared de la cubeta. Las placas están ligeramente alabeadas.

AMASADORES DE DOS BRAZOS aparatos el mezclado se realiza por medio de dos robustas palas dispuestas paralelamente sobre ejes horizontales que giran cerca de un fondo con forma de silla de montar. Las palas o brazos giran uno en sentido contrario del otro en la parte superior arrastrando la masa hacia abajo, donde sufre un efecto de cizalla entre las palas y el fondo. Los círculos de rotación de las palas son generalmente tangenciales, de forma que pueden girar a distintas velocidades con una relación deseada.

Mezcladores de rodillos. Mediante pasos repetidos entre tales rodillos de mezcla se pueden dispersar correctamente aditivos sólidos en materiales pastosos o plásticos duros. Una serie de rodillos muy juntos giran en un plano horizontal. Los tubos, convenientemente cerrados, se colocan sobre los rodillos y el líquido desliza sobre sus paredes. permite la propagación a gran escala de cultivos de una capa en transportadores de rodillos estándars. Esta unidad de gran capacidad ha sido diseñada para su uso en instalaciones de alta producción.

Mezcladoras de artesa: constan de un recipiente o deposito cilíndrico en el interior del cual hay un elemento mezclador que gira. También se llaman mezcladoras de planetarios por la trayectoria descrita por las palas que en su movimiento de traslación recorre todo el recipiente.

Mezcladores de moletas: El moleteado es una acción de frotamiento similar a la que tiene lugar en un morter. En este particular diseño de moleteadora el recipiente es estacionario y el eje vertical central es móvil, dando lugar a que los volantes de la moleteadora rueden en un recorrido circular sobre una capa de sólidos situados en el fondo del recipiente.

Mezcladores de hoja sigma El funcionamiento de este equipo es por medio de una hoja en forma de z que abarca alrededor de todo el equipo. Esto hace que esta hoja sigma este girando a grande velocidad para que así se pueda producir la mescla.

Batidora: Un motor eléctrico (usualmente un motor universal) hace girar un eje, ese eje va conectado a una serie de engranajes, que se conectan a unas varillas de metal. Al girar, estas provocan el movimiento de batido de la mezcla de ingredientes.

Pala de doble arrastre: es la maquina ideal para preparar una ración completa (maíz, hierba picada y complementos). Se puede añadir una grapa hidráulica o un rotor móvil. También es posible tener distribución derecha e izquierda El mezclador helicoidal es

accionado por una doble motorización hidráulica para una mejor distribución de los esfuerzos. Se puede repartir forraje. Se acopla a todo tipo de máquinas.

Mezclador de banda: Espiral mezcladora horizontal, girando a velocidad moderada que genera flujos inversos de producto dentro de la cámara de mezcla.

QUE ES UN TRAZADOR:

Es una guía en la cual nos ubica en que proporción esta una una concentración de la mescla total

PARAMETROS PARA ELEGIR UN TRAZADOR: La sensibilidad , La posible toxicidad, Consideración económica y la característica del sistema

TIEMPO DE MEZCLA:

De este parámetro depende la homogeneidad de la mezcla.

La homogeneidad no aumenta indefinidamente con el tiempo, sino que existe un tiempo de mezclado. Esto se debe a que durante el proceso de mezcla compiten mecanismos de mezclado y desmezclado de los componentes.

Deben ensayarse diferentes tiempos de mezclado y realizarse pruebas de homogeneidad con cada una de las mezclas así obtenidas.

De este modo se calcula el tiempo óptimo de mezcla.

ÍNDICE DE MEZCLADO

Cuantifican la homogeneidad de la mezcla

Tiempo óptimo de mezclado

Eficacia del mezclador

TOMA DE MUESTRA:

Cuantificar 1 componente.

Determinar la desviación estándar.

Considérese una pasta a la que se le ha añadido algún tipo de material trazador fácilmente analizable.

Fracción media global del trazador en la mezcla.

Tómese un pequeño numero de pequeñas muestras al azar en varios puntos de la pasta mezclada y determínese la fracción del trazador en cada una de ellas.

S= una medida relativa del mezclado

La inversa de la relación entre s y la desviación estándar para mezclado cero. Es independiente de la cantidad de trazador y aumenta cuando mejora el proceso de mezclado.

Antes de que haya comenzado el mezclado, el material a tratar se encuentra como en dos capas, una de las cuales no contiene material trazador y otra formada por el trazador.

El analisis de la 1 capa; xi=0, mientras que la otra capa xi=1

AGITACION: La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

OBJETIVOS DE LA AGITACION: Mezcla de dos líquidos miscibles

Disolución de sólidos en líquido

Mejorar la transferencia de calor

Dispersión de un gas en un líquido

Dispersión de partículas finas en un líquido

Dispersión de dos fases no miscibles

EQUIPO DE AGITACIÓN:

Los líquidos se agitan con mas frecuencia en tanques de forma cilíndrica y provisto de un eje vertical.

La parte superior del recipiente puede estar abierta al aire o cerrada.

Las proporciones del tanque varían dependiendo de la naturaleza del problema de agitación.

TIPOS DE AGITADORES:

DE PALETA O PALA:

• Consiste en una hoja plana sujeta a un eje rotatorio.

• El flujo de líquido tiene una componente radial grande en el plano de la pala y también un gran componente rotacional.

• Los agitadores de pala son de construcción relativamente fácil.

• Los agitadores de pala sencillos producen una acción de mezcla suave, que es con frecuencia la conveniente para el trabajo con materiales cristalinos frágiles.

• Son útiles para operaciones de simple mezcla, como, por ejemplo, la mezcla de líquidos miscibles o la disolución de productos sólidos.

• Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y 150 rpm.

• La longitud del rodete de un agitador de paletas es del orden de 50 al 80% del diámetro interior del tanque.

• La anchura de la paleta es de un sexto a un décimo de su longitud.

DE TURBINA:

Están constituidos por un componente impulsor con más de cuatro hojas, montadas sobre el mismo elemento y fijas a un eje rotatorio. Los agitadores de turbina se pueden utilizar para procesar numerosos materiales.

VENTAJAS

Facilidad y rapidez de limpieza

Facilidad de descarga

Trabajo a presión o vacío

Trabajo con calentamiento o enfriamiento

Posibilidad de humidificación

DESVENTAJAS

Consumo elevado de energía

Formación de polvo

Alteración de la granulometría

DE HELICE: Poseen elementos impulsores de hojas cortas (corrientemente de menos de ¼ del diámetro del tanque); giran a gran velocidad (de 500 a varios millares de r.p.m). Las hélices no son muy efectivas si van montadas sobre ejes verticales situados en el centro del depósito de mezcla.

La velocidad de flujo creada, en un depósito, por un mezclador de hélice tiene tres componentes:

(a) Una componente radial que actúa en dirección perpendicular al eje.

(b) Una componente longitudinal que actúa paralelamente al eje.

(c) Una componente rotatoria que actúa en dirección tangencial al círculo de rotación del eje.

TIPOS DE FLUJO EN TANQUES AQITADOS: El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado, depende del tipo de rodete, de las características del fluido y del tamaño y proporciones del tanque, placas deflectoras y agitador.

La velocidad del fluido en un punto del tanque tiene tres componentes y el tipo de flujo global en el mismo, depende de las variaciones de estas tres componentes de la velocidad, de un punto a otro.

La primera componente de velocidad es radial y actúa en dirección perpendicular al eje del rodete.

La segunda el longitudinal y actúa en dirección paralela al eje.

La tercera es tangencial o rotacional, y actúa en dirección tangencial a la trayectoria circular descrita por el rodete.

PREVENCION DE UN FLUJO CIRCULATORIO:

El eje se mueve así alejado de la línea que pasa por el centro del tanque, inclinándose después según un plano perpendicular a la dirección del movimiento

El agitador puede montarse en la parte lateral del tanque, con el eje en un plano horizontal, pero formando un cierto ángulo con el radio.

Instalar placas deflectoras, que impiden el flujo rotacional sin afectar al flujo radial y longitudinal.

Instalando placas verticales perpendiculares a la pared del tanque

CALCULO DE POTENCIA QUE SE REQUIERE PARA MOVER EL RODETE

Cuando el flujo en el tanque es turbulento, la potencia necesaria para estimarse a partir del producto del flujo q generado por el rodete y la energía cinética Ek por unidad de volumen de fluido.