1. ¿Qué relación existe entre agitación y mezcla; además entre agitación y reacción química?

Agitación es la operación por la cual creamos movimientos violentos a irregulares en el seno de una materia fluida, o que se comporte como tal, situamos las partículas o moléculas de una o más fases de tal modo que se obtenga el fin pretendido en el mínimo de tiempo y con un mínimo de energía. En el caso de que no sea una única sustancia la que reciba este movimiento, sino dos o más sustancias, miscibles o no, se llamará mezcla. En ella se pretende realizar una distribución al azar de dichas sustancias o fases. Con esta técnica se pretende, de forma global:

2. ¿Qué es un vórtice y porque se evita su formación en los agitadores?

La formación de vórtices en tanques agitadores es generalmente indeseada para los ingenieros químicos, es típico para los tanques de agitación que no contienen cortacorrientes (también llamados desviadores o deflectores). Los vórtices son formados por la fuerza centrífuga creada por el impulsor en un tanque agitador en forma cilíndrica. Un vórtice introduce gas o aire en el líquido que se está

1. Producir y mantener una distribución uniforme de las

materias sometidas a tratamiento, o aumentar la

velocidad a que esto se produce.

2. Producir o mantener una distribución uniforme de

calor.

3. Aumentar la superficie específica activa de las

distintas fases que constituyen el producto

agitado.

mezclando y esto puede ser indeseado para el material en cuestión.

Como se evita la formación de los vórtices:

- Colocando el agitador fuera del eje central del tanque. En tanques pequeños se debe colocar el rodete separado del centro del tanque, de tal manera que el eje del agitador no coincida con el eje central del tanque. En tanques mayores el agitador puede montarse en forma lateral, con el eje en un plano horizontal, pero no en la dirección del radio.

- Instalando placas deflectoras. Estas son placas verticales perpendiculares a la pared del tanque. En tanques pequeños son suficientes 4 placas deflectoras, para evitar remolinos y formación de vórtice. El ancho de las placas no debe ser mayor que un doceavo del diámetro del tanque. Cuando se usan agitadores de hélice, el ancho de la placa puede ser de un octavo del diámetro del tanque. Si el eje del agitador está desplazado del centro o inclinado, no se necesitan placas deflectoras.

3. ¿Qué son los deflectores o bafles, cuál es su función? Explique sus tipos

DEFLECTORES:

Los deflectores del tanque son pequeñas paletas verticales añadidas a los lados de los tanques de mezclado para mejorar la eficiencia de la mezcla. Evitan que se forme un vórtice en el centro del depósito, que no es la forma más efectiva de mezclado. Los deflectores del tanque son generalmente paletas planas que se colocan de manera uniforme en los lados del tanque. Sin embargo, los nuevos estilos de deflectores se han diseñado conteniendo un arco a ellos. Esta forma de arco evita que el deflector se doble y sea inoperante durante una gran mezcla.

TIPOS:Los deflectores se extienden generalmente desde un lado del tanque, pero a veces se pueden extender también desde la parte inferior del tanque. Normalmente se nombran por la forma que tienen, por ejemplo, si el deflector es en forma de media luna o en forma de C, se llama "C-deflector". De la misma manera, hay deflectores en forma de una C o una D, que llevan el nombre de la letra que forman. Estos deflectores tienen cada uno un propósito para una viscosidad específica o para la cantidad de partículas en el líquido. Los tanques horizontales pueden tener deflectores dentro de ellos para

ayudar en la dirección en que el líquido fluye a medida que sale del tanque.

4. ¿Qué relación existe entre el agitador y la viscosidad del fluido a agitar? Todos los impulsores de flujo axial se transforman en flujo radial cuando el número de Reynols se aproxima a los valores de la región viscosa. El mezclado en la zona de transición y con sistemas de baja viscosidad es mayormente a una medida del movimiento del fluido por todo el tanque. Para impulsadores de paso cerrado, los del tipo ancla y los agitadores helicoidales proporcionan una mezcla mediante la acción efectiva de las paredes del tanque.

5. ¿Cómo se calcula el numero de REYNOLS en los líquidos agitados? Indique lo que nos indica el valor y para que es útil

La presencia o ausencia de turbulencia en un recipiente agitado mediante un impulsor se puede correlacionar con un número de REYNOLS del impulsor que se define como sigue:

Número de Reynolds = esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

N ℜ=Da2 Nρμ

Donde;

N= Velocidad de rotación

Da2= Diámetro del agitador

ρ= Densidad del fluido

μ= Viscosidad

El flujo en el tanque es turbulento cuando N ℜ>10,000. Así pues la viscosidad, por si sola, no constituye una indicación valida del tipo de flujo que se pude esperar. Entre números de Reynols de 10,000 y, aproximadamente existe un intervalo de transición en el que flujo es turbulento en el agitador y laminar en las partes más alejadas del recipiente cuando N ℜ<10 el flujo es laminar.

6. ¿Indique los diversos tipos de agitadores que existen, así como las razones de por qué se les suele utilizar y sus características?

Agitadores De Helice

Un agitador de hélice, es un agitador de flujo axial, que opera con velocidad elevada y se emplea para líquidos pocos viscosos. Los agitadores de hélice más pequeños, giran a toda la velocidad del motor, unas 1.150 ó 1.750 rpm; los mayores giran de 400 a 800 rpm. Las corrientes de flujo, que parten del agitador, se mueven a través del líquido en una dirección determinada hasta que son desviadas por el fondo o las paredes del tanque. La columna de remolinos de líquido de elevada turbulencia, que parte del agitador, arrastra en su movimiento al líquido estancado, generando un efecto considerablemente mayor que el que se obtendría mediante una columna equivalente creada por una boquilla estacionaria. Las palas de la hélice cortan o friccionan vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los agitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño. Para tanques extraordinariamente grandes, del orden de 1500m3 se han utilizado agitadores múltiples, con entradas laterales al tanque. El diámetro de los agitadores de hélice, raramente es mayor de 45 cm, independientemente del tamaño del tanque. En tanques de gran altura, pueden disponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo el líquido generalmente en la misma dirección. A veces dos agitadores operan en sentido opuesto creando una zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido entre ellos.

Agitadores De Paletas

Para problemas sencillos, un agitador eficaz está formado pr una paleta plana, que gira sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dos y 3 paletas. Las paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque, impulsando al líquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical respecto del agitador, a menos que las paletas estén inclinadas. Las corrientes de líquido que se originan se dirigen hacia la pared del tanque y

después siguen hacia arriba o hacia abajo. Las paletas también pueden adaptarse a la forma del fondo del tanque, de tal manera que en su movimiento rascan la superficie o pasan sobre ella con una holgura muy pequeña. Un agitador de este tipo se conoce como agitador de ancla. Estos agitadores son útiles cuando cuando se desea evitar el depósito de sólidos sobre una superficie de transmisión de calor, como ocurre en un tanque enchaquetado, pero no son buenos mezcladores. Generalmente trabajan conjuntamente con un agitador de paletas de otro tipo, que se mueve con velocidad elevada y que gira normalmente en sentido opuesto. 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. A velocidades muy bajas, un agitador de paletas produce una agitación suave, en un tanque sin placas deflectoras o cortacorrientes, las cuales son necesarias para velocidades elevadas.

Agitadores De Turbina

La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples y cortas paletas, que giran con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del tanque. Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales. El rodete puede ser abierto, semicerrado o cerrado. El diámetro del rodete es menor que en el caso de agitadores de paletas, siendo del orden del 30 al 50% del diámetro del tanque. Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades; en líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquido estancado. En las proximidades del rodete existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz. El agitador de turbina semiabierto, conocido como agitador de disco con aletas, se emplea para dispersar o disolver un gas en un líquido. El gas entra por la parte inferior del eje del rodete; las aletas lanzan las burbujas grandes y las rompen en muchas pequeñas, con lo cual se aumenta grandemente el área interfacial entre el gas y el líquido.

7. ¿En resumen que factores influyen en la agitación y cuál es la relación con la misma?

Tamaño de las partículas El tamaño de las partículas condiciona la relación entre las fuerzas de cohesión, dependientes de la superficie de las partículas, y las fuerzas inerciales y gravitacionales que dependen de la masa de las mismas. A menor tamaño de las partículas, las fuerzas de cohesión aumentan.

Tamaño de las partículas grado optimo Para obtener un grado óptimo de mezcla, las sustancias que se deseen mezclar deben mostrar grados de movilidad similares. Si no lo tienen, se favorece la segregación de las sustancias de la mezcla.

Forma y rugosidad de las partículas. La principal influencia de la forma y rugosidad de las partículas en el proceso de mezcla se refiere a su capacidad para transmitir laEnergía cinética recibida de los órganos del mezclador o de otras partículas.

Densidad de las sustancias. Si los componentes de la mezcla poseen una densidad diferente, por acción de la gravedad se producirá una movilidad diferencial de las partículas que puede provocar la segregación de los componentes de la mezcla. Por ello, la diferencia de densidad de los componentes disminuye la estabilidad de las mezclas. Sin embargo, la influencia de este factor es notablemente menor que la del tamaño de las partículas.