Download - Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
1/41
Mezclado de Pastas ySlidos
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
2/41
Introduccin
Mientras que la mezcla de lquidos de baja y mediana viscosidad se origina
mediante la creacin de corrientes de flujo que transportan el material sin mezclar
hasta la zona de mezclado prxima al agitador, en las pastas espesas o en las
masas de slidos granulares, tales corrientes no son posibles y la mezcla se
realiza por otros medios que requieren de mayor energa.
Generalmente, los agitadores usados para la mezcla de lquidos no se pueden
utilizar cuando la viscosidad del fluido supera los !!,!!! c", especialmente si el
fluido es no ne#toniano.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
3/41
Introducc
in
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
4/41
Introducc
in$dem%s, en la mezcla de lquidos miscibles o slidos solubles en
lquidos, un producto &bien mezclado' es totalmente homog(neo y,
cualquier muestra de la mezcla, por peque)a que sea, tiene la misma
composicin.*as mezclas slidos secos est%n formadas por partculas de dos o
m%s sustancias f%cilmente identificables, lo cual puede implicar
diferencias en forma, tama)o, densidad, etc. *as muestras peque)as,
tomadas al azar, de un producto de este tipo &bien mezclado' difieren
notablemente en su composicin. +n estas circunstancias, unproducto bien mezclado, es aquel que cumple con los est%ndares
tecnolgicos y legales establecidos y posee las propiedades
necesarias en cada caso, tales como uniformidad visual, resistencia
elevada, velocidades de reaccin o disolucin uniformes, etc.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
5/41
+n el mezclado de pastas espesas, slidos pl%sticos y gomas, las propiedades de
los materiales pueden variar ampliamente a lo largo de la operacin de mezclado
una carga puede comportarse al principio como un slido seco que fluye
libremente, hacerse pastosa por adicin de un liquido, luego rgida y
pegajosa, para finalmente volverse granular, seca e, incluso, fluir de nuevo
libremente.
"or lo tanto, adem%s de la densidad y laviscosidad, las propiedades intermedias
del material, tales como espesamiento, adherencia y humectabilidad, son
caractersticas importantes que deben ser consideradas en la seleccin del equipo
adecuado.
+n todo caso, la mezcladora elegida tiene que ser capaz de tratar el material
cuando se encuentre en la condiciones m%s desfavorables, de manera que se
pueda obtener el producto &bien mezclado' con el menor costo total.
Mezclado de pastas, gomas ymasas
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
6/41
"or la elevada viscosidad de estos materiales, para su mezcla, es preciso llevarlos
hasta el sistema de agitacin del equipo, o bien, hacer que el agitador recorra todas
las partes del equipo de mezcla.
*a energa mec%nica se aplica directamente a la masa del material mediante partes
mviles. *a accin de estas m%quinas es una combinacin de esfuerzo cortante
de baja velocidad, molturado, cizalla, estirado y compresin.
*as fuerzas que se generan en estos mezcladores son elevadas, los aparatos tiene
que ser de construccin robusta y el consumo de energa es grande.
+n algunos casos es necesario refrigerar para evitar que el calor generado durante
el mezclado, da)e al material o al equipo.
Mezclado de pastas, gomas ymasas
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
7/41
Mezcladoras de cubetas
intercambiables"ueden mezclar lquidos o pastas ligeras como
ocurre en el procesado de alimentos, en la
fabricacin de pinturas, en la industria cosm(tica y
farmac(utica para la fabricacin de cremas y
ung-entos, etc.
"oseen una cubeta intercambiable de ! a !!
litros de capacidad, que contiene la carga a
mezclar.
/oncluido el proceso de mezcla, se retira la cubeta
y se reemplaza por otra con una nueva carga.
+lementos de mezcla
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
8/41
Tipos
a0 +stacionarias. *os elementos de la mezcla
se mueven a lo largo de una trayectoriaplanetaria llegando, con ello a todas partes
del recipiente de mezcla estacionario.
b0 /on 1ecipiente Giratorio. +n este tipo el
recipiente es giratorio, al igual que el
accesorio mezclador.
2elocidades entre ! y 34! rpm
Mezcladoras de cubetas
intercambiables
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
9/41
Mezcladoras planetarias
de cubetas intercambiables
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
10/41
Amasadoras, dispersoras y
masticadoras+l amasado es un m(todo de mezclado que se utiliza con slidos pl%sticos o
deformables.
!plastan la masa, la remueven sobre si misma y la aplastan nuevamente y, la
mayora tambi"n desgarran y cortan la masa por accin de una pala mvil y
una superficie estacionaria.
*a energa que se requiere es relativamente grande aun con materiales pocoviscosos cuando la masa se vuelve dura y el%stica el consumo de energa se
hace muy grande
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
11/41
Amasadora de dos brazos+s especialmente usada en los procesos de amasado
y mezclado de las industria qumica, farmac(utica y
de pl%sticos, para fabricar suspensiones, pastas y
masas pl%sticas ligeras.
*as palas en forma de &5' giran entre s a igual
velocidad, o a velocidades distintas 6789! rpm0
provocando fuerzas de cizalla muy intensas.
1equieren bastante potencia, que se disipa en el producto en forma de calor. "or lo
anterior, la eficacia del mezclado debe ser grande para reducir al mnimo el tiempo de
mezclado.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
12/41
:us aplicaciones tpicas son la preparacin de bases de laca a partir de pigmentos,
desmenuzamientos de algodn en %cido ac(tico y anhdrido ac(tico para formar
acetato de celulosa y amasado de cer%mica entre otras.
Amasadora de dos brazos
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
13/41
Dispersoras y masticadoras#ispersoras. :on aparatos de construccin m%s robusta y de mayor consumo de
potencia que una amasadora.
:e usan para incorporar aditivos y colorantes en materiales espesos.
$asticadoras. :on m%quinas a;n m%s robustas y
de a;n m%s consumo de potencia.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
14/41
Tipos de palas
%ala en forma de sigma
%ala de doble arrastre
%ala de dispersor
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
15/41
Mezclador-amasadorcontinuo tipoBanbury/onsiste en dos c%maras unidas en las que dosrotores o cuchillas describen recorridos conc(ntricos
con la carcasa. +l material es deformado por rotacin
de las cuchillas o rotores.
*a capacidad de mezclado radica en dos hechos= 70
la cizalla sobre el material que hay entre la carcasa y
la cuchilla que gira y, 0 la mezcla y el plegamiento
con el material procedente de la otra c%mara.
1ealiza las mismas operaciones que las
amasadoras, dispersoras y masticadoras de brazos
pero en menos tiempo y con menores cargas.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
16/41
Mezcladoras de moletas+l Moleteado es una accin de frotamiento
realizado por anchos y pesados volantes.
+l recipiente es estacionario y el eje vertical
central es mvil, permitiendo que los volantesrueden circularmente sobre los slidos.
+n algunos modelos el eje de los volantes se
mantiene estacionarios mientras que gira el
recipiente.*as moleteadoras son buenas mezcladoraspara slidos duros y pastas son especialmente
eficaces para recubrir uniformemente las
partculas de slidos granulares con una
peque)a cantidad de lquido.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
17/41
Mezcladores de moletas
Mezclador de moletas para arena de fundicin
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
18/41
Batidoras
+l mezclado se realiza con palas o cuchillas
dispuestas sobre un eje horizontal.
*os slidos son cortados, mezclados y
desplazados hacia adelante para ser tratados
por cada una de las sucesivas cuchillas.
Mezclan y homogenizan arcillas, desmenuzanaglomerados de pl%sticos y mezclan lquidos
con slidos para formar suspensiones espesas
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
19/41
$ezcladora de hormign de doble eje horizontal
Batidoras
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
20/41
Mezclado de slidos secos>urante el mezclado de slidos secos, cada material posee propiedades fsicas que
afectan su capacidad para ser mezclado homog(neamente con otros materiales.
>e estas propiedades, las que m%s importancia tienen son tama&o de partcula,
densidad, forma y caractersticas de superficie 'rugosidad(, higroscopicidad,
adhesividad y acumulacin de cargas electrost)ticas.
*l tama&o de partcula es el que m)s influye sobre el mezclado uniforme de
los slidos secos.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
21/41
Mezclado de slidos secos*a homogeneidad en el mezclado es m%s difcil de conseguir cuanto mas diferentes
sean las cantidades de cada componente el componente que se encuentra en
menor proporcin es el m%s difcil de homogeneizar.
$unque las mezcladoras de pastas, gomas y masas pl%sticas, tambi(n se pueden
utilizar para mezclar slidos secos, estas m%quinas son m%s pesadas y m%s
potentes de lo necesario para slidos pulverulentos o granulares que fluyen
libremente.
+as mezcladoras de polvos y gr)nulos secos y, a veces, pastas delgadas, sonmas ligeras, consumen menos potencia y ejercen su efecto por accin mec)nica
levantando, dejando caer y envolviendo repetidamente el material.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
22/41
Mezcladoras de cinta
+s una cubeta horizontal provista de un eje central
y un agitador de cintas helicoidales que giran en
sentido contrario.
+l mezclado resulta como consecuencia de la
turbulencia inducida por los agitadores de sentido
contrario y del movimiento de los slidos a trav(s de
la cubeta.
1esultan eficaces para pastas poco espesas o parapolvos que no fluyen f%cilmente
"ueden cargar hasta 3!,!!! litros de material y su
requerimiento energ(tico es moderado.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
23/41
!%+-!-/*0 #* +0 $*1-+!#2*0 #* -/T!Aplicaciones de losmezcladoras de cinta
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
24/41
Mezcladoras de tornillo interno
/onsisten en un tornillo vertical giratorio situado en
un recipiente cilndrico o cnico.
+l tornillo puede estar fijo en el centro del depsito opuede girar o hacer rbitas alrededor del eje central,
pasando cerca de las paredes del tanque.
Mediante este sistema se consigue una intensa
accin de mezclado por lo que resultan muy eficaces
cuando se desea incorporar una cantidad muy
peque)a de un determinado ingrediente 6aditivos0 y
para la mezcla de granos.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
25/41
Mezcladoras de volteo
*os materiales se mezclan volte%ndolos en un contenedor parcialmente lleno que
gira alrededor de un eje horizontal a velocidades entre ! y 7!! rpm.
"ara mejorar su efectividad se colocan contrapalas o placas de retencin o
sistemas giratorios internos.
Mezclan eficazmente suspensiones de slidos densos en lquidos y polvos secos
pesados.
3ormas tpicas de mezcladoras de volteo
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
26/41
Mezcladora de doble cono
+ste es una mezcladora de uso com;n para
polvos que fluyen libremente.
*a carga se introduce en el cuerpo del aparatopor la parte superior, hasta llenarlo en un ?!@ a
9!@.
*os extremos del contenedor se cierran y los
slidos se voltean durante ? a ! minutos.
:e detiene la maquina y el material se retira por
el fondo del contenedor, pasando a un sistema
de transporte o a un deposito.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
27/41
Mezcladora de tamboresgemelos
+sta formado por dos cilindros unidos en 2 y gira alrededor de un eje horizontal.
"uede contener pulverizadores internos para introducir peque)as cantidades de
lquido en el mezclador o, tambi(n, dispositivos accionados mec%nicamente para
desmenuzar los aglomerados slidos.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
28/41
Universidad Autnoma de Coahuila
Facultas de Ciencias Biolgicas
Ingeniera Bioqumica
riterios de!"cacia del
Mezclado
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
29/41
+l rendimiento de un mezclador industrial se juzga por el tiempo de mezclado
requerido, la potencia empleada, y las propiedades del producto.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
30/41
"ara medir el mezclado de pastas se ha desarrollado un procedimiento estadstico
en la forma que se indica a continuacin=
7. /onsid(rese un material $ al que se le adiciono otro material A.
.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
31/41
+sta desviacin est%ndar 60 se calcula de los resultados analticos mediante la
siguiente ecuacin=
!"cacia de mezclado
>onde=
= el n;mero de muestras puntuales.
= el valor medio de las concentraciones medidas.
= /oncentracin del componente en cada muestra= >esviacin est%ndar
! medida que la uniformidad de la mezcla aumenta,
el valor de la desviacin est)ndar disminuye
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
32/41
+xisten diversos ndices de mezclado que permiten controlar la uniformidad de la
mezcla y comparar el funcionamiento de diversas mezcladoras=
#ndice de mezclado
>onde=
= es la desviacin est%ndar de una mezcla perfectamente mezclada
= es la desviacin est%ndar al comienzo de la operacin
= es la desviacin est%ndar de una muestra tomada durante el mezclado
+l valor de se obtiene mediante la siguiente ecuacin=
>onde representa el promedio de la masa o volumen relativo de cada componente de
la mezcla
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
33/41
#ndice de mezclado
+n la practica, el mezclado perfecto 6en el que 0 no se alcanza nunca, pero en una
mezcladora eficaz despu(s de un tiempo de funcionamiento razonable este valor
llega a ser muy bajo 6entre !.!7 y !.!!70.
+l ndice de mezclado $5 se utiliza cuando los componentes se encuentran
aproximadamente en igual proporcin en masa yBo velocidades de mezclado
relativamente lentas.
$6 cuando uno de ellos se halla en muy poca proporcin yBo velocidades de
mezclado elevadas.
$7se emplea para lquidos y solidos que se mezclan en forma semejante a M7.
"ara fines pr%cticos se calculan todas y se utiliza aquel que se adapta mejor a una
determinada mezcla de componentes o un tipo particular de mezcladora.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
34/41
+l tiempo de mezclado e ndice de mezclado est%n relacionados con la siguiente
formula=
*nM C 8Dtm
>onde D= es la velocidad de mezclado constante, que varia con el tipo demezcladora y la naturaleza de los componentes, y tm 6s0 el tiempo de mezclado.
Tiempo de mezclado
+jemplo=
+n un mezclador de tornillo interno se ha preparado una mezcla constituida por
4!! g de az;car y 7!! Eg de harina. >espu(s de que el mezclador ha funcionado
durante alg;n tiempo se tomaron 7! muestras y se determin el porcentaje de
az;car en cada una de ellas. *os resultados obtenidos fueron los siguientes=
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
35/41
8 para t 9 5 min 8 para t 9 : min 8 para t 9 5; min
!.7 !.F? !.4
!.3 !.F! !.9
!.9 !.9 !.47
!.74 !.4F !.4!
!.F !.4? !.9F
7.!! !.3 !.47
!.F !.F !.4!
!.3 !.9 !.4
!.7! !.?F !.4!
!.7 !.4 !.4!
/alc;lese el ndice de mezclado para cada tiempo de mezclado y extr%iganse
conclusiones respecto a la eficacia del mismo. $s;mase que para el mezclado
perfecto existe la posibilidad de que el .4 @ de las muestras caigan dentro del
margen 3 desviaciones est%ndar de la composicin media 6
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
36/41
+ocalizacin de las observaciones
alrededor de la media en una
distribucin normal.
/urva de distribucin normal de probabilidad
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
37/41
#atos
@
0olucin=
+l promedio de la concentracin relativa en masa del az;car en la mezcla es=
/alcular la desviacin est%ndar al comienzo de la operacin, .
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
38/41
"ara calcular los valores de desviacin est%ndar para cada tiempo de mezclado, , primero
calcular los valores de correspondientes a cada tiempo.
5 minuto : minutos 5; minutos
!.7 8!. !.!?49 !.F? !.79 !.!73 !.4 !.!74 .F+8!
!.3 8!.73 !.!79 !.F! !.!9 !.!! !.9 8!.!73 7.9+8!
!.9 !.!7 !.!!!7 !.9 8!.!F !.!!4! !.47 !.!!4 ,+8!?
!.74 8!.F !.!4F !.4F !.!49 !.!!?F !.4! 8!.!!3 +8!9!.F !. !.739 !.4? !.!9 !.!!7 !.9F 8!.!3 ?.+8!
7.!! !.?? !.3!? !.3 8!.37 !.!F9 !.47 !.!!4 ,+8!?
!.F !.?3 !.F! !.F !.739 !.!7F? !.4! 8!.!!3 +8!9
!.3 8!. !.!F !.9 !.?9 !.!9?? !.4 !.!74 .F+8!
!.7! 8!.3? !.7? !.?F 8!.7 !.!7? !.4! 8!.!!3 +8!9
!.7 8!.37 !.!97 !.4 8!.3 !.!?F !.4! 8!.!!3 +8!9
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
39/41
/alcular la desviacin est%ndar para cada tiempo de mezclado, , as como el valor de los
distintos ndices de mezclado=
Tiempo 'min( $5 $6 $7
7 !.? !.394 !.!43 ;.:7:; !.!!7?
? !.4! !.7F! !.!!4 ;.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
40/41
Tiempo
'min($5 +n$5 $6 +n$6 $7 +n$7
7 !.!4F 83.7?79 ;.:7:; A;.@6:< !.!!7 89.?!4
? !.!!4 83.F4?9 ;.
-
7/24/2019 Presentacion Mezclado de Solidos y Pastas
41/41
+l ndice de mezclado es un par%metro utilizado para caracterizar el grado de
mezcla alcanzado, es decir el grado de homogeneidad. *as condiciones del ndice
de mezclado son las siguientes=
I;mero de muestras elevado y representativo J7! de diferentes zonas del
dispositivo.
+scala de muestreo adecuada al uso posterior.
*as tomas de muestras no debe provocar la segregacin de los componentes.
#ndice de Mezclado