Mezcla Mecánica y Principios de Mezcla Neumática e Hidráulica. UNET Dpto. Ing. Ambiental Tratamiento Físico Químico del Agua Prof. Ing.

Transcripción

1 Mezcla Mecánica y Principios de Mezcla Neumática e Hidráulica UNET Dpto. Ing. Ambiental Tratamiento Físico Químico del Agua Prof. Ing. Martín Moros 1

2 Es una operación unitaria empleada principalmente para dispersar sólidos, líquidos o gases en líquidos, se emplea en muchas operaciones de transferencia de masa. Es de gran importancia en mucha fases del tratamiento de las aguas residuales * Mezcla completa de aditivos químicos * Mezcla de suspensiones líquidas * Desinfección * Floculación * Homogeneización * Transferencia de calor * Proceso de digestión aerobia 2

3 TIPOS DE AGITACIÓN Mezcla rápida continua de productos químicos Duración pocos segundos < 40 s Se realiza en: Resaltos hidráulicos en canales Mezcladores estáticos y mecánicos Por bombeo o dispositivos Venturi Mezcla continua en tanques de retención y reactores Mantener una homogeneidad constante Se realiza por: Mecanismos neumáticos Mezcladores estáticos y mecánicos Por bombeo 3

4 TIPOS DE AGITACIÓN Vertederos (resalto hidráulico) Dispositivos venturi Bombas Mezcla Neumática Mezcladores Mecánicos Mezcladores estáticos en línea 4

5 Hélices para viscosidad baja a media Procesos: homogenización, mantenimiento en suspensión, intercambio térmico, disolución. Diámetro hélice/depósito: pequeño a medio. Velocidad rotación: media a alta. Potencia: 0,18 a 110 kw TRILIGHT PLEGABLE TRIVAK TURBINA AXIAL ALABNET AXIAL 5

6 Hélices para viscosidad alta a muy alta Procesos: homogenización, mantenimiento en suspensión, intercambio térmico, mezcla. Diámetro hélice/depósito: grande. Velocidad rotación: baja. Potencia: 0,18 a 110 kw

7 Hélices para procesos de alto cizallaje Procesos: disolución, dispersión, emulsión. Diámetro hélice/depósito: pequeño. Velocidad rotación: alta. Potencia: 0,18 a 110 kw

8 TIPOS DE AGITADORES: Hélice Marina Generalmente la relación diámetro del impulsor / diámetro del tanque: D/T 1/5 8

9 TIPOS DE AGITADORES: Hélice de Palas Inclinadas 9

10 TIPOS DE AGITADORES: Hélice de Palas Perfiladas 10

11 TIPOS DE AGITADORES: Tipo Ancla 11

12 TIPOS DE AGITADORES: Tipo Turbina de Rushton En las turbinas la relación D/T depende del tipo de turbina y su aplicación, generalmente se usa: D/T = 1/3 12

13 TIPOS DE AGITADORES: Tipo Turbina Radial Cerrada 13

14 TIPOS DE AGITADORES: Tipo Disco con Dientes 14

15 TIPOS DE AGITADORES: Tipo Combinación Helicoidal + Tornillo Se usa para fluidos extremadamente viscosos (n > cp) El Tornillo central induce un movimiento hacia abajo, mientras que la cinta helicoidal produce un movimiento hacia arriba 15

16 TIPOS DE AGITADORES: 16

17 Parámetros: Mezcla Intermedia - Mezcla lenta rápida Mezcla Muy rápida 2 RPM 25 RPM 150 RPM 2000 RPM Planta del tanque para mezcla mecánica: circular o cuadrada 17

18 Parámetros: Tiempo de contacto versus gradiente de velocidad para mezcla rápida Tiempo de retención: s (< 30 s) Re: t (s) >

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21 VÓRTICE El vórtice es un problema Se puede controlar con: Agitación inclinada en tanques abiertos Bafles o deflectores en tanques abiertos Tanques cerrados completamente Bafles o Mamparas: El espesor del deflector es generalmente: T/12 o T/10 Se usan 4 o más bafles 21

22 DISEÑO 22

23 DISEÑO: Energía de Mezclado Ecuación de Camp y Stein Td = Tiempo de retención o residencia, s Q = Caudal, m 3 23

24 DISEÑO: Energía de Mezclado 24

25 DISEÑO: Energía de Mezclado P Np a 5 n 3 m P = Potencia de agitación Np = Número de potencia d i = a = Diámetro del impulsor n = Velocidad del impulsor m = Densidad de la mezcla 25

26 DISEÑO: Energía de Mezclado Mezcladores de hélice y turbina Flujo Laminar Re < 10 Flujo Turbulento Re > Número de Reynolds (Re o N R ) 26

27 DISEÑO: Energía de Mezclado Mezcladores de hélice y turbina Flujo Laminar Re < 10 Flujo Turbulento Re >

28 DISEÑO: Energía de Mezclado Mezcladores de Paletas: Mezclado lento Se ha encontrado que con una velocidad tangencial de paletas de 2 a 3 pie/s (0,6 a 0,9 m/s) se alcanza suficiente turbulencia sin romper el floculo El Cd para paletas rectangulares es: 1,8. 28

29 DISEÑO: Energía de Mezclado Mezcladores estáticos: Donde: P = Potencia disipada (pie.lb/s o KW) γ = Peso específico del agua (lb/pie3 o KN/m3) Q = Caudal (pie3/s o m3/s) h = Pérdida de energía disipada por el fluido en su paso por un mezclador estático 29

30 DISEÑO: Energía de Mezclado Mezcladores Neumáticos Si el caudal de aire se expresa en pie3/min (m3/min) y la presión en en pies (m) de agua: 30