Manual de operación del aparato de mezcla de fluidos. Marca Salmon, Modelo CEK. Trabajo realizado con el apoyo del Programa FESC-PIAPIME

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1 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Manual de operación del aparato de mezcla de fluidos Marca Salmon, Modelo CEK Trabajo realizado con el apoyo del Programa FESC-PIAPIME Enero 2017

2 INDICE 1. Identificación del equipo o instrumento Descripción de partes, accesorios, dispositivos y servicios Requerimientos eléctricos y descripción de materiales Requisitos de seguridad para su uso Principio de la medición Tipos de ensayos o pruebas que se pueden realizar Encendido y puesta en marcha Pasos básicos para el desarrollo de ensayos o pruebas Apagado y limpieza básica Localización Recomendaciones Referencias

3 1. Identificación del equipo o instrumento Mezclador de Líquidos, Marca Salmon, Modelo CEK Número de inventario: Descripción de partes, accesorios, dispositivos y servicios El equipo consta de un recipiente cilíndrico mezclador, montado en un armazón metálico y respaldo. El recipiente mezclador contiene un orificio de drenado. Arriba del mezclador se encuentra una placa que asegura el eje de transmisión posicionado centralmente en el mezclador. Un controlador de velocidad electrónico es usado para variar la velocidad, y un tacómetro, proporciona una lectura directa de la velocidad del eje de transmisión en RPM. Cuenta con un voltímetro y un amperímetro. C E D A F G B H I J K Figura 1. Mezclador de líquidos 2

4 Cuadro 1. Identificación de componentes de mezclador Identificador Componente Identificador Componente A Tanque de acrílico de 15 L G Regulador de velocidad B Eje H Voltímetro C Motor I Amperímetro D Tacómetro J Deflectores de acero inox. E Encendido del mezclador K Orificio de drenado F Panel de control 3. Requerimientos eléctricos y descripción de materiales Requiere de un voltímetro (0 a 300 V CA) y un amperímetro (0 a 30 AMP CA). Cuenta con dos tipos de agitadores de hélice y paletas (4, 6 y 8 paletas) para ambos el límite de viscosidad es inferior a 50 Pas. Tiene cuatro deflectores de dos materiales acero inoxidable y acrílico. Cuadro 2 Componentes del mezclador Componente No. Descripción Imagen Deflectores 4 Material: Metal Función: Los deflectores obligan al líquido a realizar un recorrido sinuoso a través del tanque; desviando a las partículas cuando aparecen dentro de su región, rompen el movimiento circular que imponen las paletas de la turbina o el agitador al líquido y generan mayor turbulencia, mejoran el mezclado y generan una mayor transferencia de calor. Agitadores Rushton 1 Material : Metal Caracteristicas:8 paletas Función: Impulsor formado por hojas o aspas de agitación conectadas al eje transmisor de potencia, su diseño genera un flujo axial esto quiere decir que suministran mayor efectividad de mezclado (distribución) y reducen la 3

5 potencia de mezclado requerida, al distribuir mejor la mezcla; sus hojas u aspas son planas. 1 Material : Metal Caracteristicas:4 paletas Función: Impulsor formado por hojas o aspas de agitación conectadas al eje transmisor de potencia, su diseño genera un flujo axial esto quiere decir que suministran mayor efectividad de mezclado (distribución) y reducen la potencia de mezclado requerida, al distribuir mejor la mezcla; sus hojas u aspas son planas. Mangueras 2 Material :Plástico Función: 4. Requisitos de seguridad para su uso Para preservar una eficiente operación del equipo, es importante que sea propiamente revisado. Un servicio/mantenimiento regular es responsabilidad del usuario, y debe ser llevado a cabo por personal calificado. 5. Principio de la medición El mezclado líquido-líquido o sólido-líquido, es una operación compleja de analizar y sujeta a muchas variables. La elección de un mezclador para una aplicación particular depende del grado de la cantidad en movimiento o mezclado requerido por el proceso. Existen dos tipos de conducta del flujo en un mezclador: laminar y turbulento. Ambas condiciones deben ser descritas dimensionalmente, pero para flujo turbulento su comportamiento es insignificante. En particular, el número de potencia llega a ser independiente del número de Reynolds, más allá de un cierto rango de turbulencia. Un factor más a considerar, es que las ondas superficiales son descritas por el número de Froude. En un mezclador, este fenómeno usualmente está en función de la altura de los torbellinos. 4

6 Se ha desarrollado un tipo de mezclador el cual puede ser usado para determinar el poder de consumo de un mezclador lleno, igualando el número de Reynolds y el número de Froude. También es investigado el efecto para localizar las desviaciones del flujo en el mezclador. 6. Tipos de ensayos o pruebas que se pueden realizar Un factor importante en un sistema de mezclado es el cálculo del consumo energético del proceso. Para estimar la potencia, es preciso hacer uso de correlaciones empíricas de la potencia en función de las variables del sistema, obteniendo números adimensionales como el número de potencia (Po), el número de Reynolds (Re) y el número de Froude (Fr) dependiendo de las condiciones del tanque se obtienen la curva denominada curva de potencia que para el caso de los tanques con placas deflectoras se gráfica el Po en función del Re, la ecuación obtenida de estos números adimensionales es específica para cada agitador. Asimismo otro factor importante a evaluar en un proceso de mezclado es el tiempo de mezclado. El cual se define como el tiempo necesario para conseguir un grado de mezcla terminado. Dependiendo del grado de mezcla alcanzado, es posible definir diferentes valores del tiempo de mezclado. Desde el punto de vista práctico, el más utilizado es 95% que se define como el tiempo necesario para conseguir un grado de mezcla del 95% respecto de una mezcla perfecta. El criterio de mezcla puede ser visual siguiendo el cambio de color de un indicador ácido-base, variación de la composición o índice de refracción en muestra tomadas al azar en distintos puntos del tanque de mezcla. La determinación del tiempo de mezclado depende de la configuración del sistema y propiedades de la mezcla, por lo que también se obtienen correlaciones entre números adimensionales (Re, Fr, Sc) para obtener curvas de tiempo de mezclado. 7. Encendido y puesta en marcha a) Colocar el impulsor en el eje del mezclador. También se pueden colocar los deflectores en caso de que la experimentación lo requiera. b) Colocar un tapón en la base del mezclador para evitar que la muestra se salga c) Llenar el tanque de acrílico con la muestra a utilizar hasta una altura de 29 cm del tanque. d) Girar la perilla del control de velocidad totalmente en contra del sentido de las manecillas del reloj. 5

7 e) Conectar el mezclador a la corriente eléctrica. f) Encender el switch principal. g) Revisar que el switch principal esté iluminado. h) Girar lentamente la perilla del control de velocidad en el sentido de las manecillas del reloj. Cerciorarse que el eje de transmisión gire y que el indicador de velocidad muestre un incremento en RPM. 8. Pasos básicos para el desarrollo de ensayos o pruebas a) Medir por cada cabio de velocidad en el control del mezclador las RPM utilizando un tacómetro. b) Medir por cada cabio de velocidad en el control del mezclador la intensidad de corriente utilizando un amperímetro. c) Calcular la potencia del motor. d) Determinar la densidad y la viscosidad de la muestra en estudio. e) Calcular el número de potencia y el número de Reynolds. f) Realizar el grafico entre el número de potencia en función del número de Reynolds y obtener las constantes especificas para el agitador utilizado mediante la curva de potencia. g) Si la experimentación tiene como objetivo determinar el tiempo de mezclado se debe de realizar el proceso de mezclado a una sola velocidad y en determinado tiempo retirar muestras del tanque en distintos puntos. h) Medir para cada muestra la viscosidad y la densidad a demás de la propiedad seleccionada (color, índice de refracción, conductividad, turbidez) para conseguir un grado de mezcla de 95%. 9. Apagado y limpieza básica a) Una vez terminada la experimentación girar lentamente la perilla del control de velocidad en contra el sentido de las manecillas del reloj hasta que el agitador deje de girar. b) Apagar el switch principal. c) Desconectar el mezclador a la corriente eléctrica. d) Quitar el tapón de la base del tanque y retirar la muestra poco a poco. e) Retirar el agitador y lavarlo con sólo agua. 6

8 f) La limpieza del interior del tanque debe realizarse con abundante agua, enjuagar, sin tallar, para evitar que el acrílico del tanque se raye o se desprenda los deflectores. g) Las partes restantes del equipo se pueden limpiar con un trapo húmedo, no usar solventes orgánicos. 10. Localización El mezclador de líquidos se ubica en el área de posgrado hacia la derecha de la NAVE de la FES Cuautitlán, campo 1. Cuadro 2. Acotaciones del plano de localización del mezclador. Identificador Área Identificador Área 1 Tablero eléctrico 11 Tablero eléctrico 2 Lockers 12 Secador de charolas 3 Regadera de emergencia 13 Medición de flujo 4 Unidad de manejo de 14 Medición de sólidos temperatura 5 Centrífuga 15 Medición de presión 6 Mezclado de fluidos 16 Secador por 7 Módulo de ultrafiltración congelación al vacío 17 Intercambiador de superficie raspada 8 Horno de alta temperatura 18 Homogeneizador 9 Extrusor 19 UHT 10 Molino de martillos 20 Mesas de trabajo 7

9 Figura 2. Plano de ubicación del mezclador de líquidos 8

10 11. Recomendaciones a) Asegurar que el agitador quede perfectamente fijo a eje del agitador ya que con el incremento la velocidad puede caerse. b) Vaciar la muestra con cuidado para evitar mojar el motor c) Evitar las variaciones de voltaje se puede colocar un regulador. d) Si se escucha ruidos extraños apagar el equipo y llamar a la persona responsable del equipo. 12. Referencias 1. Fellows, P. (1994). Tecnología del procesamiento de los alimentos: Principios y prácticas. Acribia. España. 2. Geankoplis J.C., (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias. 3ª Edición, Editorial Continental, México. 3. Rodríguez, F, S., Aguado, A. J., Calles, M. J.A., Cañizares, P.C., López, B, P., Santos, A. L., Serrano, D. P. G., (2002). Ingeniería de la industria alimentaría: Operaciones de proceso de alimentos. Editorial Sintesis, España. 4. McCabe, W., Smith, J. (2001). Unit Operations of Chemical Engineering. 6th ed. McGraw-Hill, USA 9