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Tareas de mezclado
La clave para la solución óptima de mezclado
Mezcla/Homogeneidad
El objetivo de todo proceso de mezclado es alcanzar la homogeneidad requerida para el proceso en todo el volumen contenido. Al homogeneizar, es importante reducir las diferencias de concentración y temperatura que surgen, por ejemplo, por adiciones de producto, transferencias de masa, reacciones químicas o transferencia de calor. Esta tarea de mezclado se produce en sistemas monofásicos y multifásicos.
Para reducir el consumo de energía o aumentar la productividad durante la homogeneización, es necesario aclarar si el tiempo de mezclado constituye un factor limitante. Para líquidos de baja viscosidad, el tiempo de mezclado es del orden de minutos y, por lo tanto, a menudo no resulta crítico.
La situación es diferente con materiales altamente viscosos. Aquí, la reología del medio determina el proceso de mezclado. Se requieren sistemas de agitación especiales, principalmente montados en la pared, para lograr tiempos de mezclado adecuados para el proceso.
¿Qué debe considerarse?
- Viscosidad/reología del medio
- Geometría del recipiente
- Potencia de entrada del sistema de agitación, especialmente en el escalado
Mezclado de sólidos
Al mezclar sólidos, especialmente materiales a granel, la determinación de la calidad de la mezcla desempeña un papel fundamental. El conocimiento de los principios estadísticos puede utilizarse para derivar ayudas para la aplicación práctica, lo que garantiza un procedimiento eficaz para determinar la calidad de la mezcla. El escalado de los tiempos de mezclado obtenidos a escala de laboratorio a escala de producción también reviste gran importancia en este contexto.
¿Qué debe considerarse?
- Distribución del tamaño de grano/partícula y forma del cristal
- Contenido de humedad y comportamiento de flujo
- Prevención de la contaminación
Suspensión sólido-líquido
Se entiende por suspensión una mezcla heterogénea de sustancias que consiste en un líquido y sólidos distribuidos en él. La suspensión es el proceso de unir estas dos sustancias. Un agitador de suspensión puede operarse con diferentes objetivos. Por ejemplo, para la disolución de sólidos, puede ser suficiente la fluidización del sólido cerca del fondo, mientras que en procesos continuos, por ejemplo, en cristalización o lixiviación de mineral, se plantean las mayores exigencias en cuanto a la homogeneidad de la suspensión.
¿Qué debe considerarse?
- Requisito del proceso: suspender completamente u homogéneamente
- Diferencia de densidad fluido-sólido
- Tamaño de partícula del sólido
Dispersión líquido-líquido
Las dispersiones líquido-líquido se entienden como mezclas de dos o más líquidos que son inmiscibles entre sí. Tales mezclas se fabrican y utilizan para muchas aplicaciones industriales. En la industria química, los líquidos a menudo se mezclan entre sí temporalmente para el control dirigido de extracciones o reacciones. También se producen dispersiones estables a largo plazo, por ejemplo, en las industrias farmacéutica, cosmética o alimentaria. Tales dispersiones de líquidos estables a largo plazo se denominan emulsiones.
¿Qué debe considerarse?
- Requisito del proceso: emulsión temporal o estable
- Diferencias de densidad/tensión interfacial de las fases líquidas
- Entrada de energía del sistema de agitación
Dispersión gas-líquido
La gasificación de líquidos es de gran importancia en las industrias química y farmacéutica y en biotecnología. El objetivo aquí es lograr la mayor transferencia de masa posible entre el gas disperso y el líquido. Los reactores agitados con sistemas de gasificación se utilizan para síntesis químicas como hidrogenación u oxidación, así como para fermentación.
¿Qué debe considerarse?
- Aumento del rendimiento y la selectividad
- Misma tasa de conversión a presiones y/o temperaturas más bajas
- Ahorro en el coste total de propiedad
Secado
El secado es un proceso básico en ingeniería de procesos. El secado térmico de sólidos húmedos es un proceso combinado de transferencia de calor y masa con el objetivo de obtener un producto final seco mediante la eliminación de la humedad. Para el secado térmico de sólidos húmedos al vacío, los dispositivos verticales con mezclador son ideales. Al diseñar estos secadores, el escalado desde el laboratorio hasta la escala de producción en términos de tiempo de secado es de particular interés.
¿Qué debe considerarse?
- Distribución del tamaño de grano/partícula y forma del cristal
- Contenido de humedad y comportamiento de flujo
- Prevención de la contaminación
Transferencia de calor
En muchos procesos agitados, la transferencia de calor es uno de los requisitos esenciales que debe cumplir el elemento de agitación en conjunción con la geometría del recipiente y los elementos de enfriamiento y calentamiento. Las tareas típicas son, por ejemplo, mantener constante la temperatura del producto durante una reacción exotérmica o endotérmica o establecer una determinada temperatura del producto mediante calentamiento o enfriamiento en un tiempo predeterminado.
¿Qué debe considerarse?
- Viscosidad/reología del medio a calentar o enfriar
- Proceso estacionario o no estacionario
- Área de intercambio disponible, especialmente para el escalado