Universidad Nacional

Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Zaragoza

Análisis de un
Sistema
de Mezclado
Práctica L-3

Profesor: Arturo Enrique Méndez

Gutiérrez

Alumnos:

 Aguilar Vargas María Minerva

 González Gómez José de
Jesús(responsable)
 López Hernández Esmeralda
 Rivera González Daniel
 Sánchez Gama Abraham Hipólito

Grupo: 4662

FOLIO EVALAB: 20220513C86766

Fecha: 20 de mayo 2022
Periodo: 2022-12
 1. RESUMEN
El presente informe muestra un estudio sobre la dinámica del sistema de
mezclado para el ácido pícrico.
Se determino las concentraciones de diferentes muestras para la determinación de su
absorbancia la cual nos ayudó en el estudio de los diferentes parámetros que afectan el
mezclado, como pueden ser: velocidad de mezclado, posición de la propela, así como las
entradas del líquido a mezclar. Se concluyo que dichos parámetros contribuyen a la
eficiencia de un mezclado de manera significativa obteniendo un mejor mezclado al
aumentar la velocidad de mezclado además de la contribución de la alimentación por la
parte inferior del recipiente mezclador.

2. OBJETIVOS
2.1 Estudiar el fenómeno de mezclado para un líquido no viscoso en un tanque
agitado.
2.2 Determinar la eficiencia de mezclado en un sistema de flujo continuo.
2.3 Determinar los factores más importantes que afectan a la eficiencia de
mezclado en un sistema de flujo continuo.

3. JUSTIFICACIÓN
El mezclado en la industria en un proceso importante ya que contribuye a la
obtención de diversos productos que demandan un grado de homogeneidad el cual
se logra al aplicarles este proceso, las industrias que comúnmente se encargan de
llevar a cabo dichos procesos son: Alimenticia, Farmacéutica, Química.

4. MARCO TEÓRICO
La realización de muchos procesos depende de un a eficaz agitación y mezcla de los
líquidos que intervienen. Aunque se confunden con frecuencia, agitación y mezclado no
son sinónimos. La agitación se refiere a movimiento inducido de un material, en forma
determinada, generalmente circulatoria y dentro de algún recipiente.
La mezcla es la distribución al azar de dos fases inicialmente separadas. Puede agitarse
una solo sustancia homogénea, como un tanque de agua fría,
pero no puede mezclarse menos que se añade la misma otra sustancia (Una cierta
cantidad de agua caliente o un sólido pulverizado).
El termino mezcla se aplica a una gran variedad de operaciones que se diferencian en el
grado de homogeneidad del material (mezclado).
Cuando se estudia un sistema de mezclado es conveniente definir los principales tipos
de flujo que ´puede presentarse y analizar modelos más importantes. Con el fin de explicar
el comportamiento del sistema se incluyen las siguientes definiciones y ecuaciones.
Volumen efectivo
Es la parte del volumen de un tanque agitado que está bien mezclado. El resto forma
zonas estacionarias. Es la parte del volumen donde el mezclado es completo y se denomina
también como volumen efectivo de mezclado.
 Cortocircuito
Este fenómeno sucede cuando parte de la alimentación puede ir directamente a la
salida sin ser mezclado. Esto depende de las posiciones relativas de la entrada, de la
alimentación y de la salida de un tanque agitado.
Se presenta en forma independiente y como único fenómeno de un sistema de
mezclado.
Flujo de pistón
Este tipo de flujo se presenta cuando existe una zona de fluido estacionario (que no está
incluida en la zona bien mezclada) y la configuración de la salida del líquido es tal que
permite que el fluido de la zona estancada salga del recipiente, siendo este remplazada por
liquido de la zona bien mezclada.
Mezclado Parcial
En este tipo de sistema el volumen específico de mezclado es menor que el volumen del
líquido se le conoce también como mezclado con espacio muertos. Bajo condiciones de
flujo continuo se pueden establecer las respuestas de un trazador inerte el cual no es
alimentado en la corriente de entrada.
Mezclado Parcial con Cortocircuito
Bajo esta situación, una fracción de volumen de fluido se considera bien
mezclada y una fracción de la alimentación pasa a la zona de mezclado perfecto.
Mezclado Parcial con Flujo Pistón
En este sistema, la alimentación es introducida en la zona de mezclado perfecto,
desplazándose un volumen igual hacia la zona estacionaria, el fluido desplazado de la zona
estacionaria a su vez desplaza un volumen equivalente hacia la salida.
La composición hacia la salida del sistema es aquella determinada por las propiedades
del fluido por lo menos durante un tiempo igual el necesario para desplazar a todo el fluido
de esta zona. A partir de este momento las propiedades del fluido a la salida del sistema
estarán dadas por las del material que han abandonado la zona de mezclado perfecto y han
atravesado la zona estacionaria por medio de un flujo pistón.
Para el caso del flujo pistón posterior a la zona de mezclado perfecto, e importante
puntualizar que la concentración del momento inicial transcurre en cierto tiempo antes
de que la concentración del trazador se modifique en la salida del sistema. Este es el tiempo
necesario para desplazar el volumen del tanque agitado en el que se lleva a cabo el flujo
pistón.

5. PROCEDIMIENTO SEGUIDO Y CÁLCULOS:

5.1. Se procedió a preparar una curva de calibración de concentración- absorbancia, por lo

que hubo que hacer muestras con diferentes concentraciones de ácido pícrico y se
determinó el nivel de absorbancia de cada una de las muestras, arrojando los
siguientes datos:
Porcentaje de Absorban ci Concentración mL de mL Vol.
Acido P. a [g/L] Agua Disolución Muestra
100 1.405 1 0 10 10
90 1.4 0.9 1 9 10
80 1.399 0.8 2 8 10
 70 1.385 0.7 3 7 10
60 1.28 0.6 4 6 10
50 1.21 0.5 5 5 10
40 0.99 0.4 6 4 10
30 0.85 0.3 7 3 10
20 0.63 0.2 8 2 10
10 0.37 0.1 9 1 10
0 0 0 10 0 10

Los datos anteriores para la concentración se obtuvieron al correlacionar los datos obtenido de
la absorbancia contra la concentración, para hacer dicho análisis se llevo a cabo la medición de la
absorbancia para las muestras preparadas a concentración conocida. Los datos son los siguientes:
Se grafico la concentración contra la absorbancia mostrando la siguiente curva. De cual se
obtuvo una ecuación característica desarrollada con el método de mínimos cuadrados para
minimizar el error y obtener una mejor estimación de los datos. Obteniéndose la siguiente
expresión, la cual muestra un coeficiente de correlación de datos cercano al 100%.

La siguiente grafica nos permite leer cuál será la concentración a partir de un valor de
absorbancia.
También se muestra una línea a trazos que representa la ecuación anterior encontrada por el
método de mínimos cuadrados.
 5.1.
Se procedió a montar el equipo, y fue necesario tomar una serie de muestras para
obtener la curva de calibración del rotámetro. El flujo fue controlado con unas pinzas de Mohr. Los
siguientes datos fueron tomados cada 500 mL de líquido.
Q Volumen [mL] tiempo [seg] Qm [mL/seg]
20 500 53.4 9.36329588
15 500 77 6.493506494
10 500 132 3.787878788
5 500 353 1.416430595
0 500 0

La siguiente gráfica nos permite observar la cantidad verdadera de líquido que está pasando por
el rotámetro, basta sólo con observar el flujo que se marca en el rotámetro del equipo montado para
la práctica de mezclado e ir al eje de las ordenadas (eje en Y) y desplazarnos hacia la curva, una vez
que se toca está se lee la cantidad de líquido que realmente cruza el rotámetro.
El gasto que se uso en la practica fue de 10, y se observa en la figura que corresponde a
3.7878mL/seg.

25

20
Flujo Observado

15

10

0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Flujo Medido [mL/seg]

5.3 Análisis del sistema

Se monto el equipo para ejecutar el sistema de mezclado y a continuación se muestran los
datos obtenidos en la práctica en el orden que sigue:
1. Se procedió a alimentar el recipiente por la parte superior a la disolución de 600 mL de
ácido a una concentración 1 g/L y extrayendo líquido por la parte inferior, se abrió la válvula
y se regulo el flujo de tal forma que se alcanzará un estado de flujo permanente.
Posteriormente se fijo la velocidad del mezclador, primero a 1390 RPM, luego a 1700 RPM y
finalmente a 2100 RPM. Y se procedió a obtener muestras de ácido cada 30 segundos, se llevó
al colorímetro y se leyó la absorbancia, una vez que se tiene la absorbancia, vamos a la gráfica
de concentración-absorbancia y se determinaron las siguientes concentraciones.
 MUESTREO DEL MEZCLADOR POR DEBAJO DEL RECIPIENTE
PRI
M SEGUN TERCE
ERA DA RA
MEZCLAPR PRUEB PRUEB
U
DOR EBA A A
RP
M
=13 RPM=17 RPM=21
90 Co= 1 00 Co= 1 00 Co= 1
abs
o ln
rban Concent ln absorba Concent ln absorba Conce(nt

(t TIEMPOcia ración ( ncia (p- ración ( ncia (p- ración C/Co

) (p-1) (p-1) C/Co) 2) (p-2) C/Co) 3) (p-3) )
- - -
0. 0. 0
30 4509 5094 .581
8562 9317 2480
1.32 0.637 3 1.29 0.60089 1.25 0.55929
- - -
0. 0. 0
5094 6647 .696
9317 5410 9544
60 1.29 0.60089 1.2 0.51446 1.18 0.49812
- - -
0. 0. 0
6647 7905 .851
5410 3952 6740
90 1.2 0.51446 1.12 0.45367 1.08 0.42679
- - -
0. 0. 0
7442 8972 .973
2997 2366 1256
120 1.15 0.47511 1.05 0.40779 1 0.37797
- -
0. 1. -
8212 0805 1
0785 7592 .088
150 1.1 0.43991 0.93 0.33946 0.925 0.3368266
- - -
0. 1. 1
9731 2224 .166
2566 7627 6770
180 1 0.37799 0.84 0.29456 0.875 0.31142
- -
- 1. 1
1. 3555 .288
0342 7118 0793
210 0.96 0.35553003 0.76 0.25788 0.8 0.27581
 - - -
1. 1. 1
1273 4792 .390
2045 8722 3023
240 0.9 0.32393 0.69 0.22788 0.74 0.249 8
- - -
1. 1. 1
1903 5925 .497
9868 8079 8965
270 0.8 6 0.30414 0.63 0.20345 0.68 0.22364
- - -
1. 1. 1
2715 8018 .573
3812 0980 1059
300 0.8 1 0.28044 0.53 0.165 5 0.64 0.20748

2. En el caso de los siguientes resultados se invirtieron las conexiones, es decir, la entrada estará
por la parte inferior del recipiente y la salido por la parte de arriba, y el procedimiento para
tomar datos y empezar la operación es el mismo que en la determinación anterior.

MUESTREO DEL MEZCLADOR POR ARRIBA DEL RECIPIENTE

MEZ PRIME SEGUN TERCE

C RA DA RA
LADO PRUEB PRUEB PRUEB
R A A A
RPM=1 RPM=21 0.110 RPM=2 0.072
700 Co= 0.16050 Co= 3 980 Co= 8
ln
absorba Concen ln absorba Concen ln absorba Conce(n
TIEMncia tración (C ncia (p- tración (C ncia (p- tración C/Co
(p-
PO (t) 1) (p-1) /Co) 2) (p-2) /Co) 3) (p-3) )
- -
0. 0. -
30 0226 0626 0.
7948 6659 0349
0.52 0.16139 0.355 0.10366 0.252 0.07034416
-
- 0. -
0. 0782 0.
0573 3111 0905
60 0.505 0.15587234 0.35 0.102 3 0.24 0.06651401
-
0. - -
0689 0. 0.
9287 1111 0995
90 0.5 0.154 1 0.34 0.09871898 0.238 0.06597751
120 0.48 0.1468 - 0.33 0.0954 - 0.23 0.0634 -
0. 0. 0.
1168 1451 1382
 7435 2534 5209
8 8
- -
0. 0. -
1417 1803 0.
0321 2898 1883
150 0.47 0.14329 0.32 0.09213 0.22 0.06038385
-
- 0. -
0. 2168 0.
1918 1727 1983
180 0.45 0.13622108 0.31 0.08886 0.218 0.05978393
- -
0. 0. -
2315 2723 0.
1180 8712 2695
210 0.435 0.13091 0.295 0.084 7 0.205 0.05563275
- -
0. 0. -
2720 3236 0.
4735 8042 3080
240 0.42 0.12578 0.282 0.07982 0.198 0.0535343
- -
0. 0. -
2856 3312 0.
6390 2762 3558
270 0.415 0.124 8 0.28 0.07927 0.19 0.051 9032
- -
0. 0. -
3285 3937 0.
0406 4798 4165
300 0.4 0.11887 0.265 0.07444 0.18 0.048 1494

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Se grafico los datos para el mezclado con entrada en la parte superior de la bandeja para
mezclar, se muestra la siguiente grafica (Gráfico A) que muestra los datos necesarios para
determinar el patrón de flujo dentro del mezclador.
Se muestra que para las velocidades de 1390 y 2100 RPM existe un patrón de mezclado parcial
con corto circuito. Para los tres casos el volumen dentro del mezclador fue de aproximadamente
600 mL.
En el primer los resultados obtenidos muestran que por cada 3.7878 mL/seg solo el 69.59% del
flujo entra al recipiente para ser mezclado y el otro porcentaje pasa directamente a la salida. De ese
65.59% solo el 71.21% entra a la zona de mezclado perfecto mientras el otro 28.79% queda en un
espacio muerto o zona donde no hay mezclado.
En el segundo caso cuando las revoluciones alcanzan las 2100 solo el 60.51% del flujo entrante
entra a la zona de mezclado y de este solo el 96.86% entra en la zona de mezclado perfecto.
 Análisis del Tipo de Flujo (A)
0

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8
Ln(C/Co)

1390 RPM
-11700 RPM
2100 RPM
-1.2Linear(1390 RPM)
Linear(1700 RPM)
-1.4Linear(2100 RPM)
-1.6

-1.8

-2
050100150200250300350
tiempo
Para el (s)
caso donde las revoluciones fueron de 1700 se observo un flujo de corto circuito con
una entrada del flujo a la zona de mezclado del 69.08% el otro restante pasaba a la salida.
A continuación se muestran los datos obtenidos para la descarga por la parte de arriba
(Gráfico B), en este caso la alimentación se introdujo por la parte de abajo, entonces el
liquido estuvo en un mayor contacto con el liquido a mezclar.
Se hace notar que los datos de las grafica se muestran en las primeras dos tablas de el
tratamiento de los datos. Para los datos que se mostraron a continuación vario la cantidad de líquido
dentro del recipiente siendo este de 3220 mL.
Para el caso en que las velocidades fueron de 1700 y 2980 revoluciones por minuto se observo
un mezclado parcial con flujo tipo pistón.
En el primer caso se observa que de la cantidad total de líquido que entra solo el 98% entra en
la zona de mezclado perfecto.
Mientras que en el segundo caso se observo un ligero aumento en el porcentaje de liquido
mezclado siendo de 98.56%.
Para el caso en que las revoluciones fueron de 2100 se observo un mezclado parcial con flujo de
corto circuito. Siendo la cantidad de liquido que entra para ser mezclada de 99.62% y la cantidad de
este que entra a la zona de mezclado perfecto del 90.14%. Estando este muy cerca de ser un
mezclado parcial con flujo tipo pistón.
 Análisis de Tipo de Flujo (B)
0
-0.05
-0.1
-0.15
Absorbancia

-0.2 1700 RPM

2100 RPM
-0.25 2980 RPM
Linear(1700 RPM)
-0.3
Linear(2100 RPM)
-0.35 Linear(2980 RPM)

-0.4
-0.45
0 50 100 150 200 250 300 350
tiempo (s)

7. Conclusiones
Se puede concluir con este estudio que en el mezclado influyen diversos factores como la
posición de la alimentación y la velocidad como otros (viscosidad forma de la propela
temperatura,,etc.). Se obtuvo una mayor eficiencia (98%) cuando la alimentación es por
debajo del recipiente y la velocidad es mayor (2980 RPM)

De acuerdo con lo observado en los resultados se puede decir que, si se

cumplieron los objetivos planteados, principalmente me parece que si se
determinaron los factores que afectan directamente a la eficiencia del
mezclado.

BLIBLIOGRAFÍA:

Allier Rosalía etal LA MAGIA DE LA QUÍMICA editorial EPSA, México DF1995 1era
edición.

Talanquer Artigas Vicente A. EtalQUÍMICA editorial Santillana, México DF2000, 6ta

edición

Malone, Leo J., “Introducción a la Química”; Limusa Noriega Editores, Octava

Edición, México D.F.,1996, 36-39 pp.

Brady, James E. “Química Básica”, Principios y Estructura”, LimusaWiley, 2da Edición,

México D.F.,1999, 39-41 pp.