INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ
DISEÑO DE UN MEZCLADOR M.C. Carmen Yolanda Hernández Cardona SEMINARIO DE PROYECTOS
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CASTELLANOS COUTIÑO MONSERRAT ESTHEPANIA •
•
GÓMEZ ZAMUDIO BERNARD PÉREZ REYES JORGE RODRIGO
ÍNDICE
DISEÑO DE UN MEZCLADOR
OBJETIVO Diseñar un tanque de mezclado con agitador de turbina para 116.3 l/h de dos líquidos miscibles, alcohol y agua.
ANTECEDENTES Se desea mezclar 49.6 litros de ron al 95% en volumen de etanol a 26°C con 66.7 litros de agua desmineralizada a la misma temperatura, para obtener 116.3 litros de ron al 40% en volumen de etanol.
2
66.7 l/h de H2O
49.6 l/h de Ron al 95% en volumen de
116.3 l/h de Ron al 40% en volumen de
BASES Y CRITERIOS •
• •
•
•
Para el diseño del mezclador se considerará un agitador de turbina de 6 aspas planas. Se considerará Da/w=5 Se establece que el tanque de mezclado tendrá cuatro deflectores cada uno con Dt /J=12. Para el cálculo del diámetro del tanque se considera que este tenga una capacidad 30% mayor a la del volumen de operación normal. Las proporciones geométricas del sistema de mezclado se consideraran como las del diseño normal típico.
DATOS REQUERIDOS
3
Propiedades
Agua
Etanol
Viscosidad en cP
0.8705
0.9454
Densidad kg / m 3
1007
786.7
MÉTODO DE CÁLCULO 1. Calculo de las proporciones geométricas
Calcular el diámetro del tanque
1.1
(
V =
D t =
2
Dt ∗π 4
√
)
∗ H
V ∗4 H ∗π
Cumpliendo con la proporción geométrica de
H D t
=1 D a 4
= 0.1
1.2
Cálculo de la altura del agitador sobre el fondo ( C )
C 1 = D t 3
1.3
Cálculo del ancho del tanque (W)
4
W 1 = D a 5
1.4
D d D a
1.5
Cálculo del diámetro del deflector (
=
D d ¿
2 3
Cálculo de la longitud de la turbina (L)
L 1 = D a 4
1.6
Cálculo del ancho del deflector (J)
J 1 = D t 12
2. Calcular la potencia del agitador 3
5
P = Np∗ ρ∗ N ∗ Da
Determinar el Nre 2
Da ∗ N ∗ ρ Nre = μ
Determinar el Número de Potencia (Np) 5
3. Calcular el tiempo de mezclado 1
3
2
t =
ft ∗ H ∗ D t 2 2 2/3
( N ∗ D a )
1
1
6
2
∗ g ∗ D a
3.1 Determinar el factor de mezcla (
ft
)
6
DESARROLLO DE CÁLCULO 1. Calculo de las proporciones geométricas
1.1 Calcular el diámetro del tanque
√
V ∗4 D t = = H ∗π
√
3
0.15119 m ∗ 4 0.522∗π
= 0.577m
Cumpliendo con la proporción geométrica de
H =1 D t
1.2Calculo del diámetro de la turbina D a D a = 4∗0.1= 0.4 m
1.3Cálculo de la altura del agitador sobre el fondo ( C ) D t ∗1 C = = 0.577m∗0.333 =0.1923m 3
1.4Cálculo del ancho del tanque (W) D a∗1 W = =0.4m∗0.2= 0.08m 5
1.5Cálculo del diámetro del deflector ( D d ¿
D d = D a∗2 3
= 0.4m∗0.67 = 0.268m
1.6Cálculo de la longitud de la turbina (L) 7
L =
Da∗1
= 0.4∗0.25= 0.1m
4
1.7Cálculo del ancho del deflector (J) D t ∗1 J = =0.555m ∗0.0833= 0.04625m 12
2. Calcular la potencia del agitador ( 0.4m ) ∗1.83∗934.5 kg 2
2
Da ∗ N ∗ ρ Nre = = μ
∴
Nre = 2.97∗10
∴
Np= 4.5
3
3
m
0.00092 Pa ∗ s
5
5
P = Np∗ ρ∗ N ∗ Da = 4.5∗934.5
kg 3
m
3
5
∗( 1.83 ) ∗( 0.4 m ) = 263.903
J = 0.353 hp s
8
3. Calcular el tiempo de mezclado
3.1 Determinar el factor de mezcla (
∴
ft
)
ft = 4
t =
1
3
1
3
2
2
2
2
ft ∗ H ∗ D t 2 2/3
( N ∗ D a )
1
1
6
2
∗ g ∗ D a
=
4∗0.522 ∗0.577 2
( 1.83∗0.4 )
2 3
1
1
6
2
∗9.81 ∗0.4
= 3.10 s
9
CONCLUSIONES Dentro del diseño del mezclador se tomaron diferentes criterios que ya fueron mencionados con anterioridad en base a ellos se diseñó un agitador de tipo turbina teniendo como resultado las siguientes proporciones geométricas: 0.577 de diámetro del tanque, 0.577m de altura y 0.08m de ancho del mismo, 0.4m de diámetro de la turbina y 0.1m de longitud de la misma, 0.1923m de altura del agitador sobre el fondo, 0.268 m de diámetro del deflector y 0.046m del mismo, de acuerdo a las proporciones obtenidas se llegó a la conclusión que la turbina seria de 6 aspas planas con cuatro deflectores. Se supusieron 110 revoluciones por minuto con que se obtuvo que la potencia requerida por dicho mezclador será de 0.353 hp y el tiempo de mezclado será de 3 segundos aproximadamente.
DOCUMENTOS DE REFERENCIA •
Geankoplis J., 1998, PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS, Tercera Edición, Editorial Continental.
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HOJA DE ESPECIFICACIÓN ESPECIFICACIÓN DE Item n°: T-15 MEZCLADOR
Area:001
Planta:
Preparado por:
Localidad:
Gómez Zamudio Bernard
Fecha:
Castellanos Coutiño Monserrat Pérez Reyes Jorge Rodrigo
Hoja: 1 De: 1 DATOS GENERALES Denominación: Tanque de mezclado para dilución de ron Posición:
Vertical
Densidad(kg/m3)
956. 4
Diámetro(m):
0.577
Peso del recipiente vacío(kg)
114. 06
Longitud(m):
0.577
Peso recipiente con agua (Kg)
264. 64
Capacidad(m3)
0.15119
Peso recipiente en operación (Kg)
231. 69
DATOS DE DISEÑO RECIPIENTE Producto
Carbonato sódico y agua
Material de construcción
Acero inoxidable AISI 316
Temperatura de trabajo (ºC)
26
Temperatura de diseño (ºC)
26
Presión de trabajo (atm)
1
Presión de diseño (atm
1
Fondo superior
Toriesférico
Fondo inferior
Toriesférico 11
SERPENTÍN Diámetro del serpentín (m)
-
Número de vueltas
-
Longitud del serpentín (m)
-
Separación entre vueltas (m)
-
Caudal de agua (m/h)
-
RELACIÓN DE CONEXIONES
DETALLES DE DISEÑO
Marca
Norma de diseño:
A
Tamaño Cantida d
Denominac ión
1
Tratamiento térmico: No
Agujero de limpieza B
1
Entrada de Ron
Radiografiado: No
C
1
Entrada de agua
Eficacia de soldadura 0,85
D
1
Venteo
Aislamiento: No
E
1
Salida del producto
Pintura Primario rojo aceite. Volumen total(m3)
0.15119
REVISIONES
12