Embedded Files
- Resumen
- Justificación
- Introducción
- Marco teórico y Antecedentes
- Objetivos
- Hipótesis
- Materiales y equipo
- Metodología
- Descripción del sistema
- Referencias
Resumen
Resumen
El mezclado de sólidos es una operación unitaria de amplio uso dentro de múltiples industrias y aunque estas han sido muy estudiadas durante varios años aún hoy en día es difícil determinar las condiciones de operación óptimas debido a las múltiples variables que se ven involucradas, situación muy común en los procesos con sólidos granulados que son operados de manera importante en la industria farmacéutica y de alimentos, donde el tiempo y la eficiencia en este proceso son muy importantes.
El presente trabajo analiza la distribución obtenida en un mezclador de “V” donde se colocaron grageas de diferentes colores y mismo tamaño a velocidades de 20, 50 y 80 rpm, tomando mediciones de dichos procesos en tiempos de 3, 5 y 7 min, para así reconocer el efecto que tienen estas dos variables con respecto a la eficiencia del proceso haciendo uso y descripción de parámetros matemáticos, estadísticos y conceptos propios del proceso tales como el establecimiento de la eficiencia e índice de mezclado de cada medición realizada, donde los valores de tiempo y velocidad mas óptimos encontrados para el proceso fueron de 7 minutos y 20 rpm.
Justificación
Justificación
La operación de mezclado es una operación unitaria que se lleva a cabo por medios mecánicos y que es ampliamente utilizada en el procesado de alimentos, pero también en la industria farmacéutica o de otros ámbitos en los que se pretenda obtener una combinación de distintos componentes.
Además de la mezcla de componentes, el mezclado puede ser empleado con otros fines:
Realización de trabajo mecánico (amasado de masas de panadería).
Promoción de la transferencia de calor (congelación de helados).
Promoción de la transferencia de masa (lixiviación de componentes).
Promoción de reacciones químicas y biológicas (fermentación).
El mezclado es sumamente importante cuando se trata de la elaboración de algunos alimentos en los que la concentración de sus componentes debe cumplir con normas o legislación.
Ante esto deben de contemplarse varios parametros dependiendo el tipo de partícula que se esté mezclando ya que algunas partículas que pueden fluir se segregan naturalmente. Por ejemplo, en una bolsa de granola las partículas más grandes se encuentran generalmente en la parte superior, mientras que las pequeñas tienden a encontrarse en la parte inferior de la misma. En el caso de las mezclas de gases y líquidos si se dejan cierto tiempo tienden a alcanzar la homogeneidad, mientras que en el caso de una mezcla sólida esta homogeneidad nunca se alcanza ya que tiende a segregarse.
En el área de preparación de mezcla de sólidos granulares en industria las operaciones de mezclado han estado basadas en la disposición aleatoria de los componentes; no existe un orden para la selección de cada elemento, lo que genera demoras en el proceso de mezclado, cambio en la densidad de las partículas, humedad de los materiales y los parámetros del mezclador tienen variación. Por cual se generan demoras en la línea de producción de sólidos granulares.
Esto quiere decir que son muchas las variables que intervienen en el proceso por lo que pueden ser de ayuda más y mayores análisis para algunos patrones involucrados. Todo esto provocó el interés en el equipo por lo que este proyecto fue seleccionado para trabajar.
Introducción
Introducción
El mezclado es una operación unitaria que se lleva a cabo por medios mecánicos cuyo objetivo es tratar a dos o más componentes inicialmente separados de forma que cada unidad involucrada contacte lo más posible con las demás unidades, hasta lograr un mezclado perfecto, es un proceso ampliamente utilizado en la industria de alimentos como en la industria farmacéutica y otros ámbitos en los que se pretenda obtener una combinación de distintos componentes, a su vez es sumamente importante que este proceso se lleve a cabo de manera apropiada pues al ser parte del proceso de elaboración de productos las concentraciones de sus componentes deben cumplir siempre con normas o legislaciones específicas.
Mezclas positivas: Gases o líquidos miscibles. Forman espontánea e irreversiblemente una mezcla perfecta, por difusión. No es necesario aplicar energía si el tiempo es ilimitado pues se genera espontáneamente e irreversiblemente además de aproximarse a una mezcla perfecta. Ejemplos de estas mezclas son los jarabes (Mezcla líquida).
Mezclas negativas: Las moléculas de los componentes tienden a separarse, por lo cual se necesita cierto grado de energía continua para lograr conservar la dispersión adecuada (Emulsiones o suspensiones).
Mezclas neutras: El comportamiento de esta mezcla es estático, es decir, las moléculas no tienden a mezclarse ni a segregarse una vez lograda la mezcla. Estas mezclas son típicas en la mayoría de las mezclas de sólidos. (La mayoría de las mezclas de polvos).
Figura 1. Diferentes tipos de Mezcla
Mezcla ordenada (50% -50%): En este tipo de mezcla todos los componentes son dependientes entre sí, generalmente se dan en mezclas de sólidos cohesivos en la cual donde un componente actúa como portador de las partículas de otro componente. Este tipo de mezcla genera una mezcla perfecta, es decir, partículas de igual tamaño y distinto color. Este tipo de mezcla indica que independientemente de la región donde se tome la muestra, se encontrará la misma proporción de partículas negras y blancas. Este tipo de mezcla generalmente es imposible lograrla en la práctica.Si elegimos 2 partículas adyacentes.
Mezcla aleatoria (50% -50%): En este tipo de mezcla, la probabilidad de encontrar una partícula de un componente en una muestra es proporcional al número de partículas del mismo en la mezcla total. Si elegimos 2 partículas adyacentes
-P=25% de elegir 2 grises
-P=25% de elegir 2 blancas
-P=50% de elegir una de cada componente. (Arevalo, s.f.)
Donde el mezclado perfecto da lugar a una mezcla ordenada en sólidos. (Siempre y cuando sea 1:1). (Arevalo, s.f.)
Factores que intervienen en el proceso
Factores que intervienen en el proceso
Tamaño de las partículas
El tamaño de las partículas es el factor que más influye en el mezclado uniforme de los alimentos y sustancias secas, ya que condiciona la relación entre las fuerzas de cohesión, dependientes de la superficie de las partículas, las fuerzas inerciales y gravitacionales que dependen de la masa de las mismas pues teóricamente si todos los ingredientes tuvieran el mismo tamaño o proporción de partícula, sería muy fácil mezclarlos y no ocurriría segregación además de que la homogeneidad en el mezclado es más difícil de conseguir cuanto más diferentes son las cantidades de cada componente pues el componente que se encuentra en menor proporción se vuelve más difícil de homogeneizar. (Castelló, et al., s.f.).
Forma y rugosidad de las partículas
La principal influencia de la forma y rugosidad de las partículas en el proceso de mezcla se refiere a su capacidad para transmitir la energía cinética recibida de los elementos del mezclador o de otras partículas.
Densidad de las sustancias
Si los componentes de la mezcla poseen una densidad diferente, por acción de la gravedad se producirá una movilidad diferencial de las partículas que puede provocar la segregación de los componentes de la mezcla. Por ello, la diferencia de densidad de los componentes disminuye la estabilidad de las mezclas. Sin embargo, la influencia de este factor es notablemente menor que la del tamaño de las partículas.
Proporción de los componentes de la mezcla
La homogeneidad en el mezclado es tanto más difícil de conseguir cuanto más diferentes son las cantidades de cada componente. En la industria farmacéutica ocurre con frecuencia que el componente más importante (el fármaco) es el que se encuentra en menor proporción, lo cual agrava el problema, ya que es precisamente la concentración de este componente la más difícil de homogeneizar.
Formación de cargas eléctricas
Si aparecen, se dificulta la obtención de una mezcla homogénea debido a la tendencia de las partículas a agruparse. Este fenómeno puede paliarse: Usando tensoactivos, que hacen que las superficies de las partículas se hagan más conductoras, facilitando la anulación de las cargas formadas y aumentando el contenido en humedad de la mezcla. (Colina, 2016).
Y como dentro de todo proceso industrial el tiempo en el que se hacen las cosas es muy importante pues nos permite tener procesos más eficientes y mejores ganancias y como lo menciona Tenas (2016) “La determinación del tiempo óptimo de mezclado puede ser un gran problema al momento de trabajar con sólidos granulares ya que estos tienden a segregarse si el tiempo de mezclado sobrepasa el tiempo óptimo; además, factores como el tamaño de partícula, forma y peso específico de las partículas, cantidad de activos y excipientes de una mezcla pueden afectar el tiempo de mezcla (también la cantidad de activos y excipientes dentro de una misma mezcla). El tiempo óptimo de mezcla se obtendrá al momento de obtener una mezcla homogénea ordenada”.
Esto quiere decir que son muchas las variables que intervienen en el proceso por lo que pueden ser de ayuda más y mayores análisis para algunos patrones involucrados. Todo esto provocó el interés en el equipo por lo que este proyecto fue seleccionado para trabajar.
Donde buscaremos establecer las condiciones de operación más apropiadas para un proceso de mezclado haciendo uso de las definiciones analíticas de eficiencia de mezclado e indice mezclado.
Eficiencia del mezclado:
El funcionamiento de un mezclador para sólidos cohesivos se caracteriza de acuerdo con el tiempo requerido, la carga de energía y las propiedades del producto. Estos criterios varían en gran medida de un problema a otro: en algunas ocasiones se requiere un muy alto grado de uniformidad, otras una rápida acción de mezclado o, incluso, un consumo mínimo de energía. El grado de mezclado se mide mediante el análisis de muestras puntuales y comparando la desviación estándar estimada con la desviación estándar para mezclado cero σ0. (Tecnología Farmaceútica, 2005).
Índices de mezclado:
Los índices de mezclado son parámetros que permiten cuantificar el grado de homogeneidad. A partir de los valores de la desviación σ0. σr. σ , es posible obtener los distintos índices de mezclado. Esta dependerá del tipo de muestra. En ellos se compara la desviación estándar de una muestra de la mezcla en estudio, con la desviación estándar de toda la mezcla tanto al inicio del proceso, como la desviación estándar esperada al final del mismo, esto es una mezcla aleatoria. (Moreno, s.f.).
Marco teórico y Antecedentes
Marco teórico y Antecedentes
El mezclado es una operación universal en la industria. Las operaciones de mezclado se usan con una gran variedad de propósitos. Entre ellos se encuentra la homogeneización de materiales, la transferencia de calor, la dispersión de gases en líquidos, etc. Entre las industrias que emplean ampliamente el mezclado destacan aquellas que manejan materiales viscosos y de reología compleja. Algunas de las más importantes son las industrias de polímeros, de alimentos, de fermentación, farmacéutica y de cosméticos. A pesar de que las operaciones de mezclado se usan rutinariamente en la industria, su manejo es prácticamente empírico, en parte debido a que casi ningún programa curricular de ingeniería aborda la tecnología de mezclado. Este aspecto es aprendido frecuentemente de los fabricantes de equipo y en ocasiones impide tener un panorama crítico y general del tema. Mejorar la eficiencia de las operaciones de mezclado en un proceso puede conducir a mejoras substanciales en la productividad y/o calidad del producto final. Es frecuente que las condiciones de una operación de mezclado puedan mejorarse sin grandes cambios al proceso y permitirle a una empresa, ahorrar o emplear sus recursos de manera más eficiente.
Para la realización de estos procesos se hace uso de diferentes tipos de mezcladores dependiendo del proceso que se quiera llevar a cabo, un mezclador en la industria es denominado como un dispositivo mecánico que combina de manera uniforme dos o más materiales por acción de la fuerza mecánica, gravedad, etc. Dicho de otra manera es el artefacto cuyo objetivo es mover las partículas o sustancias que en él se depositan de los ingredientes de concentración que en él se generan a través de todo el sistema para conseguir un conjunto homogéneo de los mismos. Cuanto mayor sea el movimiento de partículas, más rápido y eficiente será el mezclado. Los mezcladores suelen actuar generando movimiento de forma simultánea en al menos dos direcciones, donde predominan el movimiento convectivo, difusivo y cizalla o corte.
Convectivo: Implica un movimiento de masas relativamente grandes, este movimiento puede consistir en la inversión completa de la masa, ya sea por volteo o bien por arrastre mediante una hélice, mediante un tornillo sin -fin, etc.
Figura 2. Movimiento convectivo
Difusivo: Este tipo de mecanismo se produce cuando se da el movimiento aleatorio individual de las partículas. Con este tipo de mecanismo se logra obtener una mezcla homogénea a escala microscópica.
Figura 3. Movimiento difusivo
Cizalla: En este tipo de mecanismo se produce un plano de deslizamiento entre distintas regiones de la muestra. Este tipo de mecanismo es recomendable en el caso de sólidos cohesivos ya que poseen paletas que ejercen esfuerzos de corte a la mezcla.
Figura 4. Movimiento por cizalla
De estos principios parten los diferentes tipos de mezcladores que se utilizan actualmente en la industria; los mezcladores de uso común más vistos en la industria se dividen en cuatro categorías: mezcladores de gases y líquidos de baja viscosidad, mezcladores de líquidos y pastas de viscosidad media y alta, mezcladores de materiales termoplásticos y mezcladores de materiales sólidos granulados y en polvo, donde estos últimos son de los más usados por las diversas áreas a las que pueden ser empleados ya que no están pensados en un nicho específico de trabajo, una vez mencionada esta característica se pueden establecer los diferentes tipos de mezcladores para productos secos como los siguientes:
Mezcladores de volteo:
El material se mueve como consecuencia de la rotación del recipiente que lo contiene.
Las mezcladoras de volteo operan moviendo la masa de sólidos en un tambor giratorio. Estos mezcladores se llenan sólo hasta la mistad de su capacidad y giran a velocidades entre 20 y 100 rpm. (Figura 5)
La velocidad de volteo debe ser siempre inferior a la velocidad crítica (aquella velocidad a la que la fuerza centrífuga supera la de la gravedad).
Para mejorar su efectividad se colocan deflectores, paletas contra rotatorias o sistemas giratorios internos. (Colina, 2016).
Figura 5. Formas típicas de los mezcladores de volteo a) cilindro horizontal, b) de doble cono, c) cono en V, d) cono en Y
Mezcladores de cinta:
Estas mezcladoras se utilizan cuando los sólidos de la mezcla tienen demasiada tendencia a separarse o su tamaño y el grado de fluidez es muy variado. La mezcladora se carga de forma manual o automatizada por la parte superior y se descarga por gravedad, transporte neumático o por tornillo sin fin por la válvula inferior de cierre. Desde el panel de control se prefija la velocidad de giro del eje, el tiempo de mezclado y la presión de vacío (opcional) en la cámara cuando posee esta opción (Figura 6). (Caballero, 2019). Son muy utilizados para el mezclado de ingredientes secos finamente particulados, como mezcla de granos de cereales (antes de la molienda), harinas, mezclas para pasteles, sopas deshidratadas, incorporar aditivos, entre otros. (Castelló, et al., s.f.)
Figura 6. Mezcladores de cinta.
Mezcladores verticales de tornillo:
El material es impulsado por un transportador helicoidal. Están constituidos por un tornillo vertical, que gira sobre su eje, ubicado en el interior de un recipiente cónico, que a su vez gira sobre su eje longitudinal. Mediante este sistema se consigue una intensa acción de mezclado, por lo que resultan muy eficaces cuando se desea incorporar una cantidad muy pequeña de un determinado, como por ejemplo en la adición de vitaminas a chocolate en polvo o cereales infantiles. (Colina, 2016).
Figura 7. Mezcladores de tornillo.
Cada uno de estos mezcladores van enfocados a características de proceso diferentes, esto se debe a que en el área de preparación de mezcla de sólidos granulares las operaciones de mezclado siempre han estado basadas en la disposición aleatoria de los componentes; ya que no existe un orden para la selección de cada elemento, lo que por lo general produce demoras en el proceso de mezclado, al igual que otras variables como el cambio en la densidad de las partículas, humedad de los materiales e incluso los parámetros de variación que tiene el mezclador en uso (Tenas, 2016).
Uno de los tipos de esta clase de equipos y de los mas preferidos en temas de eficiencia en la industria es el mezclador de sólidos por volteo en “V” el cual se caracteriza por la efectividad en su mezcla de 1 a 100.000 partes y su facilidad de limpieza. Se destaca por su rapidez, su amplia utilidad y gran precisión para mezclas de sólidos en polvo o granulado y con posibilidad de adición de líquidos hasta un máximo del 10% Luna (2014), por lo que sera el utilizado en esta practica.
Figura 8. Mezclador de pantalón.
Objetivos
Objetivos
Objetivo general
Ampliar el estudio del proceso de mezclado, analizando y evaluando las diferencias entre la homogeneización de los sólidos granulados, cuando son sometidos a diferentes velocidades , obteniendo así una visión del comportamiento óptimo en términos de la relación tiempo-velocidad de agitación
Objetivos específicos
Evaluar el mezclado de sólidos por medio de una mezcla de 3 colores diferentes de grageas de mismo tamaño en un mezclador de “V”, tomando muestras a diferentes tiempos de procesos a diferente velocidad.
Evaluar las muestras obtenidas a través de parámetros matemáticos como el índice de mezclado.
Comparar los resultados obtenidos para las diferentes muestras y relacionarlos con la literatura correspondiente para seleccionar las mejores condiciones de operación.
Hipótesis
Hipótesis
El proceso de mezclado de sólidos al ser una es de gran importancia en múltiples empresas requiere que sea lo más eficiente posible así que si se determina un tiempo óptimo para que los componentes de una mezcla se distribuyan de mejor manera se pueden reducir tiempo en los procesos industriales y obtener mejores ganancias por lo que contemplando la velocidad como variable podemos determinar los efectos que tiene en el proceso y si hay una forma de reducir los tiempos suponiendo que a mayor velocidad, se obtendrá un mezclado más óptimo y cercano a una distribución homogénea.
Materiales y Equipo
Materiales y Equipo
50 g de Grageas amarillas
50 g de Grageas rojas
50 g de Grageas azules
Balanza ADAM.
Mezclador en V (mezclador de pantalón).
Mezclador de cinta
2 frascos de 250 mL con tapa
Metodología
Metodología
Sistema I. Mezcla a diferentes tiempos.
Sistema I. Mezcla a diferentes tiempos.
Sistema II. Mezcla a diferentes velocidades.
Sistema II. Mezcla a diferentes velocidades.
Descripción del sistema
Descripción del sistema
Figura 9. Mezclador de pantalón.
El mezclador en V, es un mezclador de sólidos muy indicado para productos de morfología frágil o aplicaciones con una alta exigencia de limpieza entre ciclos. Consta de un tambor rotativo que gira a baja velocidad, haciendo deslizar suavemente el producto por sus paredes lisas interiores, realizándose la mezcla no forzada del producto.
Su forma en V crea en su interior corrientes coaxiales que separan y unen el material a mezclar que da como resultado una mezcla rápida y homogénea (en proporción de 1 a 100,000 partes). (Lleal S.A, 2018).
Las ventajas de utilizar este mezclador es:
Generación mínima de calor.
Permite una mezcla suave sin deformar partículas.
El mezclador no tiene rincones, rendijas o ángulos donde puedan quedar restos del producto.
Dispone de bocas con tapas de cierre hermético, asegurando un ciclo de mezcla sin contaminación ambiental.
Ideal para material abrasivo y de manipulación delicada.
Alta capacidad.
Fácil mantenimiento.
Resultados
Resultados
En la tabla 1 se observan las proporciones encontradas dentro de las muestras tomadas a diferentes tiempos, junto con sus promedios tanto individuales del proceso como de todas las mediciones que junto con los datos exhibidos en la tabla 2 de las mediciones realizadas a diferentes velocidades se calcularon los parametros estadísticos tales como la desviación estándar los cuales se muestran 3 y 4 a partir de la ecuación:
Donde X media esta representada por la siguiente ecuación:
Y según las definiciones analíticas para el método de Lacey y el método de Poole se calcularon los valores mostrados en las tablas 5, 6, 7 y 8, dichos cálculos se realizaron haciendo uso del software Microsoft Excel.
Descripción del proceso.
Descripción del proceso.
El experimento se llevó a cabo siguiendo la metodología planteada, tomado en cuenta los factores tiempo de mezclado sobre proporción de mezclado, y velocidad de mezclado sobre la proporción de mezclado, ambos por triplicado, para de esta manera tener validez sobre el experimento.
Experimento Sistema I. Variante tiempo.
Conforme a la metodología, se limpió el área de trabajo y se pesaron 50 gramos de cada muestra de grageas, roja, azul y amarilla, después, estas muestras se colocaron dentro del mezclador de pantalón, (tiempo cero), mezclando a 20 rpm, ), e inmediatamente se comenzaron a contabilizar los tiempos. Transcurridos los primeros 3 minutos (tiempo 1), 5 minutos (tiempo 2) y 7 minutos (tiempo 3), se extrajeron al azar 5 gramos de la mezcla (para cada tiempo), y se separan las partículas con sus respectivos colores (amarillo, rojo y azúl), después cada una de estas muestras se pesaron por separado y se contabilizó el porcentaje de cada muestra en la toma y así se determinó la desviación estándar de cada uno de ellos.
Pese a que se esperaba un porcentaje de mezclado de forma ascendente ,debido a que cada toma tiene un tiempo mayor expuesto en la mezcladora, el índice de mezclado mediante el método de Lacey es prácticamente muy similar, obteniendo porcentajes de 0.96, 0.97 y 0.96 para cada tiempo respectivamente, a diferencia del obtenido mediante el método de Poole, que arroja índices de 1.46, 1.36 y 1.37, que dentro de lo que cabe son similares, por lo que se puede generalizar como un índice de homogeneización neutral.
Experimento Sistema II. Variante velocidad.
De igual forma, conforme a la metodología, se limpió el área de trabajo y se pesaron 50 gramos de cada muestra de grageas, roja, azul y amarilla, después estas muestras se colocaron dentro del mezclador de pantalón, se mezcló a 20, 50 y 80 rpm,durante 7 minutos al finalizar este tiempo, se extrajeron al azar 5 gramos de la mezcla para cada velocidad y siguiendo la metodología del sistema I se separaron las partículas en sus respectivos colores (amarillo, rojo y azúl), después cada una de estas muestras se pesaron por separado y se contabilizó el porcentaje de cada muestra en la toma y así se determinó la desviación estándar de cada uno de ellos.
Al analizar los resultados el porcentaje de homogeneización entre cada toma a diferentes velocidades se espera de forma decreciente, debido a que en el proceso de mezclado el efecto de la fuerza inercial se hace presente sobre la masa que se desea mezclar, y entre más velocidad se tenga menos eficiente será el mezclado.
Discusión
Discusión
Como se puede ver en la tabla 1 donde se muestran los resultados obtenidos respecto al tiempo de mezclado, se obtuvo de estos una desviación estándar que disminuye conforme aumenta el tiempo. Mientras la desviación estándar sea menor, el proceso se está llevando a cabo de manera eficiente, ya que nos dice que los compuestos se están mezclando de manera uniforme, como lo menciona Rhodes (2008).
En la segunda tabla se muestran los resultados obtenidos respecto a la velocidad de mezclado, donde se obtuvo una desviación estándar mayor conforme se incrementan las revoluciones por minuto, lo cual nos dice que al aumentar las velocidades, será más difícil que se mezclen las grageas. Esto se verifica en el proceso donde se obtuvo una menor desviación estándar el cual fue de 0.0092 para la desviación estándar a 20 rpm.
Según Campollo (2015), “el índice de mezclado de Lacey tiene valores entre 0 y 1”, siendo este último el que nos indica que tan bueno puede considerarse el mezclado, como lo cual concuerda con los datos obtenidos para ambos casos, ya que se obtuvo un valor de 0.95, 0.97 y 0.96 para 3, 5 y 7 minutos, y 0.98, 0.92, 0.88 para 20, 50 y 80 revoluciones por minuto, por lo que podemos considerar que el proceso de mezclado son bastante aceptables, debido al tipo de mezclador utilizado durante la práctica y a las características de las sustancias usadas.
Ya que en esta práctica se utilizó un mezclador en V o de pantalón para llevar a cabo el procedimiento de encontrar el índice de mezclado de nuestro sistema y el tiempo óptimo para que se mezclen de manera uniforme las grageas ya que este tipo de mezclador a velocidad adecuada genera una gradiente de velocidad en donde la capa superior tienen mayor velocidad que las capas internas, lo cual produce la dilatación del lecho y el mezclado por difusión bastante efectivo, acompañado de atributos como fácil limpieza y relativa simpleza lo hace de amplio uso a nivel industrial como lo menciona Castillo (2011).
Aparte de esto también se menciona que las mezclas de trazadores de alta proporción se aleatorizan más fácilmente que las de baja proporción, y después de este valor óptimo con la continuación del proceso de mezcla, el efecto de segregación por vibración aparecerá cuando las partículas más grandes tienden a subir a la superficie, razón por la cual al nosotros tener partículas del mismo tamaño estas llegaron más rápido a ese punto y el tema de la velocidad empezó a generar este efecto de segregación en el sistema haciendo que a mayores velocidades el las concentraciones en ciertas zonas dejarán de homogeneizar reduciendo el índice de mezclado como se describe en los resultados. (Sulaymon y Habeb, 2008)
Otros autores mencionan o describen el índice de mezclado como ML, compartiendo el criterio de la escala de 0 a 1, enunciando que en la mayoría de los casos el índice ML cae en el rango 0.75-1 (CONICET, s.f.) y como ya se mencionó, los índices de mezclado obtenidos por el método de Lacey van entre 0.95-0.97 para los diferentes tiempos y 0.88-0.98 para las diferentes velocidades, lo cual está dentro del rango que menciona CONICET, s.f.
También se verificaron estos resultados con el índice de mezclado por el método de Poole-Taylor y Wall. Según los cuales Campollo (2015) menciona “el índice de mezclado por el método de Poole tiene valores mayores a 1 o 1”, lo cual concuerda con los resultados obtenidos, ya que para 3, 5 y 7 minutos se obtuvo un índice de 1.4681, 1.3607, 1.3750 respectivamente, y para las diferentes velocidades, se obtuvo un índice de 1.3750, 1.8044, 2.1471 respectivamente.
El índice de mezcla de Poole es en efecto el recíproco utilizado por Lacey, pues se ha comprobado que la cantidad de trabajo de mezcla necesaria para aproximarse a la homogeneidad aleatoria no sólo aumenta notablemente en presencia de aglomerados, sino que también puede aumentar proporcionalmente con el incremento de la concentración de partículas (Poole, Taylor y Wall, 2005); por eso se utilizó una gran cantidad de partículas, ya que mientras mayor sea el número, más óptimo va a ser el proceso de mezclado, aparte de esto también se menciona que las mezclas de trazadores de alta proporción se aleatorizan más fácilmente que las de baja proporción, y después de este valor óptimo con la continuación del proceso de mezcla, el efecto de segregación por vibración aparecerá cuando las partículas más grandes tienden a subir a la superficie, razón por la cual al nosotros tener partículas del mismo tamaño estas llegaron más rápido a ese punto y el tema de la velocidad empezó a generar este efecto de segregación en el sistema haciendo que a mayores velocidades el las concentraciones en ciertas zonas dejarán de homogeneizar reduciendo el índice de mezclado como se describe en los resultados. (Sulaymon y Habeb, 2008).
Por lo que se puede sintetizar que el tiempo de mezclado óptimo fue de 7 min a una velocidad de 20 rpm, pero si el tiempo sigue en aumento, no aumenta la homogeneidad de la mezcla, ya que se llega a un punto y después el índice permanece constante tal como lo menciona a su vez Fan (2001), quien menciona que el proceso de mezclado de la mayoría de los sólidos nunca debe de exceder los 15 minutos, pues a cierto tiempo las mezclas que se han formado tienden a separarse nuevamente por las variaciones que llegue a haber entre ellas,por pequeñas que estas sean, y si se aumenta la velocidad empezamos a concentrar la sustancias en el mezclador por el efecto que se percibe por las fuerzas inerciales del sistema sobre la masa en las superficies del mezclador.
Conclusiones
Conclusiones
El mezclado es una operación unitaria indispensable en la industria, específicamente es una operación bastante útil en el área Biológica como farmacéutica, ya que de esto depende del buen funcionamiento de homogeneidad de todos los fármacos, cosméticos, medios de cultivo, etcétera.
En conclusión el proyecto se basó en el estudio del proceso de mezclado en una mezcladora de pantalón ¨V¨, analizando mediante dos parámetros las diferencias de la homogeneización de la mezcla de tres colores diferentes de grageas del mismo tamaño en promedio, cuando fueron sometidos a diferentes velocidades, en un tiempo neto de 7 minutos, donde al analizar los resultados el porcentaje de homogeneización entre cada muestra a diferentes velocidades se esperó de forma decreciente, debido a que en el proceso de mezclado el efecto de la fuerza inercial se hace presente sobre la masa que se desea mezclar, lo que permite concluir con ayuda de la implementación de modelos matemáticos de Lacey y Poole que en el sistema II entre a mayor velocidad se opere en el equipo de mezclado menos eficiente será la homogeneización.
De la misma manera el sistema I se llevó a cabo basado en la metodología, pero esta vez analizando el parámetro de tiempo de mezclado, en el cual se puede observar mediante el uso de los modelos matemáticos de Lacey y Poole, es mucho más eficiente un mezclado a una baja velocidad (20 rpm) durante determinado tiempo.
Debido a que este experimento no presentó grandes diferencias entre tiempos de mezclado pero si entre el parámetro de la velocidad, y comparando con algunos datos de la literatura, por ejemplo el descrito en la discusión de resultados <<...“el índice de mezclado por el método de Poole tiene valores mayores a 1 o 1”...>> se termina por concluir que los datos obtenidos en este proyecto tienen validez.
Referencias
Referencias
Arevalo, M. (s.f.). Mezclado de sólidos. Recuperado de: https://personal.us.es/mfarevalo/recursos/tec_far/mezclado_solidos.pdf
Caballero, M.J. (2019). Tratamientos de preparación y conservación de los alimentos. España. Editorial: Síntesis.
Campollo, R. (2015). ESTUDIO NUMÉRICO DEL MEZCLADO EN UN LECHO FLUIDIZADO BIDIMENSIONAL. Universidad Carlos III de Madrid. Recuperado [20 de junio de 2020] desde: https://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/25409/PFC_Ricardo_Campollo_Muelas.pdf
Castelló, M, et al. (s.f.). Mezcla de sólidos. Universitat Politécnica de Valencia. Recuperado de: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/82133/Castell%c3%b3%3bBarrera%3bP%c3%a9rez%20-%20Mezcla%20de%20s%c3%b3lidos.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Castillo, J.E. (2011). CARACTERIZACIÓN REOLÓGICA Y DETERMINACIÓN DE TIEMPO ÓPTIMO DE MEZCLADO (T.O.M.) EN MEZCLAS DE POLVOS PARA USO VETERINARIO. Universidad Austral de Chile. Recuperado [20 de Junio de 2020] de: http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2011/fcc352c/doc/fcc352c.pdf
Chico, F. (2011). Premezclado de sólidos inertes para la producción de dinamita, mediante el diseño y construcción de un mezclador cónico vertical piloto. Escuela Politécnica Nacional. Recuperado [18 de Marzo de 2020] de https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2657/1/CD-3341.pdf
Colina M.L. (2016). Mezclado de alimentos. Disponible en: http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/file/mezclado_solidos.pdf
CONICET (s.f.). Mezclado y segregación. Centro Científico Tecnológico. Recuperado [20 de junio de 2020] desde: http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo10.pdf
Fan, L. T., Bulk-solids mixing: overview, Sección 7.6. en “Handbook of Conveying and Handling of Particulate Solids”, editado por Levy A., Kalman, H., Elsevier, Amsterdam, 2001, Recuperado [22 de junio de 2020] desde: http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo10.pdf
Lleal S.A. (2018). Mezcla de Sólidos. Recuperado de: https://www.lleal.com/wp-content/uploads/2018/10/MEZCLADOR-DE-S%C3%93LIDOS-EN-V-1.pdf
Luna J., (2014). EVALUACIÓN DE PROTOTIPO DE MEZCLADOR EN “V” PARA SÓLIDOS SECOS LIGEROS, MEDIANTE LA TECNICA ÍNDICE DE MEZCLA. Revista de la Asociación Colombiana de Ciencia y Tecnologia en Alimentos, 23, 40-52.
Mezclado y segregación. Disponible en: http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo10.pdf
Moreno, X. (s.f.). Caracterización del proceso de mezclado utilizando una mezcladora en V: mezclas de paracetamol y lactosa. Recuperado de: https://riull.ull.es/xmlui/bitstream/handle/915/6817/CARACTERIZACION%20DEL%20PROCESO%20DE%20MEZCLADO%20UTILIZANDO%20UNA%20MEZCLADORA%20EN%20V%20MEZCLAS%20DE%20PARACETAMOL%20Y%20LACTOSA.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Poole, M.A., Taylor, R.F., Wall, G.P. (2005). Mixing Powders to Fine-Scale Homogeneity: Studies of Batch Mixing. Institution of Chemical Engineers. Recuperado [22 de junio de 2020] desde: http://archive.icheme.org/cgi-bin/somsid.cgi?session=880515J&page=42ap0305-001&type=framedpdf
Rhodes, M. (2008). Introduction to Particle Technology, Reino Unido, Editorial Wiley.
Sulaymon, A.H., Habeb, R., (2008). A Quantitative Analysis of the Mixing of Three Solids Different in Density by an Air Fluidized Bed. University of Baghdad. (Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering). Volumen 9 (1a edición). Recuperado [22 de junio de 2020] desde: https://www.iasj.net/iasj?func=fulltext&aId=4683
Tecnología Farmaceútica (2005). Recuperado de: depa.fquim.unam.mx
Material de apoyo
Material de apoyo
Vídeos
Artículos y libros
42ap0305-001.pdfCastelló;Barrera;Pérez - Mezcla de sólidos.pdflacey2007.pdfPFC_Ricardo_Campollo_Muelas.pdf4683.pdffcc352c.pdfIntroduction to Particle Technology, 2nd Ed [Martin Rhodes].pdf.
.
Gracias a nuestros profesores, y compañeros de grupo, por hacer tan amena la clase y la enseñanza.
Gracias a mis compañeros de equipo por siempre apoyarnos.
Gracias a la cuarentena por enseñarnos esta nueva forma de aprender.
Gracias a mi amada UPIIG, por darnos tanto
Gracias IPN.
Equipo 1.
!HUELUM!
Page updated
Google Sites
Report abuse