TANQUES AGITADOS

 

¿Qué es un tanque agitado?

Se conoce como tanque agitado, tanque agitador o tanque mezclador al dispositivo para realizar procesos que es ampliamente utilizado en diferentes industrias para realizar mezclas en fases ya sea homogéneas o heterogéneas con la presencia de reacciones químicas o sin estas, aunque cuando dentro del tanque ocurre la reacción química reciben el nombre de reactores químicos.

Este tipo de dispositivo realiza una mezcla altamente efectiva y funciona en estado estacionario con propiedades uniformes. De manera ideal, la composición de salida de la mezcla es igual a la composición del material cuando se encuentra dentro del tanque, lo cual se da en función del tiempo de permanencia y la velocidad de la reacción.

Un tanque agitado se refiere a un sistema abierto en el cual el material puede entrar o salir libremente del dispositivo, operando en estado estacionario, donde las condiciones en el reactor no cambian con el tiempo. Los reactivos se introducen continuamente en el reactor mientras que los productos se eliminan también de forma continua.

En situaciones en las que la reacción es demasiado lenta o cuando hay presencia de dos líquidos viscosos o inmiscibles que requieren de una alta velocidad de agitación, se pueden conectar varios tanques agitados formando una cascada o una serie en línea que facilita el proceso al descargar el esfuerzo de trabajo en varios dispositivos que generan un sistema.

¿Qué hace un tanque agitador?

Los tanques agitados se utilizan en el procesamiento industrial, principalmente para reacciones de flujo de fase líquida homogéneas, en los cuales se requiere de una agitación constante y estos pueden utilizarse solos, en serie o en una batería.

Los procesos industriales que requieren de fermentación encuentran en los tanques agitados una gran herramienta, pues implican el uso de un catalizador biológico para generar los productos. En un fermentador los microbios catalizan una reacción que descompone moléculas grandes en moléculas de menor tamaño generando etanol, metanol e incluso hidrocarburos.

El producto del vapor puede eliminarse de la parte superior de una unidad sin separación, o el producto líquido se puede eliminar de la parte inferior, filtrando y reciclando los medios microbianos.

Los fermentadores se utilizan en una gran cantidad de industrias, como en la alimentaria donde se utiliza para la elaboración de cerveza y otros productos, en la farmacéutica, en el tratamiento de, aguas residuales y en el procesamiento de hidrocarburos, por ejemplo.

Características de este tipo de tanques

Un tanque agitador se forma por un cilindro de volumen constante y un sistema de agitación que mezcla los reactivos que se introducen en este. Las tuberías de alimentación y salida se colocan para introducir los reactivos y extraer o eliminar los productos del proceso.

Por otro lado, este tipo de tanque cumple con las siguientes funciones en operaciones unitarias:

• Mezclado de líquidos miscibles
• Dispersión de gases en un líquido
• Mezcla de líquidos no miscibles
• Emulsificación y dispersión de sustancias no miscibles
• Apoyo en la transferencia de temperatura entre un líquido y una superficie de intercambio de calor.
• Suspensión, reducción de dimensiones y dispersión de las partículas sólidas en líquidos. Dilución de sólidos en líquidos.
• Reducción de dimensión de partículas aglomeradas.
• Reducción de las dimensiones de la gota de los líquidos coalescentes.

Los tanques agitadores contienen una hélice que funciona como impulsor, ya sea en un extremo o a lo largo de la flecha ubicada en el núcleo del tanque ya sea de forma transversal o excéntricamente.

Un tanque agitador puede tener en su interior una, dos o más flechas con una, dos o más hélices en cada una. Puede tener un fondo compuesto por toros, toriesférico, plano o cónico.

Tipos de tanque agitado

Tanque con agitación continua

Entre los tanques agitados, el de agitación continua quizá sea el más utilizado, pues se trata de un recipiente cilíndrico con un eje central accionado por motor que soporta uno o más impulsores.

El eje está colocado en la parte inferior del tanque, el número de impulsores que lo agitan es variable y depende del tamaño del reactor, es decir, de la relación entre la altura y el diámetro, denominada relación de aspecto.

Tanque reactor Batch o Reactor Intermitente de tanque agitado

Se trata de un tanque agitado cuyo impulsor no trabaja de manera continua, sino que es programado para trabajar por lapsos según las necesidades del proceso en el que se emplea, con frecuencia es utilizado en investigaciones de cinética en ambientes controlados de laboratorio, pero también es útil en procesos industriales.

Reactor de Flujo Pistón

Este tipo de tanque agitado trabaja en estado estacionario, es decir, que las propiedades del reactor son constantes a lo largo del tiempo. Maneja un flujo ideal de pistón. Y también existen otros tanques agitados como los especiales, heterogéneos y catalíticos.

Conoce esto y mucho más en nuestro blog especializado en, tanques de fibra de vidrio, tanques de almacenamiento industrial y tanques de plástico reforzado.

METODO POR ECUACIONES LINEALES

QUE ES UNA ECUACION LINEAL:

Una ecuación lineal es una ecuación que representa una línea recta cuando se grafica en un plano. En términos matemáticos, se puede expresar como ax + b = 0, donde “a” y “b” son constantes y “x” es la variable que queremos resolver. ¡Es como un rompecabezas al que queremos llegar a la solución!

Elementos clave de las ecuaciones lineales

Variables y constantes

Las variables son las letras que representan números desconocidos, mientras que las constantes son los números que no cambian. En nuestra ecuación ax + b = 0, “x” es la variable y “a” y “b” son constantes.

Coeficiente y término independiente

El coeficiente es el número que multiplica a la variable, en nuestro caso “a”. El término independiente, que es “b”, no tiene una variable asociada. Conocer estas definiciones nos ayudará a resolver nuestras ecuaciones más fácilmente.

Métodos para resolver ecuaciones lineales

Ahora que hemos cubierto los conceptos básicos, es hora de hablar sobre los diferentes métodos que podemos utilizar para resolver ecuaciones lineales. Hay varios, pero nos enfocaremos en los más comunes.

El método de despeje es el más directo. Se trata de manipular la ecuación hasta que la variable quede sola en un lado. Digamos que tenemos la ecuación 3x + 6 = 15. Para resolverla, primero debemos aislar “x”.

• Resta 6 de ambos lados: 3x = 9.
• Divide ambos lados entre 3: x = 3.

 Hemos encontrado que x es igual a 3.

Método gráfico

Visualizar la ecuación también es una opción. Con el método gráfico, marcamos los puntos en el plano cartesiano. Si tomamos la misma ecuación 3x + 6 = 15 y la reformulamos a y = 3x + 6 (donde y es el valor que se obtiene), podemos graficar la línea. La intersección con el eje x nos dará la solución de la ecuación. ¿No es genial cómo una imagen puede resumir todo esto?

Método de sustitución

Este método se utiliza comúnmente cuando tenemos un sistema de ecuaciones. Supongamos que tenemos dos ecuaciones:

• 2x + y = 10
• x – y = 2

Podemos despejar “y” en la primera ecuación: y = 10 – 2x. Luego sustituimos esto en la segunda ecuación:

• x – (10 – 2x) = 2 → 3x – 10 = 2 → 3x = 12 → x = 4.
• 
  

Y sustituyendo x en y = 10 – 2x, encontramos y = 2. ¡Listo!

Método de eliminación

El método de eliminación es otra técnica utilizada para resolver sistemas de ecuaciones. En lugar de resolver para una variable primero, eliminamos una variable sumando o restando las ecuaciones. Usando las mismas ecuaciones de antes:

gx + y = 10
x – y = 2

Podemos sumar ambas ecuaciones para eliminar “y”:

• 2x + y + x – y = 10 + 2 → 3x = 12 → x = 4.

VARIABLES SEPARABLES

 

Método de variables separables

El método de variables separables se utiliza cuando la. ecuacion diferencial puede escribirse de tal forma que las variables dependiente e independiente aparezcan una a cada lado de la igualdad. Formalmente se dice que una ecuación es de variables separables cuando puede escribirse de la forma:



Observemos que en la expresión anterior “dx” puede pasarse multiplicando hacia la derecha mientras que g(y) puede pasarse dividiendo hacia la izquierda y de esta manera quedan las variables separadas. De forma general, podemos identificar una ecuación de variables separables cuando la derivada de la función está igualada a un producto o cociente de funciones de “x” e “y”.

Recordemos que si en una ecuación aparece la derivada de una función con el signo prima, la podemos reemplazar como un cociente de dos diferenciales:

Ejemplos de ecuaciones de variables separables

Vamos a ver algunos casos de ecuaciones de variables separables y cómo podemos reescribir las ecuaciones. Este es el primer paso para luego encontrar una solución.

Veamos la siguiente ecuación:



Es posible pasar el “dx” multiplicando y la “x” dividiendo y por lo tanto tener separadas las variables.



Analicemos ahora la siguiente ecuación:



Como vemos, no es posible separar las variables a cada lado, por lo que no es una ecuación diferencial de variables separables.

Pasos para resolver una ecuación de variables separables:

1. Separar las variables a uno y otro lado de la igualdad.
2. Integrar ambos lados de la ecuación, agregando las constantes de integración.
3. Despejar la variable dependiente “y”, de tal forma de que nos quede igualada a una función de x.

Ejemplo de resolución de ecuaciones por este método

Veamos la siguiente ecuación:



En primer lugar escribimos su derivada según la notación de Leibniz, es decir como un cociente de dos diferenciales.



Separamos las variables:



Integramos a ambos lados: