AGITACIÓN Y MEZCLADO. 1
Leidy Vanessa Méndez Ochoa – 2 Nicol Valeria Montero Romero Romero Departamento de Ingeniería Química Fundación Universidad de América Bogotá-Colombia Tel:3202776707Bogotá-Colombia Tel:3202776707- 3144926733
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Resumen
En el presente artículo, se hablara hablara sobre dos de las operaciones operaciones unitarias, que son agitación y mezclado, estas son muy importantes a nivel industrial ya que algunos procesos requieren dichas operaciones para optimizar las materias primas y así lograr procesos más rentables. Estas operaciones se complementan de una manera excepcional, pero cabe resaltar que cada una tiene un objetivo distinto, mientras que la agitación busca aplicar una fuerza para que el fluido adquiera un movimiento circular en el recipiente que lo contiene, el mezclado busca distribuir aleatoriamente dos fases que al inicio estaban separadas. En estas operaciones unitarias intervienen varios fenómenos hidrodinámicos, térmicos, químicos y mecánicos, que facilitan el cumplimiento de objetivos en el desarrollo de un proceso industrial. Además de lo mencionado anteriormente estos procesos se llevan a cabo en diferentes equipos que están clasificados por los elementos que los componen y por el tipo ti po de agitación o mezclado que realizan. Finalmente se busca describir puntualmente cada uno de los conceptos, criterios, criterios, parámetros, equipos equipos y factores factores que contribuyen contribuyen en estas operaciones operaciones unitarias tan útiles en procesos industriales, para que así las personas que lean este artículo expandan su conocimiento acerca de la agitación y mezclado de sustancias.
Palabras claves: Agitación, mezclado, operaciones unitarias, agitadores, mezcladores, parámetros de agitación, agitación, eficiencia, eficiencia, procesos industriales. industriales.
Abstract In this article, we will discuss do of the unit operations, which are stirring and mixing, these are very important to industrial level as some processes require such operations to optimize the raw materials and achieve more cost-effective processes. These operations complement each other in an exceptional way, but it is important to note that each has a different purpose, while the stirring seeks to apply a force to the fluid becomes a circular motion in the container that contains it, the mixed seeks to distribute randomly two phases at the beginning were separated.
In these unit operations involved several hydrodynamic phenomena, thermal, chemical, and mechanical, which facilitate the achievement of objectives in the development of an industrial process. In addition to the above these processes are carried out at different computers that are classified by the elements that compose them and the type of stirring or mixing. Finally, it seeks to describe each one of the concepts, criteria, parameters, equipment and contributing factors in these unit operations as useful in industrial processes, so that the people who read this article to expand their knowledge of the stirring and mixing of substances.
INTRODUCCIÓN: En los procesos industriales se realiza lo que es la modificación o transformación de materias primas las cuales permiten que se creen nuevos procesos , dos de las operaciones que permiten con cierta facilidad la transformación de esto es la agitación y el mezclado , donde cada uno tiene cierta importancia , por la parte de la agitación , hace referencia al tener que someter un fluido a movimiento mediante ayudas mecánicas para que este adquiera una corriente circulatorio en el interior del recipiente, en cambio para el mezclad, se efectúa de manera eficiente la unión de dos o más componentes , alcanzando así una distribución uniforme mediante el flujo que es generado por medios mecánicos Estas dos operaciones unitarias permiten la mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua), la disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua) o mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento) etc. como lo hace la agitación y por otro lado, el mezclado lo que nos permite es el juntar dos partículas como sólidos pulverizados o la mezcla de dos líquidos o semisólidos.
AGITAR Y MEZCLAR La agitación y la mezcla, son operaciones de homogeneización en las que intervienen fenómenos hidrodinámicos, químicos y mecánicos. Estas operaciones que se realizan de manera industrial requieren de la implementación de sistemas de mezcla eficaces para garantizar la estabilidad y la constancia de las mezclas a costos muy bajos. “ Aunque la agitación y el mezclado se encuentran interrelacionados, desde el punto de vista técnico se establece que la principal diferencia entre ambas es que la definición de
gráficos el número de Reynolds y el número de potencia. = ( ) () = ú = ú = ú =
= ú = (m) = ( −1 )
Parámetros de agitación
= /3
Para poder elegir el tipo de mezclador correcto se necesita determinar parámetros óptimos para desarrollar el procedimiento, estos parámetros serán mencionados a continuación:
Tipos de agitadores posicionamiento Geometría del tanque Rotación del móvil Duración de la mezcla Condiciones físicas impuestas
y
= .
=
El cálculo de esta potencia consumida se hace a través de tres números adimensionales, relacionando por medio de
= ú = (m) = ( −1 )
=
El cálculo de la potencia de agitación para un sistema de mezclado permite tener en cuenta ciertos factores, tales como: Elegir el motor a instalar Comparar las presentaciones de la mezcla Guiar las operaciones de mezcla
2
Donde
Potencia de agitación
Donde
agitación recae en el consumo de potencia”
(Griskey, 2002)
2
=
2
5
Donde: = ú = (m) = ( −1 )
Esta potencia depende de: La viscosidad (μ en Pa.s)
Densidad (ρ en Kg/ ) Tipo de mezclador (dimensiones cuyo diámetro debe ir en m) Velocidad de rotación ( N en −1 ) Aceleración de gravitación (g en / 2 )
Ilustración 1 Esquematización de una curva de potencia, imagen tomada de http://www.cuautitlan.unam.mx/institucional/recursos_en senanza/assets/material-didactico_agitacion-y-mezclade-fluidos.pdf
En la anterior imagen se evidencia cómo se comportamiento de la curva de potencia para cada región, tanto el laminar o viscoso, el transitorio y el turbulento.
Para una geometría dada, la potencia necesaria para obtener una mezcla, y la potencia total consumida por el agitador. Para una potencia dada, se puede calcular las dimensiones del agitador Predecir tiempos de mezcla (tm) Averiguar si es mejor llevar a cabo un giro lento o rápido respetando las tensiones energéticas Interpolar las características de un mezclador dado con un mezclador de dimensiones diferentes
Ilustración 2 Flujo laminar, imagen tomada de http://www.cuautitlan.unam.mx/institucional/recursos_en senanza/assets/material-didactico_agitacion-y-mezclade-fluidos.pdf
MEZCLADO De acuerdo con (Lemaza, 2017) el término mezclado se refiere, en el contexto de la agitación,
a
“conseguir
la máxima interposición entre materiales, que pueden ser miscibles o no miscibles, para obtener un grado determinado de uniformidad entre los mismos.”
Criterios de mezclado Las propiedades de los materiales a mezclar, el respectivo equipo y las condiciones del proceso son factores que influyen en la eficiencia del mezclado. El conjunto de estos parámetros permiten:
Ilustración 3 Flujo turbulento, imagen tomada de http://www.cuautitlan.unam.mx/institucional/recursos_en senanza/assets/material-didactico_agitacion-y-mezclade-fluidos.pdf
Índice de mezcla Este relaciona el grado de homogeneidad con las propiedades de la mezcla para así
determinar el rendimiento al cual puede llegar el mezclador.
respecto al valor medio de͞x, es una medida
Un método para determinar cómo varía la composición de la muestra durante el mezclado consiste en “calcular la desviación
De esta manera se habla de una Buena mezcla cuando “el índice de mezclado va
estándar de cada fracción en muestras
llegando idealmente a un valor de cero”.
sucesivas” (Slevens, 1984)
Cabe y Smith, 1975).
Durante la operación de los mezcladores se actúa sobre dos o más materiales separados para interponerlos en una distribución al azar. Una vez que se ha alcanzado una distribución óptima, se puede considerar que la mezcla es completa para lo cual se evalúa el índice de mezclado, (Mc
Cabe y Smith, 1975). El grado de mezclado se mide mediante el análisis de muestras puntuales y comparando la desviación estándar estimada (S) con la desviación estándar para mezclado cero ( σ̵ o) según la fórmula:
relativa del mezclado.
disminuyendo a medida que avanza la mezcla,
(Mc
Tabla 1 Clasificación de los procesos de mezclados Procesamiento físico
Clasificación básica
Procesamiento químico
Suspensión
LíquidoSólido LíquidoGas LíquidoLíquido (inmiscible) LíquidoLíquido (miscible) Movimiento de fluido
Disolución
Dispersión Emulsión
Mezcla
Bombeo
Absorción
Extracción
Reacciones Transferencia de calor
Donde: S = Desviación estándar. σ̵ o
= Desviación estándar para mezclado
cero Ip = Índice de mezclado xi = Fracción del material trazador x = ͞͞
Media
N = Número de muestras U= Fracción global del trazador en la mezcla. Si llegan a existir diferencias entre los valores de xi, y͞x, la mezcla no es homogénea y su desviación estándar con
Tipos de Mezcladores
Mezcladores móviles
El mecanismo de este, es generar el volcamiento del material, generando así la rotación de este junto con la ayuda de la fuerza de gravedad, todo esto con el fin de de generar un buen mezclado. El diseño que tiene este mezclador (asimétrica) ayuda con la mejora del proceso, esto además depende de la velocidad a la que se adapte, lo que se desea con la velocidad es que se genere un movimiento en cascada. La velocidad óptima para el buen mezclado es dependiente del tamaño, pero esta oscila
entre 30 y 100 rpm), para un correcto mezclado y funcionamiento del equipo, se sugiere que no se llene con más del 50 % de su capacidad.
Mezcladores de cilindros o de tambor
Este mezclador consiste de una carcasa cilíndrica que se puede rotar a lo largo de su eje para así generar el flujo cruzado del material. En el momento de incremento de obstáculos laterales, se incrementa con él el flujo cruzado que mejora la acción de la mezcladora, aunque esto genera una pequeña dificultad en su limpieza.
Aplicaciones Su aplicación más trascendente es en la industria cementera, en ella se usa para realizar un mezclado suave y es perfecto para conservar la calidad de la fibra de turba gruesa durante el proceso de mezcla.
Este tiene como principio la caída por rebote de la materia, este tiene un principio muy similar al del mezclador de tambor, estos modelos producen poca eficiencia en el mezclado, está inclinando el eje rotacional de estos modelos
Ventajas 1. Mezclado a través de la gravedad 2. El mezclado se da por difusión 3. La inclinación mejora el flujo cruzado.
1. 2. 3. 4.
Desventajas Poca eficiencia Adhesión del material a las paredes Dificultad para el vaciado No producen un buen flujo cruzado a lo largo del eje
Ilustración 5 Mezclador cúbico, imagen tomada de http://www.fimma.net/images/Mezcladora_179_grupo_0 2_FOTO_001.jpg
Mezclador de doble cono
El principio de este mezclador es la rotación del polvo entre cada uno de los extremos del quipo Ilustración 4 Mezclador de tambor, imagen tomada de http://www.directindustry.es/prod/morse-mfg-coinc/product-28117-591049.html
Mezclador Cubico
Ventajas 1. Gran flexibilidad 2. Facilidad de descarga 3. Facilidad de limpieza 4. Trabajo a vacío o a presión
5. Trabajo con calentamiento o enfriamiento 6. Posibilidad de humidificación
Desventajas 1. Sensible a las diferencias de densidad 2. Sensible a diferencias de granulometría 3. No es útil para volúmenes relevantes
Aplicaciones
3. posibilidad de humidificación Desventajas 1. Sensible a diferencias de granulometría 2. No es útil a volúmenes relevantes
Aplicaciones Las principales aplicaciones de este tipo de mezcladores se dan en las siguientes industrias; industria sanitaria, farmacéutica, alimentaria, química, de cosmética, detergentes, colorantes, abonos y plásticos.
Su principal aplicación es en la industria farmacéutica, en la parte del proceso de producción de fármacos.
Ilustración 7 Mezclador en V, imagen tomada de in ternet de http://maquinariapulvex.com/mezcladora-de pantalon-v.html
Ilustración 6 Mezclador de doble cono, imagen tomada de http://inmecolsa.com/2014/industria-famaceutica/
Mezclador en V
Este consiste en dos cilindros unidos en sus extremos, con un ángulo aproximado de 45 a 90 °, el principal mecanismo de mezclado que este genera es por convección. Este posee unas placas en el eje de rotación que producen un deslizamiento entre los planos. Se recomienda para polvos de baja cohesividad
Ventajas 1. Fácil limpieza y rápida 2. Fácil descarga
Mezcladores estacionaria
de
carcasa
Estos son equipos donde la carcasa permanece de manera estática y que en cuyo interior tiene una seria de elementos que lo que hacen es generar el mezclado con aire a chorro, tornillos o paletas .algunos de estos generan flujo de forma turbulenta. A pesar de esto, el tamaño de la partícula no se ve afectado, Estos equipos son eficientes para el mezclado de solidos que se han humedecido.
Mezclador de Cintas
Consiste de un tambor horizontal con un eje axial de soporte y un agitador de cintas o en
algunos casos tiene dos de ellos. En este mezclador existen varios modelos, por lo que pueden existir ejes con forma de paleta o espiral y de tornillo helicoidal. Este lo que genera es la rotación sobre un eje, esta lo que hace a su vez es un movimiento axial alrededor de la parte interna del mezclador, en otras palabras la cinta hace que el polvo se extienda a lo largo del tambor evitando así la acumulación de los polvos en el mezclador
Ventajas 1. Adaptable a la mezcla en continuo 2. Rapidez de limpieza 3. Fácil descarga 4. Trabaja a vacío o presión Desventajas 1. Filtración de polvo 2. Alteración de granulometría
la
Aplicaciones
Alimentación y bebidas galletas masa, repostería, especias, pasta de azúcar, Reclamación del caramelo Cosméticos y cuidado diario detergentes, crema, jabón, detergente en polvo químicos adhesivos, cerámica, Recubrimientos, desinfectantes, fibra de vidrio de masa, cal y cemento, PVC pastas, soluciones de caucho, selladores, Tintes e intermediarios, fertilizantes
Ilustración 8 Mezclador de cintas, imagen tomada de http://www.directindustry.es/prod/e-bachiller-b sa/product-67620-538408.html
Mezclado de tornillo vertical
Consiste en una carcasa con un tornillo sin fin interno que transporta el material hacia arriba y luego el movimiento de cascada y gravitacional lo regresa hasta el fondo, el tornillo puede encontrarse en cualquiera de los extremos del mezclador.
1. 2.
3. 4. 5. 6.
Ventajas Mezclado mediante difusión (rotación del tornillo sin fin) Mezclado mediante convección (movimiento planetario del tornillo sin fin) Mezclado mediante cizallamiento Mezclado rápido Consumo bajo de energía Rompimiento de los aglomerados
Desventajas 1. Puede producir abrasión por la caída libre y por choque de gránulos contra las paredes del mezclador. 2. Es difícil de limpiar.
Aplicaciones La principal y más conocida aplicación de este mezclador, se da en la gran industria farmacéutica.
Ilustración 9 Mezclador de tornillo vertical, imagen tomada de http://www.directindustry.es/prod/e-bachillerb-sa/product-67620-538408.html
Mezclador de paletas
Consiste en un recipiente cilíndrico vertical donde el material que se desea mezclar por acción de palas o paletas unidas a dos ejes rotorario central.
El flujo de estos polvos se produce en tres dimensiones, ocurriendo un movimiento radial y simultaneo Ventajas Bajo costo Desventajas En algunos casos puede ser demorado el proceso de mezcla
Ilustración 10 Mezclador de paletas, imagen tomada de https://hnmingyang.en.alibaba.com/product/489664501212754390/High_performance_charcoal_coal_powder_ dust_mixer_on_hot_sale.html
Mezclador de palas planetario
Su forma es similar al mezclador de paletas, se utiliza para el mezclado de solidos antes de introducir algún líquido, este posee un eje vertical con paletas que rotan en una configuración planetaria proporcionando un doble de acción mezcladora
Ventajas
Ideal para materiales viscosos
Desventajas
El proceso de mezclado es lento a comparación de otras mezcladoras
Aplicaciones
Su principal uso es en la industria de bebidas, está diseñado para proporcionar acción de mezcla positiva tanto para el mercado de turba profesional como para el minorista. Ilustración 11 Mezclador de palas planetario, imagen tomada de http://www.directindustry.es/prod/vmi/product-39327815255.html
Mezclador de barra Z
Consiste de un recipiente cilíndrico horizontal con dos ejes que están en paralelo y que rotan en direcciones opuestas ya que producen un movimiento tangencial de choque. Este equipo es muy efectivo ya que la distribución del fluido en la masa queda en una gran extensión del mezclador, se aplica el mezclado a masas pegajosas, duras y densas
Ventajas
1. Efectivos en la distribución de fluidos 2. Mezclado de masas pegajosas, duras, densas, granulados, adhesivos dentales y polímeros
Desventajas 1. Dificultad a la hora de vaciarlo 2. Alto consumo de energía 3. Lentitud 4. Dificultad de limpieza
Aplicaciones Su principal aplicación se da en procesos de proceso de mezclado y amasado de masas de pastas y polvos húmedos.
Ilustración 12 Mezclador de barra Z, imagen tomada de https://spanish.alibaba.com/product-detail/mixtruder sigma-mixer-extruder-100369417.html
Mezclador de lecho fluidizado
Se basa en la acción de un chorro que tiene aire a altas velocidades, este es el que
expulsa el material a través de una cámara donde todas las partículas se entremezclan en un flujo tipo turbulento. Para mejor eficiencia, se deben evitar el uso de polvos cohesivos y una diferencia de densidades mínima para evitar una segregación. En llegado caso que los polvos sean cohesivos, se formaran aglomerados.
Ventajas
1. Puede granular y secar el material
Desventajas
1. Los polvos no pueden ser cohesivos 2. La diferencia de densidades debe ser mínima para evitar la segregación.
Aplicaciones Aplicaciones en la industria farmacéutica tales como la producción de gránulos medicinales, capsulas de gránulos con baja azúcar o gránulos sin azúcar para medicina china. Producción de chocolate, café-mate, té instantáneo, gránulos de jugo disolventes, saborizante y demás. A demás de varias industrias, tales como: agroquímica, pesticidas, cebo de animal, químicas, pigmentos, materia colorante y muchas más.
Ilustración 14 Mezclador de alta intensidad, imagen tomada de https://spanish.alibaba.com/productdetail/high-intensity-mixer-143970855.html
Ilustración 13 Mezclador de lecho fluizado, imagen tomada de http://www.dryingmachineschina.es/2-7turbojet-granulating-machine.html
Mezclador de alta intensidad
Son equipos similares a los mezcladores sigma, los cuales combinan las operaciones de mezclado y granulación. La manera en la que el material se homogeniza es por compactación, la cual es ejercida por el expulsor (tipo cuchillas) que pueden operar entre 100 y 300 rpm.
Ventajas 1. Menor tiempo 2. Fácil descarga 3. Fácil limpieza 4. Protegidos contra riesgos de explosión
Aplicaciones Lácteos, Jarabes y concentrados para refrescos, cuidado personal (Champú y acondicionador), Gel desinfectante, Solución de ajuste de pH, Glucosa Industrial, Bolas de pintura.
Tabla 2 Tabla de costos de los diferentes mezcladores en dólares $US
MEZCLADOR Mezclador de tambor Mezclador cúbico Mezclador de doble cono Mezclador en V Mezclador de cintas Mezclador de tornillo vertical Mezclador de paletas Mezclador de barra Z Mezclador de lecho fluidizado Mezclador de alta intensidad
COSTO $US $688-$2800 $32000-40000 $1800-20000 $7350-$7880 $1000-$75000 $2000-$50000 $1000-$5000 $2000-$80000 $500-$30000 $20000$100000
Precios aproximados cotizados en la página web https://www.alibaba.com/
De la anterior tabla podemos deducir que para las industrias pequeñas o microempresas es recomendable adquirir un mezclador de tambor, de lecho fluidizado, de paletas o en V, debido a su bajo costo a comparación de los demás, la elección del mejor se deja a criterio y necesidad de la empresa. Para medianas y grandes industrias como la farmacéutica, la cementera, la de bebidas o alimentos se
recomiendan los mezcladores de barra Z, los de alta intensidad, de cintas, de doble cono, o de tornillo vertical ya que estos pueden optimizar los procesos y lograr una alta eficiencia. Según la descripción y aplicaciones mencionadas anteriormente podría escogerse el mezclador más útil para su industria.
El agitador crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el líquido circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador.
AGITACIÓN Esta es la operación por la cual se puede generar movimientos bruscos e irregulares en la materia situando las partículas o moléculas de una o más fases de tal modo que se obtenga el fin pretendido en el mínimo de tiempo y con un mínimo de energía. “ En el caso de que no sea una única sustancia la que reciba este movimiento, sino dos o más sustancias, miscibles o no, se llamará mezcla. En ella se pretende realizar una distribución al azar de dichas sustancias o fases ” (Lemaza,
Ilustración 15 Equipo agitador, imagen tomada de internet http://procesosbio.wikispaces.com/Agitador
Tipos de movimientos circulatorio generado por los agitadores
2017)
Funcionamiento de un Agitador Por lo general el equipo consiste en un recipiente cilíndrico el cual puede ser cerrado o abierto, y un agitador mecánico, montado en un eje y accionado por un motor eléctrico. Las proporciones del tanque varían ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitación. El fondo del tanque debe ser redondeado, con el fin de eliminar los bordes rectos o regiones en las cuales no penetrarían las corrientes del fluido. La altura del líquido, es aproximadamente igual al diámetro del tanque. Sobre un eje suspendido desde la parte superior, va montado un agitador. El eje está accionado por un motor, conectado a veces, directamente al mismo, pero con mayor frecuencia, a través de una caja de engranajes reductores.
Agitación de flujo axial Los que generan corrientes paralelas al eje del agitador.
Ilustración 16 flujo axial, imagen tomada de internet de http://procesosbio.wikispaces.com/Agitador
Agitación de flujo radial Los que dan origen a corrientes en dirección radial al eje del agitador.
Ilustración 17 Flujo radial, imagen tomada de internet de http://procesosbio.wikispaces.com/Agitador
Tipos de agitadores Los agitadores se dividen en dos clases: los que generan corrientes paralelas al eje del agitador y los que dan origen a corrientes en dirección tangencial o radial. Los primeros agitadores se llaman agitadores de flujo axial y los segundos agitadores de flujo radial. Los tres tipos principales de agitadores son, de hélice, de paletas, y de turbina. Cada uno de estos tipos comprende muchas variaciones y subtipos que no consideraremos aquí. En algunos casos también son útiles agitadores especiales, pero con los tres tipos antes citados se resuelven, de acuerdo con (Lemaza, 2017)
Ilustración 19 Agitador de hélice, imagen tomada de http://shop.llg.de/info7071_lang_ES.htm
En tanques de gran altura, pueden disponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo el líquido ya sea en la misma dirección o bien en sentido opuesto creando una zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido entre ellas.
“el 95% de los problemas de agitación de líquidos.”
Agitadores De Hélice
Ilustración 18 Agitador de doble hélice, imagen tomada de http://cali.all.biz/agitador-vr24b-016020-doble-hlice para-mezclas-g25957#.WV25DoThDIU
Es un agitador que genera un flujo axial, operando con velocidad elevada y se emplea para líquidos poco viscosos, cortan o friccionan vigorosamente el líquido.
Los agitadores de hélice se utilizan para líquidos inmiscibles, preparación de suspensiones, jarabes, salmueras, emulsiones, entre otros.
Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, estos agitadores son eficaces para tanques de gran tamaño.
Tipos de agitadores de helices
Ilustración 19 Tipos de agitadores de hélice, imagen tomada de http://www.taringa.net/posts/apuntes-ymonografias/8781978/Agitacion-en-Reactores.html
Aplicaciones Agitación de líquidos útiles en sectores farmacéuticos, cosméticos y químicos.
Es común también utilizar agitadores formados por dos o tres paletas.
Ilustración 22 imagen tomada de internet de https://es.slideshare.net/JoseLuisBrunelli/agitadores25010350
Otros tipos de agitadores de paletas son:
Agitador de paletas Es la forma más sencilla de agitador, consiste en una hoja plana suelta a un eje rotatorio que normalmente gira a velocidades entre 20 y 150 rpm.
Ilustración 23 Tipos de agitadores de paleta, imagen tomada de http://www.cuautitlan.unam.mx/institucional/recursos_en senanza/assets/material-didactico_agitacion-y-mezclade-fluidos.pdf
Los agitadores de reja son utilizados para líquidos con mayor viscosidad, mientras que los agitadores de ancla y de pala son altamente utilizados en la industria alimenticia. Ilustración 20 Agitador de palas planas, imagen tomada de http://www.cuautitlan.unam.mx/institucional/recursos_en senanza/assets/material-didactico_agitacion-y-mezclade-fluidos.pdf
Aplicaciones El principal uso de este agitador se da para procesos de
Ilustración 21 Agitador de planas inclinadas, imagen tomada de la página web http://procesosbio.wikispaces.com/Agitador?responseTo ken=2b50af59527ef9701723fbdc27949afc
Homogeneización. Neutralización. Floculación. Disolución. Precipitación. Emulsión. Cristalización. Dispersión. Mantenimiento de suspensión.
fangos
en
Agitadores de turbinas Están compuestos por un impulsor con más de cuatro hojas montadas sobre un rodete y
fijas a un eje rotatorio, la mayoría son parecidos a agitadores de múltiples y cortas paletas. El diámetro del rodete es menor que para los agitadores de paleta, midiendo del 30 al 50% del diámetro total del tanque.
Algunos agitadores de turbinas son:
Los agitadores de turbina son muy eficaces para un amplio rango de viscosidades, en líquidos con baja viscosidad producen corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque eliminando las masas del líquido estancado.
Aplicaciones
Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua) Disolución de sólidos en líquido (ej.: azucar y agua) Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento) Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación) Dispersión de partículas finas en un líquido Dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche)
Tabla 3 Ventajas y desventajas de os tipos de agitadores Ilustración 24 Tipos de agitadores de turbina imagen tomada de http://www.cuautitlan.unam.mx/institucional/recursos_en senanza/assets/material-didactico_agitacion-y-mezclade-fluidos.pdf
Los agitadores de turbina giran a grandes velocidades (30 a 500 rpm) sobre un eje que va montado en el centro del tanque. Estos agitadores impulsan al líquido radialmente contra las paredes del tanque, desde donde se divide la corriente, una parte fluye hacia la parte superior y la otra hacia el fondo, retornando ambas al rodete, por lo que producen dos corrientes de circulación separadas. A demás de las corrientes radiales, también se generan corrientes rotatorias, estas últimas dan lugar a torbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras, con el fin de buscar la eficiencia del mezclado.
Tipo de agitadores. Ventajas De Hélice Buen flujo en las tres direcciones De Paleta Bajo costo, Buen flujo radial y rotacional.
Desventajas Es más costosa que el de paletas Escaso flujo perpendicular, Elevado riesgo de formación de vórtices a altas velocidades De Turbina Es muy Tiene un alto buena costo. mezcladora. Corre el riesgo de atascarse.
Tabla 4 Costos de los diferentes agitadores en dólares $US
AGITADOR COSTO $US Agitador de hélice $100-$80000 Agitador de paletas $220-$10000 Agitador de turbina $300-$100000 Precios aproximados cotizados en la página web https://www.alibaba.com/ De la tabla anterior se evidencia que para pequeñas empresas es posible adquirir cualquier tipo de agitador, escogerlo ya depende de las necesidades de la empresa, para medianas y grandes empresas se recomienda un agitador de hélice o turbinas ya que ambos generan muy buenas mezclas y tiene velocidades de agitación mayores.
Tipos de Flujo en Tanques Agitados Los tipos de flujo que se generan en tanques agitados dependen de ciertos factores tales como:
Tipo de rodete. Características del fluido. Proporciones del tanque. Pacas deflectoras. Agitador.
La velocidad del fluido en un punto del tanque tiene tres componentes y el flujo global del mismo, depende de cómo varían estos tres componentes, de cierto punto a otro. El primer componente es radial, la segunda es longitudinal y la tercera es tangencial. Para el caso de la corriente de un eje vertical, los componentes radial y longitudinal son vertical. Estos componentes mencionados anteriormente son bastantes útiles debido a que dan lugar al flujo necesario para que se produzca la mezcla.
Cuando el comportamiento anterior se da en el centro del tanque, el componente de velocidad tangencial puede llegar a ser perjudicial para la mezcla. En un tanque sin placas deflectoras, el flujo circular es provocado por todos los tipos de rodete, tanto si el flujo es axial como radial. Si los remolinos son intensos, el tipo de flujo en el tanque es el mismo, independientemente del rodete.
Formas de evitar remolinos durante la agitación.
Colocar el agitador fuera del eje central del tanque. Colocar placas deflectoras.
Referencias Agustín R. Uribe Ramírez, R. R. (01 de 07 de 2017). Universidad de Guanajuato. Obtenido de http://www.dcne.ugto.mx/Contenid o/revista/numeros/41/A4.pdf Castillo, M. C. (01 de 07 de 2017). Obtenido de slideshare: https://es.slideshare.net/peibizita/m ezclado Griskey, R. G. (2002). Transport phenomena and unit operations : A combined approach.
Lemaza, E. M. (01 de 07 de 2017). Scrib. Obtenido de https://es.scribd.com/doc/22659288 6/Agitacion-y-Mezclado Mérida, U. d. (01 de 07 de 2017). Agitacion y Mezclado. Obtenido de http://www.firp.ula.ve/archivos/cur so/Agitacion_2010_sf_v3.pdf Sussana. (01 de 07 de 2017). Slideshare. Obtenido de https://es.slideshare.net/sussyvi/agit acion-y-mezclado-11259499
The Mixig Company . (01 de 07 de 2017).
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