Agitadores Y Mezcladores.docx

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MERIDA DEPARTAMENTO DE QUIMICA-BIOQUIMICA-AMBIENTAL INGENIERIA AMBIENTAL COMPONENTES DE EQUIPO INDUSTRIAL Ing. JOSÉ LUIS GASCA HEREDIA “AGITADORES Y MEZCLADORES” UNIDAD 2 JUAN JOSE VIVAS PEREZ 14/01/19

INTRODUCCION.

Para la mezcla homogénea de distintas sustancias de tipo comercial, el hombre ah perfeccionado a través de los años distintos equipos que realicen dicho trabajo de manera efectiva y de un bajo costo de mano de obra. La agitación o el mezclado se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Mayormente para que esto se lograse es necesario de dos componentes fundamentales del equipo, lo primero el recipiente donde se homogenizara la mezcla y segundo el componente que realizara la mezcla. El mecanismo que realiza el movimiento de mezclado varía según el tipo de mezcla y eso es lo que veremos más adelante, como varia el mecanismo y que influye para que esto se genere.

AGITADORES Y MEZCLADORES. Son máquinas utilizadas en la industria, con estas herramientas se pueden obtener productos farmacéuticos, pinturas, detergentes y productos de limpieza, resina o cualquier otro producto que se genere por oscilación y su fundamento se refiera a una reacción química de homogenización.

Tipos de agitadores: Existen 3 tipos básicos de agitadores, que se encuentran relacionados con los tres modelos fundamentales de flujo. 

Agitador de flujo axial Permiten un flujo que se desprende de las palas del impulsor aproximadamente a 45º y por lo tanto presenta recirculación, luego retorna hasta la zona central de las palas, creando un campo de flujo de ida y vuelta paralelo al eje de giro. Este tipo de flujo se presenta con un Reynolds de entre 200 a 600, y se transforma en flujo radial cuando el número de Reynolds disminuye. Los agitadores de flujo axial incluyen a todos los que tienen palas que forman un ángulo menor de 90º con el plano perpendicular al eje. Las hélices y turbinas de palas o aspas inclinadas son las más representativas de este tipo de agitadores. Existen dos rangos básicos de velocidades de giro: de 1150 a 1750 rpm con transmisión directa, y de 350 a 420 rpm con transmisión por engranajes.

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Agitador de flujo radial

Los más representativos son los agitadores de palas planas. Éste tipo de agitadores incluyen palas (o aspas) paralelas al eje del motor. Los más pequeños y de aspas múltiples se denominan “turbinas”; los mayores, de velocidades más bajas, con dos o cuatro aspas, se denominan agitadores de palas o de paletas. Generan un flujo radial para cualquier Reynolds y proporcionan alta velocidad tangencial, aunque baja capacidad de impulsión. Este tipo de agitador no es de uso común, siendo los más utilizados los que principalmente maximizan el flujo y minimizan la velocidad tangencial.

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Agitador de paso cerrado Son los de tipo de tipo ancla y helicoidal. Su principal característica es que trabajan muy cercanos a la pared del estanque y son particularmente eficaces para fluidos de alta viscosidad, en los que es necesario tener concentrada la capacidad de mezcla cerca de la pared, consiguiéndose un campo de flujo más efectivo que con los agitadores anteriormente mencionados.

Tipos de mezcladores:

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Mezcladores de flujos o corrientes Se introducen los materiales por medio de una bomba y la mezcla se produce por interferencia de sus flujos corrientes. Solo se emplean en los sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos miscibles.

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Mezcladores de paletas o brazos Consisten de una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente. De esta manera el material mezclado es empujado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular.

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Mezcladores de hélices o helicoidales Proporcionan un medio poco costoso, sencillo y compacto, para mezclar materiales en un gran número de casos. Su acción mezcladora se deriva de que sus aletas helicoidales al girar empujan constantemente hacia delante. Realiza la mezcla de varios productos en polvo entre sí o granulares. Por su construcción y su sistema de funcionamiento estas máquinas tienen varias ventajas sobre otro tipo de

mezcladoras, por tener una rapidez de maniobra, obteniéndose un perfecto mezclado final. 

Mezcladores de turbinas o de impulsos centrífugos Contiene una o varias bombas centrífugas trabajando en un recipiente casi sin contrapresión el material entra en el impulsor axialmente por su abertura central. La turbina puede llevar una corona directriz con paletas curvas fijas (difusores) que desvían esas corrientes tangenciales hasta hacerlas radiales.

Tipos de impulsores  Impulsores de Pala son agitadores de palas planas que giran sobre un eje vertical y cumplen eficazmente problemas sencillos de agitación. Son frecuentes los agitadores de dos y cuatro palas. A veces las palas tienen un cierto grado de inclinación, pero lo más frecuente es que su posición sea vertical. Las corrientes que generan se desplazan hacia fuera hasta la pared del estanque y después hacia arriba o hacia abajo. La longitud total de un rodete de palas comprende entre el 50 y el 80 % del diámetro interior del estanque y la anchura de la pala es de 1/6 a 1/10 de su longitud.  De pala tipo ancla se ajusta a los contornos interiores de las paredes del estanque, girando por esta superficie con una muy pequeña holgura, Cubren entre un 50 u 80% de este. Previenen la adhesión de materiales sólidos pegajosos sobre su superficie y originan una buena transferencia de calor con las paredes. Su capacidad de mezcla con respecto a otros sistemas no es óptima. En la mayoría de los casos trabajan en conjunto con un agitador de alta velocidad que generalmente gira en sentido contrario.

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De pala tipo paleta o rejilla Trabaja a bajas velocidades, en estanques amplios y bajos. Se utiliza principalmente para fluidos muy viscosos que requieren poco esfuerzo de corte.

 Impulsores de Hélice El flujo de un impulsor de hélice es axial, trabaja a altas velocidades y se utiliza para líquidos de baja viscosidad. Las hélices pequeñas pueden girar utilizando transmisión directa a una velocidad que varía entre 1150 y 1750 rpm; las hélices grandes pueden girar entre 400 y 800 rpm. Las corrientes de flujo que salen del impulsor continúan a través del líquido en una dirección determinada hasta que chocan con el fondo o las paredes del estanque. La columna de fluido axial que produce es altamente turbulenta, generando remolinos de líquido que abandonan el impulsor, arrastrando el líquido estancado. Se utilizan para homogenizar, suspender fluidos y favorecer el intercambio de calor.

 Impulsores de turbina El impulsor se compone generalmente de numerosas palas cortas, las que giran medias y altas velocidades sobre un eje montado centralmente en el estanque. Se consideran velocidades medias de 100 a 300 rpm y elevadas de 300 a 1000 rpm. Las placas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales. El impulsor puede ser abierto, semi-cerrado o cerrado. El diámetro puede variar entre un 30 y un 50 % del diámetro del estanque. Los de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades. En líquidos de baja viscosidad los impulsores de turbina generan fuertes corrientes que se distribuyen por todo el estanque, destruyendo bolsas de fluido estancado. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Los componentes tangenciales inducen la formación de vórtices y remolinos, los que se evitan utilizando placas deflectoras o mediante un anillo difusor para lograr que la agitación sea más eficaz.  De turbina tipo hojas planas Esta variante de impulsor de turbina produce un flujo radial que se desplaza hacia las paredes del estanque. Su diseño es versátil y se utiliza para fluidos cuya viscosidad alcanza hasta los 0.11 Pa·s.

 De turbina tipo hojas inclinadas Este tipo de impulsor combina flujo radial con flujo axial (Fig.4.5), se utiliza especialmente para homogeneizar y mejorar la transferencia de calor con las paredes o serpentines dispuestos en el interior del estanque.

 De turbina tipo hojas curvas Son especialmente útiles para dispersar materiales fibrosos y poseen un torque inicial menor que las hojas rectas.

 De turbina tipo hojas planas y disco

produce corrientes radiales y axiales. El disco que posee produce un efecto estabilizante (Fig.4.7). Se encuentra también con hojas curvas y su diámetro cubre entre un 30 y un 50 % del diámetro del estanque.

SELECCION DE EQUIPO DE MEZCLADO.

1.Seleccionar el tipo de agitador de acuerdo a las condiciones de proceso, propósito de mezcla y requerimientos, debemos saber la causa primordial de relación entre la propiedad dinámica de la varilla, el estado actual en el proceso de mezclado y los diferentes objetivos de mezcla. 2.Confirmando la potencia del motor, la velocidad de agitación y el diámetro del agitador de acuerdo con el tipo de varilla determinada, el estado de flujo y los requisitos de tiempo de agitación, velocidad de sedimentación y el control de grado de dispersión a través de medios experimentales y de diseño de simulación por ordenador. 3.Elegir el reductor sobre la base de la potencia del motor, velocidad de agitación y condiciones de proceso. Si el reductor se selecciona de acuerdo con el par real de trabajo, el par de funcionamiento real debe ser menor que el par admisible del reductor. 4.Seleccionar las mismas especificaciones de estante y acoplamiento de acuerdo con el eje de salida y el soporte de reductor. 5.Instalar el espacio del contenedor y presión de trabajo de acuerdo al tamaño de la cabeza del rotor. La temperatura en operación escoge la junta del eje. 6.Diseñar y escoger la estructura del eje para mezclar en la base de la instalación y los requisitos de estructura. Adicionalmente la fuerza y rigidez deben ser revisadas. 7.Configurar la tapa inferior o brida de acuerdo con el diámetro nominal de la grieta. 8.Si los rodamientos auxiliares necesitan ser configurables o no dependen de los accesorios y condiciones de choque.

POTENCIA DEL AGITADOR Las variables que pueden ser controladas y que influyen son: Dimensiones principales del tanque y del rodete.         

Diámetro del tanque (Dt) Diámetro del rodete (Da) altura del líquido (H) ancho de la placa deflectora (J) distancia del fondo del tanque hasta el rodete (E) dimensiones de las paletas Viscosidad (μ) densidad (ρ) del fluido Velocidad de giro del agitador (N).

Cálculo de Potencia El cálculo de la potencia consumida se hace a través de números adimensionales, relacionando por medio de gráficos el número de Reynolds y el Número de Potencia. Estas gráficas dependerán de las características geométricas del agitador y de si están presentes o no, las placas deflectoras. Viscosidad (μ) y densidad (ρ) del fluido. Velocidad de giro del agitador (N). NP=C (NRe )x (NFr )y NP =Numero Potencia NRe = Numero de Reynolds NFr = Numero de Froude

Número de Reynolds = esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

Número de Froude = esfuerzo de inercia / esfuerzo gravitacional

Número de Potencia = esfuerzo de frotamiento / esfuerzo de inercia

INDICE DE MEZCLADO

 Índice de mezclado de Lacey donde σ es la desviación de la mezcla real. Cuando ML=0 indica que la mezcla está completamente segregada, mientras que ML=1 indica que el sistema está mezclado al azar. En la mayoría de los casos el índice ML cae en el rango 0.75-1, por lo tanto, se considera que el índice de Lacey no discrimina adecuadamente sistemas con diferentes grados de mezclado. Poole y otros en 1964, propusieron el siguiente índice: Índice de mezclado de Poole

CONCLUSION. Como observamos el mezclado o la agitación no es solo un proceso de movimiento constante cualquiera como se podría pensar, debido a que para una industria se debe manejar ciertos estándares de calidad, para lograr esto, el producto final siempre debe de dar los mismos resultados. Debido a esto si el mecanismo de mezclado no está establecido para que siempre genere dichos resultados y no se le da un mantenimiento adecuado no podremos lograr los estándares establecidos dándonos así perdidas económicas. De allí la importancia de un

conocimiento adecuado para la elaboración de un sistema de agitado o mezclado, donde es indispensable el conocimiento del tipo de mezcla, la potencia necesaria el mezclado, el tipo de equipo necesario para cada tipo de mezcla y la forma del contenedor. De allí la importancia de cómo debe estar conformada el equipo de mezcla.

INFOGRAFIA.

http://repobib.ubiobio.cl/jspui/bitstream/123456789/412/1/Castillo_Uribe_Vladimir.pdf http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/mezclado_fluidos.pdf http://mezclasdefluidos.blogspot.com/p/tipos-de-agitadores.html