Experimentación con agitación industrial

Experimentación con agitación industrial
Área de Mecánica de Fluidos
Centro Politécnico Superior
Universidad de Zaragoza
Prof. Guillermo Hauke
Técnico Especialista Pedro Vidal
Prof. Javier Blasco

1. INTRODUCCION
El proceso de agitación es uno de los más importantes dentro de la industria química porque el éxito
de muchas operaciones industriales depende de una agitación y mezclaeficaz. Sin embargo,
debido a la complejidad de los fenómenos de transporte involucrados,,es uno de los procesos más
difíciles de analizar y caracterizar. Así, hasta el momento, no existen correlaciones generales para
configuraciones arbitrarias de agitación que describan cantidades útiles como la velocidad de
mezcla o el grado de homogeneidad alcanzada.
Otra de las dificultades que aparece a lahora de caracterizar la mezcla y agitación es la gran
cantidad de sustancias (líquidos y sólidos) que se pueden encontrar en la industria química. Por
tanto, el diseño y la optimización de agitadores están confiados en gran medida, a la
experimentación.
Se debe distinguir entre agitación y mezcla. Agitación se puede definir como el movimiento
circulatorio inducido a un fluido dentro de uncontenedor, fundamentalmente de fonna circular y
provocando vértices. El objeto de la agitación puede ser incrementar la transferencia de calor en el
fluido o incrementar el transporte de materia, es decir, mezclar. En contraste con la agitación,
mezclar es obtener una distribución espacialmente homogénea de dos o más fases inicialmente
separadas. Aquí, una de las fases ha de ser un fluido,mientras que la otra puede ser algo tan
variado como otro fluido, partículas sólidas o burbujas.
En la práctica, el diseño de la agitación ha de atender a dos factores: el grado de homogeneidad y
el tiempo de mezcla. Dado que el resultado de la mezcla nunca es perfecto, el grado de
homogeneidad se hace depender de la calidad deseada en el producto final. Finalmente, la potencia
requerida en laagitación depende de estos dos factores, así como del rendimiento.
La homogeneidad de una mezcla con partículas sólidas puede caracterizarse mediante el se calcula
como: porcentaje de suspensión de sólidos, que se calcula como
Porcentaje de suspensión de sólidos en el punto
*100
Porcentaje de suspensión de sólidos en el tanque
El grado de homogeneidad también se puede caracterizar mediante laaltura de suspensión, esto
es, la altura del líquido en el tanque a la que se suspenden los sólidos.
El esquema de un agitador típico puede observarse en la figura inferior. Generalmente, el tanque de
agitación es un recipiente circular, que puede estar cerrado o abierto en su parte superior. Para
evitar zonas con bajas velocidades, las esquinas se eliminan empleando un fondo circular. Paraaumentar la eficiencia del mezclado, se pueden instalar unos deflectores en la pared del tanque; así
s7e evita que el fluido gire como un sólido rígido y se aumenta la vorticidad.

El rodete o hélice suele estar acoplado a un eje aproximadamente vertical. La excentricidad e
inclinación de este eje se pueden variar para lograr rendimientos mayores.

Se utilizan tres tipos de rodete:
§
§
§De palas planas, de gran tamaño (50-80% el diámetro del tanque) y con velocidad de trabajo
entre 20-150 rprm
Turbinas, de menor diámetro (30-50% el diámetro del tanque) y mayor velocidad de giro.
Hélices, cuya misión es enviar fundamentalmente el flujo en dirección axial.

El rodete impone un movimiento al fluido en las tres direcciones del espacio: axial, radial y
tangencial. La mezclaoriginada puede clasificarse de cuatro tipos:
§

Suspensión prácticamente completa con fileteado

§
§
§

Suspensión con movimiento completo de partículas
Suspensión completa o suspensión fuera del fondo
Suspensión uniforme

Un número muy importante para caracterizar los tanques de agitación es el número adimensional de
potencia,
P
P* =
3 5
ρ N Drodete
donde ρ es la densidad del...