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Tanques de mezcla con agitadores: cómo funcionan realmente
¿Qué son los tanques de mezcla con agitadores?
A tanque de mezcla con agitador es un recipiente equipado con un eje giratorio y un impulsor que mezcla líquidos, suspende sólidos o dispersa gases en un lote para alcanzar un producto uniforme. El agitador es el componente que realmente realiza el trabajo de mezcla, mientras que el tanque de mezcla proporciona el volumen, la geometría y el soporte estructural que permite que la mezcla se realice de manera eficiente. Juntos, los dos forman un único sistema y ninguno funciona bien sin que el otro coincida con las propiedades del fluido, el tamaño del lote y el objetivo del proceso.
Cómo un agitador mueve el fluido dentro de un tanque de mezcla
Un agitador funciona convirtiendo el movimiento de rotación de un motor y una caja de cambios en patrones de flujo de fluido dentro del tanque de mezcla. A medida que las palas del impulsor giran, empujan el fluido axialmente a lo largo del eje, radialmente hacia la pared del tanque o en un patrón mixto dependiendo del diseño de las palas. Ese patrón de flujo determina si el tanque de mezcla es bueno para mezclar líquidos de baja viscosidad, mantener sólidos pesados en suspensión o incorporar una corriente de gas en un lote.
Regímenes de flujo para conocer
Los impulsores de flujo axial impulsan el fluido hacia la base del tanque y lo regresan a lo largo de las paredes, lo que es eficaz para mezclar y suspender sólidos. Los impulsores de flujo radial arrojan fluido hacia la pared del tanque y generalmente se eligen cuando el objetivo del proceso es un alto cizallamiento o dispersión de gas. La mayoría de los diseños de tanques de mezcla industriales utilizan uno de estos dos patrones de flujo o un impulsor combinado que produce ambos.
Tipos de impulsores comunes utilizados en un tanque de mezcla
La selección del impulsor es uno de los factores más importantes a la hora de determinar si un tanque de mezcla funciona bien, ya que el impulsor incorrecto para la viscosidad del fluido o el objetivo del proceso desperdicia energía y produce lotes inconsistentes.
| Tipo de impulsor | Patrón de flujo | Más adecuado para |
|---|---|---|
| Turbina de pala inclinada | axiales | Mezcla general y suspensión sólida. |
| Turbina de pala plana Rushton | radiales | Dispersión de gases y mezcla de alto cizallamiento. |
| Impulsor de hidroala | axiales | Mezcla energéticamente eficiente de grandes lotes |
| Ancla o cinta helicoidal | Cerrar liquidación | Pastas y cremas de alta viscosidad |
La geometría del tanque y los deflectores afectan la calidad de la mezcla
La forma del tanque de mezcla cambia la forma en que se mueve el fluido tanto como lo hace el impulsor. La mayoría de los tanques de mezcla de proceso utilizan una forma cilíndrica con una base cóncava o cóncava, ya que las esquinas planas crean zonas muertas donde los sólidos pueden asentarse fuera de la suspensión.
Por qué se agregan deflectores
Sin deflectores, el fluido dentro de un tanque de mezcla tiende a girar como una sola masa junto con el impulsor, una condición llamada remolino, que produce un vórtice y muy poca mezcla real. Cuatro deflectores montados verticalmente contra la pared del tanque, cada uno de aproximadamente una décima parte del diámetro del tanque en ancho, rompen esa rotación y redirigen el flujo hacia el centro y la base del recipiente, mejorando dramáticamente el tiempo de mezcla para la misma velocidad del impulsor y entrada de energía.
Factores clave para seleccionar la configuración adecuada del tanque de mezcla
La elección de una combinación de tanque de mezcla y agitador es un ejercicio de combinación entre el fluido, el lote y el objetivo del proceso, no una única fórmula universal.
- Viscosidad del fluido Determina si se necesita una turbina de alta velocidad o un impulsor de paso lento y cerrado.
- Volumen de lote Establece el diámetro del tanque y afecta directamente el diámetro del impulsor y la longitud del eje.
- Contenido de sólidos y tamaño de partículas. influyen en si se requiere un impulsor de flujo axial para la suspensión
- Objetivo del proceso tales como mezcla, dispersión, transferencia de calor o cambios de control de reacción en el tipo y la velocidad del impulsor
- Materiales de construcción incluido el grado o recubrimiento de acero inoxidable debe coincidir con la compatibilidad química del lote
Dónde se utilizan tanques de mezcla con agitadores
Tanques de mezcla con agitadores aparecen en casi todas las industrias de procesos que manejan líquidos, lodos o suspensiones en cantidades por lotes.
- Procesamiento químico para mezclar reactivos y controlar la temperatura de reacción.
- Producción de alimentos y bebidas para salsas, mezclas lácteas y bases de bebidas.
- Fabricación farmacéutica y cosmética de cremas, geles y suspensiones.
- Tratamiento de agua y aguas residuales para mezcla de coagulantes y mezcla de lodos.
- Producción de pinturas, recubrimientos y adhesivos para la dispersión de pigmentos y el control de la viscosidad.
Mantener un tanque de mezcla funcionando de manera confiable
La mayoría de los tiempos de inactividad no planificados en un sistema de tanque de mezcla se remontan al eje, el sello o el cojinete en lugar de a la propia carcasa del tanque, ya que esos son los componentes bajo carga mecánica continua.
| Punto de control | Lo que previene |
|---|---|
| Alineación del eje | Vibraciones y desgaste prematuro de los rodamientos. |
| Inspección de sellos | Fuga de producto o contaminación en la penetración del eje. |
| Desgaste del impulsor | Flujo reducido y calidad de lote inconsistente |
| Condición del aceite de la caja de cambios | Sobrecalentamiento y falla del tren motriz |
Preguntas frecuentes
¿Qué tamaño de motor necesita un agitador de tanque de mezcla?
El tamaño del motor depende de la viscosidad del fluido, el diámetro del impulsor y la velocidad de mezcla objetivo, y normalmente se calcula a partir de correlaciones del número de potencia para el impulsor elegido en lugar de basarse en una regla general.
¿Todos los tanques de mezcla necesitan deflectores?
La mayoría de los tanques de mezcla verticales con un agitador montado centralmente se benefician de los deflectores para evitar el remolino, aunque el montaje descentrado o en ángulo a veces puede reducir o eliminar la necesidad de deflectores en recipientes más pequeños.
¿Puede un tanque de mezcla manejar tanto la mezcla como la suspensión sólida?
Sí, un impulsor de flujo axial del tamaño adecuado, como una turbina de palas inclinadas o un hidroala, a menudo puede realizar ambas tareas en el mismo tanque de mezcla, aunque tareas de suspensión muy exigentes pueden requerir un diseño de impulsor dedicado.
¿Cómo saber si un tanque de mezcla es demasiado pequeño para el lote?
Los signos incluyen una mezcla incompleta, sólidos sedimentados visibles en la base del tanque después de la mezcla o un tiempo de mezcla excesivo necesario para alcanzar un lote uniforme, todo lo cual indica que el impulsor no coincide o una intensidad de agitación del tanque insuficiente.
¿Con qué materiales se construyen normalmente los tanques de mezcla?
El acero inoxidable es el material más común para los tanques de mezcla de procesos debido a su resistencia a la corrosión y facilidad de limpieza, aunque el acero al carbono con un revestimiento protector se utiliza en algunas aplicaciones industriales menos exigentes.
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