- En la ingeniería de operaciones y procesos la agitación es una operación básica para mezclar fluidos.

- 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 mezcla eficaz.

- Sin embargo, debido a la complejidad de los fenómenos de transporte involucrados, es uno de los procesos más difíciles de analizar y caracterizar.

- el diseño y la optimización de agitadores están confiados en gran medida, a la experimentación.

- . 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 la práctica, el diseño de la agitación ha de atender a dos factores: el grado de homogeneidad y el tiempo de mezcla

- La homogeneidad de una mezcla con partículas sólidas puede caracterizarse mediante el porcentaje de suspensión de sólidos, que se calcula como:

-

-Porcentaje de suspensiónde sólidos enel punto∗100Porcentaje de suspensiónde sólidosenel tanque

Se utilizan tres tipos de impulsores:

De palas planas, de gran tamaño (50-80% el diámetro del tanque) y con velocidad de trabajo entre 20-150 rpm.

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 impulsor impone un movimiento al fluido en las tres direcciones del espacio: axial, radial y tangencial. La mezcla originada puede clasificarse de cuatro tipos:

Suspensión prácticamente completa. 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.

Np= P

ρ∗N 3∗Di5

Donde ρ es la densidad del fluido, N son las revoluciones del eje y P la potencia suministrada.

Hay diferentes propósitos para agitar líquidos y éstos dependen directamente del objetivo del proceso en sí, los que pudieran ser:

1. Suspender partículas sólidas.2. Mezclar líquidos miscibles, como alcohol y agua.3. Dispersar un gas en un líquido mediante la formación de pequeñas burbujas.

4. Dispersar un segundo líquido, inmiscible con el primero, para formar una emulsión o una suspensión de gotas muy finas.5. Promover la transferencia de calor entre un líquido y otro fluido por medio de un serpentín o una chaqueta.

Gráfica 1.1: Dimensiones estándares según la norma DIN 28131

DENOMINACION SÍMBOLO GEOMETRIA

Agitador de hélice

Agitador con palas planas inclinadas

Agitador helicoidal

Agitador de palas planas

Los agitadores se pueden clasificar según los siguientes criterios:

1. Modelo de flujo producido (axial, radial, tangencial) 2. Viscosidad del fluido 3. Relación entre el diámetro del agitador y el del depósito (d2 / d1) 4. Velocidad tangencial inducida en el fluido 5. Régimen: laminar ó turbulento 6. Geometría del fondo del depósito

Un sistema de agitación consiste de tres partes principales:

• El tanque donde ocurra el mezclado.• Los impulsores.• Los deflectores.

A continuación se exponen las características principales de los tipos de impulsores más importantes:

Agitador de hélice

DescripciónTres álabes (generalmente);

ángulo de inclinación del aspa constante

Campo de flujo generado

Axial

Régimen alcanzado Turbulento

Velocidad tangencial 3 - 15 m/s

Viscosidad del medio < 8 Pa*s

Posición del impulsor (d2/d1)

0,1 – 0,5 (alejado de la pared)

Aplicaciones - homogeneizar- suspender

- favorecer el intercambio

de calor

Agitador con palas planas inclinadas

Descripción4-6 palas rectas

angulo de inclinación = 45°

Campo de flujo generado

axial / radial(componente radial mayor que

con el mezclador de hélice)

Régimen alcanzado de transición – turbulento

Velocidad tangencial 3 - 15 m/s

Viscosidad del medio hasta 20 Pa·s

Posición del rodete (d2 / d1)

0,2 – 0,5 (alejado de la pared)

Aplicaciones

- homogeneizar- suspender

- favorecer el intercambio de calor

Agitador impulsor

Descripción3 palas inclinadas, palas curvadas hacia atrás en dirección del flujo

Campo de flujo generado

radial / axial

Régimen alcanzado de transición – turbulento

Velocidad tangencial 3 – 8 m/s

Viscosidad del medio hasta 100 Pa·sPosición del rodete (d2/ d1)

0,2 – 0,5 (alejado de la pared)

Aplicaciones- homogeneizar- favorecer el intercambio de

calor

Agitador helicoidal

Descripción forma de espiral

Campo de flujo generado

radial / axial

Régimen alcanzado Laminar

Velocidad tangencial hasta 2 m/s

Viscosidad del medio hasta 1000 Pa·s

Posición del rodete (d2/d1)

0,90 – 0,98 (cerca de la pared)

Aplicaciones- homogeneizar

- favorecer el intercambio de calor

Agitador de palas planas

Descripción 6 palas rectas

Campo de flujo generado

radial

Régimen alcanzado turbulento

Velocidad tangencial 3 -7 m/s

Viscosidad del medio

hasta 10 Pa·s

Posición del rodete (d2/d1)

0,2 – 0,5 (alejado de la pared)

Aplicaciones

- homogeneizar- favorecer el intercambio de

calor- inyección de un gas en un

fluido- emulsionar

Agitador de rueda dentada

Descripcióndisco con corona

dentadaCampo de flujo

generadoradial

Régimen alcanzadode transición –

turbulentoVelocidad tangencial 8 - 30 m/s

Viscosidad del medio hasta 10 Pa*sPosición del rodete

(d2 / d1)0,2 – 0,5 (alejado de la

pared)

Aplicaciones- trituración

- inyección de gas- emulsionar

Agitador tipo ancla

Descripcióndos brazos que llegan cerca de la pared forma adaptada

al fondo del tanqueCampo de flujo

generadotangencial

Régimen alcanzado laminar

Velocidad tangencial hasta 2 m/s

Viscosidad del medio hasta 1000 Pa·sPosición del rodete

(d2 / d1)0,9 – 0,98 (cerca de la

pared)

Aplicaciones

- favorecer el intercambio de calor- disminuir la capa

límite en la pared

Agitador de palas cruzadas

Descripciónpalas dispuestas perpendicularmente una

respecto de otraCampo de flujo generado axial / tangencial

Régimen alcanzado laminarVelocidad tangencial 2 – 6 m/sViscosidad del medio hasta 100 Pa·s

Agitador de rejilla

Descripción estructura de mallaCampo de flujo

generadotangencial

Régimen alcanzado laminarVelocidad tangencial 2 – 5 m/sViscosidad del medio hasta 10 Pa s

Agitador de placa plana

Descripción placa plana

Campo de flujo generado radial / tangencial

Régimen alcanzado laminar

Velocidad tangencial 1 – 3 m/s

Viscosidad del medio hasta 20 Pa·s