Agitador Tipo Ancla 3b5t64

INDICE

INTRODUCCION……………………………………………………………………………….3 I.

AGITADORES INDUSTRIALES 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

II.

AGITADOR TIPO ANCLA 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

III. IV. V.

AGITACION…………………………………………………………………………4 A. Grado de homogeneidad ……….……………………………………..4 B. Tiempo de agitación …………….………………………………………..5 CARACTERISTICAS DE LOS AGITADORES………………………………….5 TIPOS DE AGITADORES …………………………………………….……..6 SELECCION DEL AGITADOR……………………………………………………6

NOMBRES……………………………………………………………………….…7 DESCRIPCION ………………………………………………………………….7 FUNCIONES………………………………………………………………………..8 USOS………………………………………………………………………………..8 DISEÑO DEL AGITADOR………………………………………………………...8 CONSUMO DE POTENCIA……………………………………………………….9

CONCLUSIONES……………………………………………………………………...11 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………...…11 LINKOGRAFIA…………………………………………………………………………11

INTRODUCCION

AGITADOR TIPO ANCLA 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. La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Los agitadores industriales son herramientas utilizadas para homogeneizar uno o varios componentes. Los tres tipos principales de agitadores son, de hélice, de paletas, y de turbina, cada uno de los cuales comprende muchas variaciones y subtipos. En algunos casos también son útiles agitadores especiales, pero con los tres tipos antes mencionados se resuelven el 95% de los problemas de agitación de líquidos. El impulsor tipo ancla es un agitador de paletas, las cuales están modificadas en forma de una herradura. Es muy eficaz en la transferencia e calor más que para agitación. En la presente monografía, menciono de manera general el proceso de agitación y también la descripción, funciones, usos y diseño del agitador tipo ancla.

I.

AGITADORES INDUSTRIALES 1.1.

AGITACION Con frecuencia tienden a confundirse, agitación y mezcla. La agitación se refiere al movimiento inducido de un material en una forma específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro de algún tipo de contenedor. La mezcla es una distribución al azar de dos o más fases

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AGITADOR TIPO ANCLA inicialmente separadas. Un único material homogéneo, tal como un tanque con agua fría, puede ser agitado pero, en cambio, no puede mezclarse mientras no se le adicione otro material, tal como una cierta cantidad de agua caliente o algún sólido pulverulento. Los objetivos de la agitación pueden ser:      

Mezcla de dos líquidos miscibles. Disolución de sólidos en líquido. Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento) Dispersión de un gas en un líquido. Dispersión de partículas finas en un líquido. Dispersión de dos fases no miscibles. El diseño de la agitación ha de atender a dos factores: el grado de

homogeneidad deseado y el tiempo de agitación. Debido a que el resultado de la mezcla nunca es perfecto, el grado de homogeneidad se hace depender de la calidad deseada en el producto final. La potencia requerida en la agitación depende de estos dos factores, así como del rendimiento. A. Grado de homogeneidad La homogeneidad de una mezcla con partículas sólidas puede caracterizarse mediante el porcentaje de suspensión de sólidos, que se calcula como:

de suspensión de sólidos en un punto ∗100 de suspensión de sólidos en eltanque El grado de homogeneidad también se puede caracterizar mediante la altura de suspensión, esto es, la altura del líquido en el tanque a la que se suspenden los sólidos. B. Tiempo de agitación En un tanque de proceso, todo el líquido generalmente es bien agitado y se mezcla con bastante rapidez. En un gran tanque de almacenamiento, el agitador puede reposar mucho tiempo y ser encendido solamente para mezclar las capas estratificadas del líquido que se forman cuando se está llenando dicho tanque. La mezcla de los estratificados es frecuentemente muy lento. 1.2.

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CARACTERISTICAS DE LOS AGITADORES

AGITADOR TIPO ANCLA 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 casi esférico. Para aumentar la eficiencia del mezclado, se pueden instalar unos deflectores en la pared del tanque; así se evita que el fluido gire como un sólido rígido y se logra aumentar la vorticidad. 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. 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. El esquema de un agitador típico puede observarse en la siguiente figura.

1.3.

TIPOS DE AGITADORES Los agitadores de impulsor o rodete se dividen en dos clases:  Los que generan corrientes paralelas al eje del agitador. (FLUJO AXIAL)  Los que dan origen a corrientes en dirección tangencial o radial.

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AGITADOR TIPO ANCLA (FLUJO RADIAL) Los tres principales tipos de rodetes son hélices, palas y turbinas. 1.4.

SELECCIÓN DEL AGITADOR No hay relación directa entre el consumo de potencia y la cantidad o grado de mezclado. Cuando un líquido de baja viscosidad se arremolina alrededor de un tanque con deflectores, las partículas pueden seguir trayectorias circulares indefinidamente y mezclarse poco o nada. Casi nada de la energía suministrada se utiliza para el mezclado. Si se añaden los deflectores, el mezclado se vuelve rápido; una fracción grande de la energía se emplea para el mezclado y relativamente menos para la circulación. Cuando el tiempo de mezclado es un factor importante, el mejor mezclador es aquel que mezcle en el tiempo requerido con la menor cantidad de potencia. En muchos casos un corto tiempo de mezclado es deseable, pero no esencial, y el tiempo de mezclado es un factor que hay que considerar en el costo de energía para el mezclado y el costo capital del mezclador. Para mezclar reactivos en un tanque de alimentación o una mezcla de producto a partir de diferentes lotes en un tanque de almacenamiento, se podría utilizar un mezclador relativamente pequeño, incluso si se requiere de varios minutos para el mezclado completo.

II.

AGITADOR TIPO ANCLA 2.1.

NOMBRES: Agitador tipo ancla o herradura.

2.2.

DESCRIPCION  Tiene la forma de U o ancla.  Presenta dos brazos o paletas que llegan cerca de la pared del contorno del reactor. Posición del rodete (d2 / d1): 0,9 – 0,98 (cerca de la pared).  La parte inferior presenta una forma adaptada al fondo reactor.

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AGITADOR TIPO ANCLA  Alcanza un flujo de régimen laminar, ya que trabajan a bajas velocidades, llegando hasta 2 m/s como máximo de velocidad tangencial.  Producen siempre una mezcla eficaz cuando funcionan a velocidades de no más de 45 ó 50 rpm.  Las potencias a emplear en los motores de los reactores depende exclusivamente del producto a tratar.  Mayormente, no se usan deflectores para los tanques con este tipo de 2.3.

agitador. FUNCIONES  Evita que se peguen los materiales pastosos, el cual barre o raspa las paredes del tanque y a veces fondo.  Genera un flujo tangencial o radial.  Promueve la buena transferencia de calor con la pared, pero no actúa como un buen mezclador.

2.4.

USOS  Opera con materiales de moderada a alta viscosidad hasta 106 .  Utilizados en procesos como la sulfuración, nitración, (viscosidad que van hasta 500).  Para evitar el depósito de sólidos sobre una superficie de transmisión de calor.

2.5.

DISEÑO DEL AGITADOR En la siguiente figura, se señalan algunas medidas y la interpretación es:

H Hi Da Di wi Dt c

: Altura del tanque : Altura del agitador : Diámetro externo del agitador : Diámetro interno del agitador : Ancho de la paleta del agitador : Diámetro del tanque : Distancia de la paleta a la pared del tanque

wi

Di Hi

Da 6

AGITADOR TIPO ANCLA Relaciones entre las medidas:

Da =0.90−0.98 Dt Hi

,

wi =0.1 Da

, la altura del ancla puede ser igual a la altura del liquido o un poco

menos, de acuerdo a la operación que se va realizar y el material que se va agitar.

2.6.

CONSUMO DE POTENCIA Un factor importante en el diseño de un tanque agitado, es la potencia necesaria para mover el rodete. Esta potencia no puede estimarse teóricamente, aun en los sistemas agitados más sencillos, sino que es preciso determinarlas por el mismo tipo de experimentos cuantitativos, basados en el análisis dimensional. La potencia dependerá del tipo de flujo dentro del mezclador y de las proporciones geométricas del equipo. El mecanismo de flujo es una combinación complicada de flujo laminar, turbulento y separación de capa limite. Las variables que pueden ser controladas y que influyen en la Potencia consumida por el agitador 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), y dimensiones de las paletas.  Viscosidad ( μ ) y densidad ( ρ ) del fluido.  Velocidad de giro del agitador (N). 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.

Da 2∗N∗ρ ℜ= μ Basado en el diámetro y en la velocidad periférica de giro del rodete. N= velocidad periférica del giro del rodete

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AGITADOR TIPO ANCLA Para interpretar el numero de potencia, consideremos el movimiento en las palas de rodete dentro del liquido. Al movimiento de las palas se opone una fuerza de frotamiento, que actúa sobre todo el área del rodete.

N p=

P 5 N ∗Da ∗ρ 3

Para interpretar el tercer grupo adimensional consideremos el volumen del líquido, que pasa por la parte inferior del vórtice. Como consecuencia del vórtice existen fuerzas gravitacionales no equilibradas, que son proporcionales a la masa del líquido que está influenciada por el vórtice.

N Fr =

N 2∗Da g

El número de Froude es evidentemente una medida de la relación entre los esfuerzos de inercia y los esfuerzos de gravedad. El número de Froude interviene en dinámica de fluidos siempre que exista un movimiento de ondas importante sobre la superficie de líquido. Para bajos números de Reynolds (Re <10) el flujo es laminar, la densidad deja de ser un factor importante y la potencia puede encontrarse como:

P=K L∗N 2∗Da 2∗μ Tabla. Valores de las constantes KL y KT para tanques provistos de cuatro placas deflectoras situadas en la pared y con una anchura igual al 10% del diámetro del tanque.

III.

CONCLUSIONES  El agitador de tipo ancla es adecuado para los casos donde hay transferencia de calor debido a que disminuyen la capa límite en las paredes.

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AGITADOR TIPO ANCLA  En un fluido pseudoplástico utilizando un agitador tipo ancla se tiene menor viscosidad en el centro a causa de las velocidades producidos por los momentos angulares y mayor viscosidad en las paredes.  Al existir una disminución en la velocidad angular desde el eje del agitador hacia un punto de las paletas, existe un aumento en la viscosidad cada vez que se va alejando de la zona de remolino.

IV.

BIBLIOGRAFIA  CLAUDIO GELMI WESTON “Fundamentos de Operaciones Unitarias: Serie de clases en Ingeniería Química”, Pág. 82 – 84,  JOHN METCALFE COULSON, J.F. RICHARDSON “Ingeniería química: Operaciones básicas”, Tomo III.  Mc CABE – SMITH – HARRIOTT “Operaciones Unitarias en Ingeniería Química”, 6ta Edición, Pág. 259 - 261, 282, 284, 303.  PERRY “Manuel del Ingeniero Químico”, Tomo II, Sección 6-12.  STANLEY M. WALAS “Chemical Process Equipment”, Pág. 287 – 288, 290.

V.

LINKOGRAFIA  http://descom.jmc.utfsm.cl/jcarmi/procesos2/documentos/apuntes/procesosII %20%20pdf/04%20agitacion%20y%20disolucion.pdf  http://es.idoub.com/doc/98218362/Agitador-de-Ancla

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