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Impulsores

Sistemas de impulsores altamente eficientes para los requerimientos individuales en la tecnología de mezclado

En los recientes años han crecido constantemente los requerimientos para los sistemas de mezclado en las aplicaciones industriales. El diseño de los impulsores, la selección de un sistema de mezclado apropiado y el arreglo de componentes individuales del agitador tienen una influencia decisiva sobre la ingeniería del proceso y las propiedades mecánicas.

Esto no solamente aplica sobre los agitadores, sino también sobre los reactores y sus componentes. La optimización general de los impulsores convencionales con los aspectos industriales fue la base para el desarrollo de la familia de impulsores de EKATO, la cual coloca continuamente nuevos estándares en el campo de la tecnología de mezclado.

Categorías de impulsores

En la tecnología de mezclado se usa un gran variedad de impulsores para una amplia variedad de aplicaciones. Los diferentes diseños se pueden rastrear a un par de tipos básicos. Las dimensiones y las designaciones de ellos están estandarizados en DIN 28131. En principio es útil clasificar los agitadores de acuerdo a los siguientes aspectos:

En la práctica, los impulsores son usualmente clasificados de acuerdo a la dirección de flujo primara.

Adicional al flujo axial o radial deseado, cada agitador también genera un flujo tangencial por la transmisión del movimiento giratorio hacia el líquido. Por lo tanto un flujo de tres dimensiones predomina en un recipiente de mezclado. Este campo de flujo es influido fuertemente por los componentes en el contenedor. Muchas veces el flujo tangencial no deseado en el sistema de agitación se puede reducir por la instalación de deflectores sobre la pared del recipiente.

 

Impulsores convencionales

HéLICES

Un impulsor de bombeo axial típico para el medio de viscosidad baja es el hélices de tres aspas. El impulsor versátil es particularmente apropiado para homogeneizar y dispensar. Los tipos de flujo muestran una succión axial fuerte y un vapor de descarga fuertemente envuelto en el rango de flujo turbulento. La corriente en chorro de salida es reflejada en el fondo y alcanza la superficie en el área de la pared del recipiente. El líquido es acelerado en el área del hélice.

TURBINAS DE HéLICE DE PASO 

Los tipos de flujo más o menos comparables son producidos por la turbina de hélice de paso de cuatro aspas con un ángulo de aspa de 45°. Sin embargo, se formó un componente radial más fuerte. Al contrario del hélice se extendió el área de aplicación. Se pueden procesar las viscosidades hasta 20.000 mPa s. De este modo el rango de aplicación se extiende al régimen de flujo laminar y turbulento, pero la eficiencia es relativamente baja por la forma muy sencilla del hélice.

IMPULSORES DE BANDA HELICOIDAL

El impulsor de banda helicoidal es apropiado para homogeneizar los medios de alta viscosidad. Consiste de un hélice en forma de banda, el cual está fijado al eje por barras transversales. En diferencia al hélice no se causa el flujo axial por diferentes presiones, pero por un efecto de desplazamiento en el régimen de flujo laminar. Una desventaja del impulsor de banda helicoidal es el uso obligatorio de travesaños para la estabilización. Esto previene la instalación de deflectores, tubos de derrame, etc., los cuales son beneficiarios o necesarios en muchas aplicaciones prácticas. Con una relación del diámetro de 0,9 a 0,99, el impulsor de banda helicoidal está cerca a la pared que opera el impulsor.

El flujo radial de los impulsores genera un flujo radial direccionado principalmente hacia la pared del recipiente, el cual luego se refleja hacia arriba y abajo. Esto resulta en la formación de dos espirales giratorios contrarios. Esto causa un flujo axial hacia el impulsor desde arriba y abajo. 

TURBINAS DE DISCO DE HéLICE PLANO

La turbina de disco de hélice plano es un representante de los impulsores de bombeo radial que se usan comúnmente. Varios (usualmente seis) hélices rectangulares verticales están organizados simétricamente a lo largo del perímetro sobre un disco de carga ordenado horizontalmente. En este caso, las desventajas de este impulsor son un límite de bajo desbordamiento relativo, así como una reducción de alta energía. Solamente es posible una extensión para más tanques de mezclado bajo ciertas condiciones. Con este impulsor, el efecto de mezclado actual ocurre principalmente en la zona de corte de la salida radial.

DISCOS DISUELTOS

Más impulsores de bombeo radial típicos son los discos disueltos, también llamados discos dispersados. El DISUELTO de EKATO consiste de un disco cargador, sobre el cual están ordenados verticalmente los elementos formados como dientes sobre el disco a lo largo del perímetro. Los discos disueltos son apropiados para las tareas de mezclado que se requieren en pendientes de mucho corte (p.ej. emulsionante, trituración de moliendas sólidas y mojadas), y muchas veces se usa en combinación con otros impulsores como un sistema de mezclado. De ese modo las fuerzas elevadas de corte locales requeridas alcanzan altas velocidades circunferenciales en un volumen pequeño. Para los medios muy viscosos asegura un impulsor de flujo axial adicional suficiente circulación en el recipiente.

IMPULSORES DE CURVA DE RETROCESO

Los impulsores de curva de retroceso es un impulsor que marcha rápido relativamente con (usualmente) tres hélices inclinados hacia atrás en la dirección de flujo. La dirección principal de flujo es radial. La cantidad del flujo axial depende de la relación del diámetro y la distancia inferior del impulsor. Usualmente el impulsor de curva de retroceso es operado junto con uno o dos deflectores de forma de dedo en el sistema de mezclado para homogeneizar y mejorar la transferencia de calor en los líquidos con una viscosidad generalmente baja. Sin embargo la aptitud está limitada. Porque la forma del impulsor de curva de retroceso está diseñada originalmente para las aplicaciones revestidas de vidrio. No es óptima en los términos de las dinámicas de fluido, y por tal motivo se reemplazará cada vez más por más impulsores eficientes.

IMPULSOR DE FIJACIóN

Un representante típico del impulsor con un flujo tangencial es la fijación, la cual consiste en general de dos aspas organizados paralelamente al eje. Ellos son conectados por una barra transversal siguiendo el contorno del fondo del recipiente. Con una relación del diámetro de 0,9 a 0,99, el impulsor de fijación tiene una pequeña distancia de pared. Su tarea principal es reducir el espesor de la capa límite de alta viscosidad adherida a la pared del recipiente para intensificar el cambio de calor. Las fijaciones de dedo o marco, las cuales se usan ocasionalmente, tienen propiedades similares al impulsor de fijación. 

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