Dimensionamiento del mezclador sumergible

Los agitadores sumergibles desempeñan un papel crucial en diversas aplicaciones industriales, desde el tratamiento de aguas residuales hasta el procesamiento de alimentos. El dimensionamiento adecuado de estos agitadores es esencial para garantizar un rendimiento y una eficiencia óptimos. Este artículo le guiará a través de los factores clave a considerar al dimensionar un agitador sumergible, incluyendo los requisitos de la aplicación, los cálculos de empuje, el posicionamiento y la selección del fabricante.

Requisitos de la solicitud

Al dimensionar un mezclador sumergible, es fundamental comprender primero las necesidades específicas de su aplicación. El tipo de medio a mezclar, el nivel de mezcla deseado y la ubicación de montaje del mezclador son factores clave para determinar el tamaño y la configuración adecuados.

El tipo y las características del medio son consideraciones fundamentales. Las diferentes sustancias presentan diferentes viscosidades, densidades y tamaños de partícula, lo cual influye directamente en el proceso de mezcla. Por ejemplo, mezclar un líquido de baja viscosidad, como el agua, requiere menos energía que mezclar un fluido de alta viscosidad o una mezcla con partículas sólidas. La gravedad específica del medio también influye en la potencia requerida del mezclador y en el diseño del impulsor.

El grado de mezclado requerido es otro factor crucial, ya que influye significativamente en la calidad, la consistencia y el rendimiento del producto final. Garantizar el nivel correcto de mezclado garantiza que todos los ingredientes se distribuyan uniformemente, lo que permite reacciones químicas y propiedades físicas óptimas y, en última instancia, el resultado deseado. Algunas aplicaciones pueden requerir solo un mezclado suave para mantener la suspensión, mientras que otras pueden requerir un mezclado vigoroso para lograr homogeneidad o evitar la sedimentación. La intensidad del mezclado influye directamente en la potencia requerida del mezclador y la velocidad del impulsor.

La ubicación de montaje del agitador sumergible dentro del tanque o recipiente es igualmente importante. Factores como la geometría del tanque, los puntos de montaje disponibles y las posibles obstrucciones pueden afectar el rendimiento y la eficiencia del agitador. Una ubicación adecuada garantiza patrones de flujo óptimos y evita zonas muertas donde la mezcla podría ser insuficiente.

Empuje - Indicador clave de rendimiento

El empuje es un indicador clave del rendimiento de los mezcladores sumergibles, ya que representa la fuerza que crea el flujo en masa en el medio mezclado. La Organización Internacional de Normalización (ISO) reconoce la importancia del empuje en el rendimiento de los mezcladores mediante la norma ISO 21630.

Para estimar el empuje requerido para su aplicación, debe considerar las dimensiones del tanque y el esfuerzo cortante deseado. Por ejemplo, en un tanque anóxico de 12 m x 6 m con un nivel de líquido de 5 m, el área del fondo sería de 72 m² y el área de la pared húmeda sería de 180 m². Esto da un área húmeda total de 252 m².

En tanques rectangulares, la tensión de corte de la piscina suele oscilar entre 1,5 y 3 N/m². Suponiendo una tensión de corte de 2 pascales (N/m²), se puede calcular el empuje requerido de la siguiente manera:

Empuje requerido = Esfuerzo cortante x Área húmeda total

Empuje requerido = 2 N/m² x 252 m² = 504 N

Este cálculo proporciona una aproximación del empuje necesario para lograr una mezcla adecuada en el tanque dado.

Dimensionamiento del mezclador sumergible

Una vez determinado el empuje necesario, puede proceder a dimensionar el mezclador sumergible. Varios factores influyen en la capacidad del mezclador para generar el empuje necesario, como el diámetro del impulsor, el número de álabes y la forma de los álabes.

El diámetro del impulsor es quizás el factor más crítico en el dimensionamiento del mezclador. Generalmente, los impulsores más grandes pueden generar mayor empuje a velocidades más bajas, lo que puede resultar en una mayor eficiencia energética. Sin embargo, el tamaño del impulsor debe ser apropiado para las dimensiones del tanque para garantizar patrones de flujo adecuados.

El número de álabes del impulsor también afecta el rendimiento del mezclador. Un mayor número de álabes suele generar mayor empuje, pero también puede incrementar el consumo de energía. El número óptimo de álabes depende de la aplicación específica y las características del fluido.

La forma de las palas es otro factor importante a considerar. Los diferentes diseños de palas son adecuados para diversas tareas de mezcla. Por ejemplo, las palas de hidroala se utilizan a menudo para fluidos de baja viscosidad y una mezcla suave, mientras que las turbinas de palas inclinadas son más adecuadas para una mezcla más intensa y la suspensión de sólidos.

Al dimensionar un mezclador sumergible, es crucial equilibrar estos factores para lograr el empuje necesario, optimizando al mismo tiempo la eficiencia energética y la eficacia de la mezcla. Muchos fabricantes de mezcladores ofrecen herramientas o software de dimensionamiento para determinar la configuración más adecuada según los requisitos específicos de su aplicación.

Posicionamiento y diseño

La ubicación y disposición de los agitadores sumergibles influyen significativamente en su rendimiento y eficiencia. Una ubicación adecuada garantiza que el chorro del agitador genere el máximo caudal, adaptándose a la forma y dimensiones del tanque.

En tanques rectangulares, los mezcladores suelen colocarse en ángulo para crear un patrón de flujo circular que llega a todos los rincones del tanque. En tanques circulares, los mezcladores pueden colocarse descentrados para generar un movimiento giratorio en todo el volumen del tanque.

La profundidad y el ángulo de instalación del mezclador también son cruciales. Generalmente, deben ubicarse por debajo de la superficie del líquido para evitar la formación de vórtices y la entrada de aire. La profundidad y el ángulo óptimos dependen de la geometría del tanque y del patrón de flujo deseado.

En tanques más grandes o aplicaciones complejas, pueden ser necesarios varios mezcladores para lograr una mezcla uniforme. La disposición de los mezcladores requiere una cuidadosa consideración para garantizar que sus patrones de flujo se complementen y no interfieran.

Es importante tener en cuenta que la colocación y disposición de los mezcladores sumergibles suele implicar cierto grado de ensayo y error. Las simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) pueden ser útiles para predecir patrones de flujo y optimizar la colocación del mezclador, pero aún así pueden ser necesarios ajustes in situ para lograr los mejores resultados.

Fabricantes de mezcladores sumergibles

Tianjin Kairun es uno de estos fabricantes que ha obtenido la certificación ISO 9001 por su sistema de gestión de calidad. Al seleccionar un fabricante de mezcladores sumergibles, es recomendable considerar factores como la gama de productos, el soporte técnico, el servicio posventa y la experiencia en el sector. Puede contactarlos en:catherine@kairunpump.com.

En conclusión, el dimensionamiento adecuado de los agitadores sumergibles implica una cuidadosa consideración de los requisitos de la aplicación, los cálculos de empuje, el diseño del impulsor y la ubicación del agitador. Al considerar estos factores y trabajar con fabricantes de renombre, puede garantizar un rendimiento y una eficiencia de mezcla óptimos en sus procesos industriales.

Referencias:

1. Pumps - Testing - Submersible mixers for wastewater and similar applications. International Organization for Standardization.

2. Oldshue, J.Y. Fluid Mixing Technology. McGraw-Hill.

3. Paul, E.L., Atiemo-Obeng, V.A., & Kresta, S.M. (Eds.). Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice. John Wiley & Sons.

4. Weetman, R.J. Optimization of large agitators. Chemical Engineering Progress.