Agitación y Mezcla de Líquidos en la Industria: Fundamentos y Tipos de Agitadores

Agitación y Mezcla en Procesos Industriales

El éxito de muchas operaciones industriales depende de que la agitación o mezcla de dos fases sea lo más eficaz posible. Estas fases pueden estar en el mismo estado físico o en estados diferentes, y lo más habitual es que una de ellas sea un líquido. Habitualmente, una de ellas es agua, ya que la mayoría de los procesos químicos se han desarrollado para sistemas acuosos, y en la industria ocurre lo mismo.

Diferencia entre Agitación y Mezcla

Mezcla y agitación no son sinónimos, aunque en muchas ocasiones los empleamos como tales. La agitación se refiere a un movimiento inducido en un material, generalmente circulatorio, dentro de un contenedor o recipiente.

La mezcla es la distribución al azar de dos o más fases inicialmente separadas.

Al hablar de mezclado o mezcla, nos vamos a encontrar en situaciones muy diferentes de partida y resultado final en toda la industria química.

Objetivos de la Agitación y Mezcla de Líquidos

Nos vamos a centrar en la agitación y mezcla de líquidos. Cuando estamos agitando un líquido, normalmente se persiguen los siguientes objetivos:

• Suspender partículas sólidas en un líquido.
• Mezclar dos líquidos miscibles.
• Dispersar un gas en un líquido en forma de pequeñas burbujas.
• Dispersar un segundo líquido inmiscible en el primero para formar una emulsión o suspensión de pequeñas gotas.
• Transferir calor entre el líquido y un sistema de refrigeración.

Con frecuencia, en la industria química, una misma operación de agitado y mezclado cumple varios fines a la vez; por ejemplo, cuando se llevan a cabo operaciones de hidrogenación catalítica de un líquido.

Diseño de Recipientes para Agitación

Los recipientes en que se llevan a cabo estas operaciones son tanques de forma cilíndrica y provistos de un eje vertical. Un tanque típico para la agitación de líquidos presenta las siguientes características: el fondo del tanque suele ser redondeado para evitar rincones donde las corrientes de fluidos no penetrarían. La altura del líquido es aproximadamente igual al diámetro del tanque.

Las palas que agitan el líquido van instaladas en el eje, el cual puede subir y bajar, y su velocidad también puede variar. Próximas a las paredes del tanque suelen estar situadas unas placas deflectoras. El tanque también puede incluir sistemas para controlar la temperatura y presión, un sistema de adición de reactivos y una válvula de vaciado en la parte inferior.

Clasificación de Agitadores de Rodete

Los agitadores de rodete se clasifican en dos tipos principales:

• Aquellos que generan corrientes paralelas al eje del rodete, que reciben el nombre genérico de rodetes de flujo axial.
• Aquellos que generan corrientes en dirección tangencial o radial, que reciben el nombre genérico de rodetes de flujo radial.

Hélices (Rodetes de Flujo Axial)

Las hélices son rodetes de flujo axial que se emplean para líquidos de baja viscosidad y que, además, son capaces de girar a muy alta velocidad. Las hélices más pequeñas pueden alcanzar 1700 rpm y las más grandes entre 400 y 800 rpm. Tienen la gran ventaja de que se obtienen corrientes de flujo muy persistentes y, por ello, son muy eficaces para tanques muy grandes.

Palas (Rodetes de Flujo Radial)

Las palas consisten en una serie de superficies planas unidas al eje. El número de palas puede variar, pero los más habituales son de 2 y 4. A veces, estas palas están inclinadas. Este tipo de rodete es de flujo radial, especialmente cuando las palas no están inclinadas. Estos agitadores giran a velocidades comprendidas entre 20 y 150 rpm y se utilizan fundamentalmente para sustancias muy inestables, ya que velocidades mayores darían lugar a la formación de mucha espuma, lo que podría causar la alteración del producto.

Turbinas

Las turbinas son agitadores que combinan características de palas y hélices, y se emplean fundamentalmente para agitar líquidos con viscosidades medias y altas.