Tanque agitador

Esquema de un tanque agitado.

Los tanques agitados o tanques mezcladores son equipos donde se realiza una mezcla de componentes y cuando ocurre una reacción química se llaman reactor químico.

Son generalmente de forma cilíndrica y pueden ser operados por lotes, con recirculación o de flujo continuo.

Usos

En un tanque agitado se pueden realizar las siguientes operaciones unitarias:

1. Mezcla de líquidos miscibles
2. Dispersión de un gas en un líquido
3. Mezcla o dispersión de líquidos no miscibles
4. Dispersión y emulsificación de líquidos no miscibles
5. Apoyo para la transferencia de calor entre un líquido y una superficie intercambiadora de calor
6. Suspensión, reducción de tamaño y dispersión de partículas sólidas en un líquido. Dilución de un sólido en un líquido
7. Reducir el tamaño de partículas aglomeradas. Disminuir el tamaño de gota de líquidos coalescentes

Propulsión

Los tanques agitadores contienen una hélice o impulsores en el extremo o a lo largo de una flecha que se ubica en el centro del tanque, transversalmente o de forma excéntrica. Un tanque agitador puede contener una, dos o más flechas con una, dos o más hélices en cada flecha.

Impulsores

Impulsor de flujo axial (izquierda) y de flujo radial (derecha).

Los impulsores pueden tener un flujo axial o radial. Los de flujo axial poseen un ángulo menor a 90° en sus aspas con respecto al plano de rotación, comúnmente son colocados este tipo de impulsores en la parte lateral del tanque centrados o excéntricos y sujetados con una brida o también se pueden colocar en el fondo del tanque. Los de flujo radial poseen las aspas colocadas de forma paralela al eje de la flecha, para tanques pequeños es común que se diseñen con múltiples aspas mientras que los tanques de mayor volumen poseen menor cantidad de aspas y además son forrados con jebe.

Velocida

La velocidad que alcanzan estos equipos depende de lo que se desea mezclar, para mezclar dos líquidos miscibles de baja viscosidad es necesario un esfuerzo cortante mucho menor que el que se necesita para dispersar un líquido de alta viscosidad en otro de media viscosidad.

Algunos agitadores funcionan desde 100 RPM hasta varios miles de RPM. ASI

Turbulencia

Los regímenes laminar y turbulento son importantes y deben tomarse en cuenta para el diseño de equipo de mezclado, un número utilizado por los ingenieros químicos es el número de Reynolds.

El número de Reynolds $N_{Re}$ para tanques agitados viene dado por: $N_{Re}=D_{a}^{2}N\rho /\mu$ donde:

D = diámetro del impulsor, m

$\rho$ = densidad del fluido, Kg/m^3

$\mu$ = Viscosidad, Pa*s

$\mathbb {N}$ = velocidad del agitador, rad/s

La turbulencia puede ser medida o estimada aparte del número de Reynolds por medio de parámetros como el movimiento masivo o difusión de Taylor, la intensidad y la escala de turbulencia. Un flujo se considera turbulento si el número de Reynolds es mayor de 10 000 (adimensional).

Los contracorrientes influyen también en el desarrollo de flujos que ayudan al mezclado eficiente de los materiales.

La velocidad del agitador y las características del impulsor son básicas para su buen funcionamiento.

Referencias

Manual del ingeniero químico