Efecto vórtice en procesos de agitación industrial

Este vórtice se origina especialmente en procesos donde un producto con nula o muy baja viscosidad es agitado de manera continua, lo cual genera una enorme fuerza centrífuga alrededor del móvil. De tal suerte que la forma y el tamaño del vórtice, además de depender de la baja viscosidad del fluido, también influirá del caudal volumétrico depositado en el tanque previo a la agitación.

Por tanto, este comportamiento no se observa en aplicaciones realizadas por móviles tipo “ancla” aunque mantengan un flujo rotacional, ya que operan en condiciones totalmente opuestas.

Ahora que comprendemos el concepto y cómo se origina el efecto vórtex y su formación, conozcamos el impacto de éste dentro de nuestra tarea de agitación.

Consecuencias del efecto vórtice en los procesos industriales

Una importante desventaja del efecto vórtice que se presenta constantemente en los procesos industriales, es la reducción considerable en la eficiencia de nuestra mezcla. Esto ocurre porque todos los componentes que tratamos de agitar, mantienen un flujo rotacional cerca de las paredes del tanque, conservando ciertos sectores sin mezclar y ralentizando el proceso. Además, si hay sólidos presentes, la fuerza centrífuga del vórtice los mantendrá estancados en el fondo del tanque.

Otra afectación relevante, originada por este fenómeno, es la presencia de gases en nuestros productos. Esto ocurre al surgir un remolino en el centro del tanque, cuestión que facilita el ingreso de aire en el líquido que se está mezclando. Como resultado del efecto vórtex, puede haber consecuencias negativas en el resultado final de nuestra mezcla, especialmente si se requiere un alto nivel de higiene. Sin embargo, esta característica puede resultar benéfica en aplicaciones de dispersión de gases.

Soluciones para disminuir el efecto vórtice en procesos de agitación

Debido a que la presencia de vórtices viene acompañada generalmente de una serie de contratiempos, existen diversos métodos para disminuirla o erradicarla. En este sentido, la más eficiente es con relación al uso de deflectores o bafles y, también la posición del agitador como veremos en los siguientes apartados.

Deflectores o bafles

Es importante tener en cuenta que no siempre es viable cambiar la posición de entrada del equipo, debido a que hay procesos en los que se puede perder la eficiencia. Aquí es donde entra la solución mediante deflectores o bafles, la cual se convierte en una opción eficiente para evitar la presencia de vórtices.

En esencia, los deflectores son unas placas rectangulares que se colocan en posición vertical y de forma paralela al tanque, las cuales, se instalan con el objetivo de impedir la formación de un flujo rotacional, y por consiguiente la creación de remolinos originados por el efecto vórtice.

Para que los deflectores puedan realizar su trabajo correctamente ante el vórtice, es indispensable fabricarlos y montarlos teniendo en cuenta ciertos factores. Para procesos encaminados a un sector industrial, donde hay poca o nula existencia de sólidos, se deben colocar tres placas con una separación de 120°, y el ancho de cada una debe ser equivalente al 6% del diámetro del tanque.

En el caso de la industria minera la situación es ligeramente diferente, ya que se necesita mantener una mayor cantidad de sólidos en suspensión. Por lo tanto, para aplicaciones en este sector, se utilizan cuatro placas con una separación de 90° con un ancho del 8% respecto al diámetro del depósito a fin de evitar el efecto vórtex. Cabe mencionar que debe existir una pequeña separación entre el deflector y la virola; cuya distancia debe ser igual al 1.2% del diámetro en condiciones normales y el 1.6% para aplicaciones con sólidos al 20%.

En cuanto a la altura del bafle, esta varía dependiendo de la geometría del contenedor, siendo dos tipos en específico. Primero está el tanque cilíndrico, donde el deflector tiene una altura igual al 75% de la virola. Mientras que en uno de fondo tipo “Klopper”, la placa debe mantenerse entre las líneas tangenciales, sin alcanzar las secciones redondeadas a fin de evitar el vórtice.

Utilicemos un ejemplo para entender mejor estos conceptos. Supongamos que debemos instalar deflectores en un tanque cilíndrico que tiene un diámetro de 1 200 mm, y la virola tiene una altura de 2 000 mm. Al ser un contenedor cilíndrico, el bafle debe tener una longitud equivalente al 75% de la altura de la virola, por lo que tenemos como resultado 1 500 mm.

Ahora, si se trata de un proceso industrial donde no hay presencia de sólidos; serán tres placas con un ancho de 72 mm, y una separación con la virola de 14 mm. En cambio, si hablamos de un proceso relacionado a la minería, se instalarán cuatro placas con un ancho de 96 mm, y estarán a 19 mm distanciadas de la virola.

Ubicación del agitador

Como lo adelantábamos, otra solución muy común es evitar montar el agitador en el centro del tanque. De esta forma, el espacio formado entre el móvil y las paredes del depósito será asimétrico; y, como resultado, disminuirá la formación del flujo rotacional característico del efecto vórtice.

Cabe mencionar que, al utilizar esta posición de montaje para evitar el efecto vórtex, se requiere generar mayor fuerza radial con el fin llegar al fluido que se encuentra en la zona más alejada.

En caso de que el depósito tenga un diámetro muy elevado, la mejor opción es montar un agitador de entrada lateral. Así, evitaremos la formación de posibles vórtex y tendremos la posibilidad de instalar varios equipos contiguos.

Para que un montaje horizontal sea seguro y eficiente, es vital colocarlo con una inclinación vertical de 15° y horizontal de 10°. Además, se requiere un sello mecánico para mantener estanco el producto, ya que ambos están en constante contacto y soportan una mayor presión.

Para que los deflectores puedan realizar su trabajo correctamente ante el vórtice, es indispensable fabricarlos y montarlos teniendo en cuenta ciertos factores. Para procesos encaminados a un sector industrial, donde hay poca o nula existencia de sólidos, se deben colocar tres placas con una separación de 120°, y el ancho de cada una debe ser equivalente al 6% del diámetro del tanque.

En el caso de la industria minera la situación es ligeramente diferente, ya que se necesita mantener una mayor cantidad de sólidos en suspensión. Por lo tanto, para aplicaciones en este sector, se utilizan cuatro placas con una separación de 90° con un ancho del 8% respecto al diámetro del depósito a fin de evitar el efecto vórtex. Cabe mencionar que debe existir una pequeña separación entre el deflector y la virola; cuya distancia debe ser igual al 1.2% del diámetro en condiciones normales y el 1.6% para aplicaciones con sólidos al 20%.

Como pudiste observar el efecto vórtice tiene un impacto significativo dentro de un sistema de agitación. Por lo que resulta interesante conocer el tipo de problemáticas y las cuales podamos evitar encontrando soluciones efectivas.

En Autmix Flow queremos darte la mejor asesoría sobre los procesos de agitación industrial. Te ayudaremos a escoger tu equipo ideal y así evitar los distintos efectos físicos, como el caso del efecto vórtex, que pueden afectar a tu mezcla.