¿Qué es un agitador industrial? Identifica sus componentes
Como toda máquina industrial, los agitadores o mezcladores se componen de distintos elementos para operar correctamente. Cada uno de estos los debemos seleccionar teniendo en cuenta algunos factores, tales como el ambiente de trabajo, el producto a mezclar, el contenedor, entre otros.
Con base en esa información podremos determinar las capacidades mecánicas y energéticas de los componentes, así como sus dimensiones. A continuación, revisaremos la definición de un agitador industrial, los componentes que los integran y la función de cada uno como mezcladores dentro del sistema. Empecemos explicando, ¿qué es un agitador industrial?
¿Qué es un agitador industrial?
Un agitador industrial, también conocido como mezclador, es un dispositivo mecánico encargado de realizar operaciones de agitación y mezcla con el objetivo de generar movimiento en un fluido para obtener ciertas propiedades. Las aplicaciones y usos de los agitadores industriales se incluyen en procesos como los de la siguiente lista:
- Homogeneización: agitación de dos sustancias hasta obtener una mezcla con las mismas propiedades.
- Suspensión: consiste en la dispersión de un sólido en un medio líquido.
- Emulsión: mezcla de dos líquidos incompatibles hasta alcanzar un resultado lo más homogéneo posible.
- Dispersión: acción de disipar un gas en un líquido.
- Neutralización: reacción química entre disoluciones ácidas y básicas.
- Intercambio térmico: agiliza el intercambio de temperatura en un sistema tanque-fluido.
- Cristalización: forma cristales sólidos a partir de una fase diferente (por lo regular líquida).
- Fermentación: mediante la suspensión, la mezcla obtiene nutrientes de microorganismos. Incluye a la fermentación láctica en este tipo de proceso.
Si deseas conocer más a fondo este tipo de procedimientos, te invitamos a leer la entrada: "Soluciones de agitación industrial". Ahora bien, los mezcladores o agitadores industriales se componen por múltiples aditamentos, daremos una rápida revisión a cada uno de ellos y sus peculiaridades.
Elementos de un agitador industrial
El mezclador industrial está compuesto por diversas piezas que permiten su funcionamiento, tales como la unidad de potencia, los sistemas de sujeción y estanqueidad, los sellos neumáticos, los casquillos, el eje y los móviles. Por ello, explicaremos su funcionamiento a continuación.
Unidad de potencia
Primero hablaremos de la unidad de potencia, la cual se encarga de generar la rotación del equipo. Se compone de un motor y, en la mayoría de los casos, un reductor. Así, la selección del reductor y motor determinará en gran parte la fuerza y velocidad rotativa del agitador.
Comencemos con el motor. Lo definiremos como una máquina capaz de transformar energía en un movimiento rotativo, el cual representa una parte fundamental dentro de los componentes del agitador industrial.
Con relación a los procesos de agitación industrial, hay dos tipos disponibles, dependiendo de la energía que se le suministre:
- Motores de corriente alterna: utilizan energía eléctrica para funcionar.
- Motores neumáticos: cuya característica radica en la manera en cómo son inyectados con aire comprimido para trabajar.
El primer tipo es el más utilizado en los agitadores industriales debido a su versatilidad y bajo costo. Con respecto a los motores neumáticos es preferible utilizarlos en situaciones donde ya existe una infraestructura previa, o en caso de que no haya fácil acceso a la energía eléctrica.
Asimismo, hablaremos sobre el reductor. Lo definiremos como un sistema de transmisión por engranajes; tiene la función de disminuir la velocidad rotativa que entrega el motor, con el fin de aumentar el torque.
Aunado a lo anterior, existen tres configuraciones dependiendo la posición de entrada y el espacio disponible del reductor:
- Reductor coaxial: donde la flecha del motor es concéntrica al eje del reductor y es utilizado en equipos pequeños.
- Reductor de engranajes cónicos: en el que ambos ejes están colocados de manera perpendicular, comúnmente se utiliza en situaciones con poco espacio o en equipos de entrada horizontal.
- Reductor de ejes paralelos: en la que los ejes se encuentran paralelos, es la configuración estándar en equipos medianos y grandes.
Sujeción
El elemento de sujeción, dentro de los componentes del agitador industrial, tiene el trabajo de mantener fijo el equipo de agitación al contenedor del producto. Existen algunos sencillos, como puede ser una pinza, o un soporte para contenedores IBC/GRG. Además, la placa que, al ser fabricada de manera personalizada, se puede acoplar a cualquier tipo de entrada.
De igual forma, el elemento de sujeción cuenta con una brida, la cual es una pieza fabricada por lo regular de acero inoxidable y carbono. Dicho elemento se encuentra estandarizado por las normas ANSI, por lo que la gran mayoría de tanques cuentan con entradas adaptables a esta pieza.
Como dato adicional, si deseamos instalar los acoplamientos o el sistema de estanqueidad por fuera del tanque, existe la posibilidad de agregar una linterna.
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Estanqueidad
El sistema de estanqueidad es el componente del agitador industrial encargado de mantener sellado el producto dentro del contenedor. Debemos seleccionar este elemento con base en las características de la tarea a realizar.
Por ejemplo, al trabajar con un equipo vertical, donde se requiera mantener un gas estanco, o brindar mayor protección contra agentes externos, se puede optar por el uso de un retén industrial.
Asimismo, tratándose de algún agitador de entrada de fondo u horizontal, en procesos donde se requiere una mayor estanqueidad a causa de la presión ejercida por el fluido, se suele instalar un sello mecánico.
Este funciona a partir de una cara estática y otra rotativa, en donde tiene la posibilidad de lubricar con el fluido. Cabe mencionar que, si deseamos acompañar al sello con una protección adicional, es posible instalar unos prensaestopas.
Por otro lado, tenemos como elementos del agitador los sellos mecánicos. De los cuales existen dos modelos que se utilizan en situaciones más específicas:
- Sello doble
- Sello de cartucho
Para saber a fondo sobre el tema, lee la entrada "Montaje y uso de los sellos mecánicos".
Acoplamiento eje-motor o eje-reductor
El componente del agitador industrial, denominado acoplamiento, tiene como objetivo mantener fijo al eje y lograr que gire a la par de la unidad de potencia.
En caso de trabajar con equipos pequeños que no cuenten con reductor, se utiliza el montaje mediante manguito y prisioneros. En el acoplamiento se embonan ambos ejes en una pieza maquinada a la medida, y se ejerce presión mediante unos pequeños cilindros llamados opresores.
Por tal motivo, al añadir un rodamiento, deberemos agregar una torreta sobre el manguito. Asimismo, si se acopla el eje a un reductor coaxial, puedes utilizar el sistema anterior o un eje palier. Este último consiste en añadir una brida al extremo de ambos ejes, y asegurarla mediante tornillos y tuercas.
Cuando trabajamos con un reductor mediano o grande, como el de ejes paralelos o engranajes cónicos, el proceso es distinto. Estos cuentan con un orificio al que debemos acoplar el eje del agitador, para lo cual existen dos métodos.
- Primero tenemos el sistema de tornillo y arandela, que consiste en atornillar un extremo del eje con el reductor, y utilizar una chaveta para evitar que rote por su cuenta.
- Por otro lado, está el acoplamiento mediante shrink disk, procedimiento similar con la diferencia de que se atornilla un disco alrededor para fijar el eje.
Eje
Al eje, como componente de los agitadores industriales o mezcladores, lo podemos definir como la columna vertebral de un equipo de este tipo. Dicho elemento tiene la función de sostener al móvil, así como de transmitirle la rotación desde la unidad de potencia.
Lo más importante para tener en cuenta al solicitar o al fabricar este componente, es que sea rígido, estable, y concéntrico. Para lograr esto se debe calcular el diámetro y espesor, en caso de ser tubo, con relación a las cargas recibidas a causa de la combinación de fuerzas generadas por la rotación de las hélices.
De tal forma, disminuimos la capacidad de flexionar el eje ante una carga, evitando una reducción en la eficiencia de la agitación. Como dato adicional, hay que saber que los extremos del eje se personalizan con base en el acoplamiento que se utilizará.
Acoplamiento eje-móvil
Hay diversas formas de acoplar el móvil con el eje, dependiendo de la aplicación que se llevará a cabo. Una de ellas son las orejetas, donde cada aspa se atornilla con unas lengüetas previamente soldadas al eje.
De igual manera está el núcleo mecánico soldado, que es un sistema compuesto de tres piezas con las aspas soldadas, y se atornilla entre ellos alrededor de las hélices.
Sin embargo, los acoplamientos más populares se realizan utilizando un casquillo de por medio. Este es un componente de forma tubular al que se le sueldan las aspas de las hélices y se montan de distintas maneras al eje.
Una de las maneras de unir el eje es a través de soldadura. Esta es recomendada en casos donde se requiere una extrema higiene. Igual tenemos la opción de unir mediante prisioneros, en la que dichos elementos se encargan de fijar ambas partes.
Por último, pero no menos importante, tenemos el acoplamiento por cuña, donde se atornilla el casquillo al eje y se inserta una chaveta que evita su rotación.
Móvil, impulsores o perfiles
Finalmente tenemos al móvil, también conocido como perfil o impulsor, dentro de los componentes del agitador, el cual definiremos como el elemento con la tarea de realizar el proceso de agitación. Este lo debemos seleccionar tomando como base el producto a mezclar, y el proceso que se llevará a cabo. A partir de esta información podemos determinar si el flujo será axial, paralelo al eje; o radial, perpendicular al eje.
Incluso existen modelos capaces de generar un flujo mixto como, por ejemplo, la hélice marina.
Al adquirir un equipo de agitación se necesitatener en cuenta el resultado que deseas en tu proceso. Por ejemplo, si trabajamos con un producto muy viscoso podemos mantenerlo lentamente en movimiento con un móvil tipo ancla; o reducir esta viscosidad con un alto esfuerzo cortante, utilizando un disco Cowles.
También debemos considerar la relación entre consumo de potencia y capacidad de bombeo, principalmente al seleccionar una hélice de perfil axial.
De igual forma, existe la capacidad de agregar algunos complementos para aumentar la eficiencia de las tareas; como pueden ser los rascadores, o los dedos de turbulencia. Además de la información revisada, es importante considerar cada elemento durante la fabricación, instalación y uso con el fin de evitar percances como el efecto vórtice.
Podemos concluir que cada elemento del agitador juega un papel importante dentro del proceso de agitación. Por tanto, debemos seleccionar cada componente cuidadosamente con el fin de obtener el mejor resultado posible.
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