El valor G se ha utilizado durante muchos años como el método estándar para especificar sistemas de agitación en la industria del agua y las aguas residuales.

El valor de G (s⁻¹) es una función de la energía específica introducida: E / V (W / m³).

El gradiente G fue establecido por Thomas Camps en 1940 para comparar los diferentes grados de agitación en la floculación. En aquel entonces, no existían impulsores de perfil delgado de alto rendimiento, solo móviles radiales con palas planas. Por lo tanto, estaba comparando agitadores con el mismo tipo de impulsor.

Como se puede ver en la fórmula, G es proporcional a la energía introducida por el agitador. La potencia absorbida con hélices de perfil delgado es mucho menor que con una turbina de palas planas para el mismo resultado de mezcla.

La mejor manera de ver esto es a través de un ejemplo que compartiré. Continuando con el valor de G del otro día, la mejor manera de verlo es con un ejemplo:

Supongamos un tanque de 2000x2000x2000 mm y dos agitadores diferentes:

• Con un impulsor PD de perfil delgado de ø700 mm a 80 rpm obtenemos una potencia absorbida de 0,46 kW. Este impulsor produce un caudal de bombeo de 1411 m3/h y, por lo tanto, un G de 253 s-1 con una intensidad de agitación de 3,8.
• Con una turbina de palas planas del mismo diámetro ø700 mm a 90 rpm obtenemos una potencia absorbida de 1,13 kW. Este impulsor produce un caudal de bombeo de 1426 m3/h y, por lo tanto, un G de 397 s-1 con una intensidad de agitación de 3,8.

Según los datos obtenidos, se puede ver que para producir la mezcla, la pala plana utiliza 2,46 veces más energía y, por lo tanto, potencia, y el G también es mucho más alto. Pero en realidad, ¿Qué agitador es más eficiente? Sin duda, el agitador de hélice de perfil delgado, aunque parezca que es peor por tener un G y una potencia más bajos.

Esto se debe a que el impulsor de perfil delgado es muy eficiente y genera altos caudales con muy poco cizallamiento.

El valor de G es importante a considerar, pero junto con otros parámetros o como una comparación entre diferentes volúmenes a mezclar con los mismos impulsores.

La viscosidad es una propiedad fundamental de los fluidos que influye en cómo fluyen y se comportan. En esencia, la viscosidad describe la resistencia de un fluido a deformarse o fluir. Imagina la diferencia entre verter agua (baja viscosidad) y miel (alta viscosidad); el agua fluye fácilmente, mientras que la miel se resiste al movimiento.

La Ley de Newton y los Fluidos Newtonianos

La viscosidad se define formalmente como la relación entre la tensión de cizallamiento y el gradiente de velocidad, según la ley de Newton. Los fluidos newtonianos son aquellos cuya viscosidad permanece constante a una temperatura dada, independientemente de la fuerza aplicada. El agua y muchos aceites son ejemplos de fluidos newtonianos.

Más Allá de Newton: Los Fluidos No Newtonianos

Sin embargo, muchos fluidos en la naturaleza y la industria exhiben comportamientos más complejos, donde la viscosidad cambia en respuesta a la fuerza aplicada o al tiempo. Estos son los fluidos no newtonianos, y su estudio es esencial en campos como la ingeniería química, la ciencia de los alimentos y la fabricación de materiales.

Algunos ejemplos de comportamientos no newtonianos incluyen:

• Fluidos Pseudoplásticos: Su viscosidad disminuye a medida que aumenta la fuerza aplicada. ¡Piensa en la salsa de tomate, que fluye más fácilmente cuando la agitas o la golpeas!
• Fluidos Dilatantes: Su viscosidad aumenta bajo estrés. Una mezcla de maicena y agua es un ejemplo clásico: se comporta como un líquido cuando se manipula suavemente, pero se solidifica al aplicar una fuerza repentina.
• Plásticos de Bingham: Necesitan superar un cierto umbral de fuerza (llamado límite de fluencia) antes de comenzar a fluir. La pasta de dientes es un ejemplo cotidiano: mantiene su forma hasta que la aprietas.
• Fluidos Tixotrópicos: Su viscosidad disminuye con el tiempo bajo una fuerza constante. Las pinturas son tixotrópicas, lo que les permite aplicarse fácilmente con un pincel pero mantener su forma en la pared.
• Fluidos Reopécticos: Su viscosidad aumenta con el tiempo bajo una fuerza constante. Algunos lubricantes exhiben este comportamiento, espesándose para proteger las superficies bajo fricción.

Midiendo la Viscosidad

La viscosidad se mide en diferentes unidades, dependiendo del sistema utilizado:

• Sistema Internacional (SI): La unidad es el pascal-segundo (Pa·s), que equivale a 1 newton-segundo por metro cuadrado (N·s/m²).
• Sistema CGS: La unidad es el poise (P), donde 1 P = 0.1 Pa·s. También se utiliza el centipoise (cP), donde 1 cP = 1 mPa·s.

La Importancia de la Viscosidad en la Industria

Comprender la viscosidad es crucial en innumerables aplicaciones industriales. Desde el diseño de bombas y tuberías hasta la formulación de productos como pinturas, alimentos y cosméticos, la viscosidad juega un papel determinante en el rendimiento y la calidad del producto final.

¡Explora el fascinante mundo de la reología!

La reología, el estudio de la deformación y el flujo de la materia, nos permite comprender y controlar la viscosidad de los fluidos, abriendo un abanico de posibilidades en la innovación y la optimización de procesos industriales.

Seleccionar el agitador perfecto para una aplicación específica puede ser un desafío. No existe una fórmula mágica, sino que se requiere un análisis cuidadoso de varios factores para garantizar un rendimiento óptimo. Uno de estos factores, a menudo subestimado, es la posición de la hélice dentro del depósito.

¿Dónde ubicar la hélice? Recomendaciones para hélices de perfil delgado (PD)

• Altura óptima (Hu/T): La relación ideal entre la altura de la hélice desde la superficie del líquido (Hu) y el diámetro del tanque (T) es de 1.
• Distancia al fondo (h): La hélice debe estar a una distancia del fondo del tanque entre 0.5D y D, donde D es el diámetro de la hélice. En otras palabras, la hélice debe situarse entre medio radio y un radio completo de distancia del fondo.

Con estas recomendaciones, la longitud del eje del agitador se puede calcular de la siguiente manera:

L = H + ha – h

Donde:

• L: Longitud del eje
• H: Altura del líquido en el tanque
• ha: Altura de los apoyos del agitador
• h: Distancia de la hélice al fondo

¿Por qué es crucial la posición de la hélice?

La ubicación correcta de la hélice es esencial para:

1. Cerrar el lazo de flujo: La hélice, al estar a la distancia adecuada del fondo, desvía el flujo hacia arriba, permitiendo que retorne a la hélice con una mínima pérdida de energía debido al «efecto pared» del fondo del tanque. Esto asegura una circulación eficiente del fluido y una mezcla homogénea.
2. 
3. Evitar sedimentaciones: La posición correcta de la hélice garantiza que el fondo del tanque sea barrido adecuadamente, previniendo la acumulación de sedimentos que podrían afectar la calidad del proceso o dañar el agitador.

En resumen: La posición de la hélice en el tanque no es un detalle trivial. Una ubicación óptima asegura una mezcla eficiente, reduce el consumo de energía y prolonga la vida útil del equipo. Al seleccionar un agitador, asegúrate de considerar cuidadosamente este factor y seguir las recomendaciones del fabricante para obtener los mejores resultados en tu proceso.

Al evaluar agitadores, es fundamental realizar un análisis técnico que abarque tanto aspectos hidráulicos como mecánicos.

Análisis Hidráulico: Eficiencia y Distribución de la Energía

El análisis hidráulico se centra en verificar si el agitador cumple con los objetivos de mezcla especificados. Esto implica evaluar dos factores clave:

1. Idoneidad del Móvil: El tipo de móvil (hélice, turbina, etc.) debe ser el adecuado para la aplicación, considerando la relación entre el caudal generado y el cizallamiento o turbulencia producida. Un móvil eficiente maximiza el caudal y minimiza la turbulencia, ya que esta última representa una pérdida de energía.
2. Posición en el Depósito: La ubicación del móvil dentro del depósito es crucial para lograr una distribución uniforme de la energía de agitación.

Parámetros de Medida de la Agitación

• Intensidad de Agitación (I): Es un parámetro comúnmente utilizado, con una escala de 0 a 10, que indica la intensidad de la mezcla.
• Renovaciones por Hora: Representa cuántas veces todo el volumen de líquido pasa por la sección barrida por el móvil en una hora.
• Caudal: Es importante distinguir entre caudal de bombeo (el que pasa por la sección barrida por el móvil) y caudal de recirculación (caudal de bombeo más el inducido o arrastrado). El fabricante debe especificar claramente el tipo de caudal al que se refiere.

Relación de Diámetros y Posición del Móvil

• Relación Diámetro del Móvil / Diámetro del Depósito: Debe ser superior a 0,3 para garantizar una buena distribución de la energía en el depósito.
• Posición del Móvil: En líquidos de viscosidad similar al agua y con relaciones de diámetros cercanas a 1, se recomienda ubicar el móvil a 1/3 de la altura del líquido.
• Móviles Axiales: En general, la altura del móvil sobre el fondo no debe exceder su diámetro. Aunque elevarlo reduce la longitud del árbol y el momento flector en el reductor, puede comprometer la eficiencia del barrido del fondo y la distribución de la corriente.

Análisis Mecánico: Seguridad y Construcción

El análisis mecánico se enfoca en la correcta ejecución y construcción del agitador, verificando los coeficientes de seguridad y la metodología de cálculo empleada.

Errores Comunes y Buenas Prácticas

• Sobredimensionamiento del Motor: Es una práctica errónea seleccionar un motor con una potencia muy superior a la absorbida por el móvil. Esto puede generar una falsa sensación de potencia y, si se exige al agitador trabajar a la potencia del motor, puede provocar la rotura del árbol o el reductor, que están dimensionados para la potencia real absorbida.
• Factor de Servicio del Reductor: Debe ser superior a 1,6.
• Cálculo a Fatiga de Árboles Pendulares: Debido a su rotación y esfuerzos fluctuantes, estos árboles deben calcularse a la fatiga, con un factor de servicio potencialmente superior a 2,5.
• Velocidad Crítica del Árbol: Conocerla permite establecer márgenes de seguridad en el funcionamiento.

En Conclusión

Un análisis técnico completo de un agitador implica considerar tanto aspectos hidráulicos como mecánicos. Al evaluar la idoneidad del móvil, su posición, los parámetros de diseño, la construcción mecánica y evitar prácticas erróneas, se puede garantizar un funcionamiento eficiente, seguro y duradero del equipo.

¿Qué es la Floculación y por qué es Importante?

La floculación es un paso esencial en el tratamiento de aguas, situado entre la coagulación y la decantación. Tras la coagulación, donde las partículas coloidales son desestabilizadas, la floculación promueve la unión de estas partículas en flóculos más grandes y pesados, facilitando su posterior sedimentación y separación del agua.

El Desafío: Flóculos Grandes y Resistentes

Para que la decantación o filtración sean efectivas, es crucial generar flóculos de gran tamaño. Esto se logra mediante un movimiento suave que permita el contacto y la unión de las partículas suspendidas, evitando al mismo tiempo la ruptura de los flóculos formados.

La Solución: Agitación Suave y Eficiente

La clave está en suspender los flóculos y generar un movimiento en toda la masa de agua, pero sin aplicar fuerzas excesivas que los rompan. Para ello, se utilizan agitadores equipados con hélices de flujo axial de perfil delgado. Estas hélices, con 2 o 3 palas y gran cuerda, generan grandes caudales a bajas velocidades de rotación, ideales para la floculación. Su diseño aerodinámico minimiza el cizallamiento del fluido, protegiendo los flóculos en formación.

Ventajas de las Hélices de Perfil Delgado

• Mayor eficiencia energética: Menor potencia instalada, equipos más pequeños y compactos.
• Flujos verticales: Favorecen la formación de flóculos más homogéneos.
• Menor cizallamiento: Reduce la ruptura de flóculos, mejorando la eficiencia de la decantación.

Floculación en Múltiples Etapas: Velocidades Decrecientes

En sistemas de floculación con varias etapas, se recomienda utilizar velocidades decrecientes. La primera etapa requiere mayor agitación para promover la formación inicial de flóculos, incluso aceptando cierto riesgo de ruptura. En las etapas posteriores, los flóculos son más grandes y frágiles, por lo que se utilizan velocidades más bajas para favorecer su crecimiento y evitar su destrucción.

En Resumen

La floculación es un proceso fundamental en el tratamiento de aguas que permite la formación de flóculos grandes y resistentes, esenciales para una clarificación efectiva. El uso de agitadores con hélices de flujo axial de perfil delgado optimiza este proceso, garantizando una mayor eficiencia energética, menor cizallamiento y flóculos más homogéneos.

Si deseas obtener agua clara y de calidad, ¡no subestimes la importancia de la floculación!

¿Qué es el Mezclado Rápido?

El mezclado rápido, también conocido como «flash mixing», es una etapa crucial en el tratamiento de aguas. Su objetivo principal es la coagulación, un proceso que desestabiliza las partículas coloidales presentes en el agua, facilitando su posterior eliminación. Esto se logra mediante la neutralización de las cargas eléctricas de estas partículas a través de la adición de reactivos químicos, como sales metálicas de aluminio o hierro.

La Importancia de la Rapidez

La clave del mezclado rápido radica en su nombre: la mezcla debe ser extremadamente veloz. El tiempo de coagulación es muy breve, y es esencial evitar que los reactivos reaccionen y precipiten antes de lograr una distribución homogénea en toda la masa de agua.

Parámetros de Diseño: El Gradiente de Velocidad (G)

Un parámetro fundamental en el diseño de sistemas de mezclado rápido es el gradiente de velocidad medio (G), que se expresa en s⁻¹. Este valor, que oscila entre 100 y 1000 s⁻¹, indica la intensidad de la agitación mecánica necesaria para lograr una mezcla efectiva. La fórmula para calcular G es:

G = √(P / (V * µ))

Donde:

• G: Gradiente de velocidad (s⁻¹)
• P: Potencia del agitador (W)
• V: Volumen de agua (m³)
• µ: Viscosidad dinámica (Ns/m²), donde 1 cP = 10⁻³ Ns/m²

Soluciones Tradicionales y sus Limitaciones

Tradicionalmente, se han utilizado turbinas Rushton o de palas planas para generar la alta turbulencia requerida en el mezclado rápido. Sin embargo, estas soluciones presentan algunas desventajas, como un mayor consumo energético y la posibilidad de generar una turbulencia excesiva que puede dificultar la formación de flóculos adecuados para la posterior sedimentación.

Una Solución Innovadora: Hélices de Perfil Delgado

El uso de hélices de perfil delgado ofrece una alternativa más eficiente. Al generar una turbulencia mínima suficiente y recircular toda la masa de fluido a través de la hélice, se logra el mismo resultado de mezcla que con una turbulencia generalizada, pero con un consumo energético significativamente menor.

Parámetros de Diseño para Agitadores con Hélices

Para diseñar un agitador de coagulación con hélices de perfil delgado, se deben considerar los siguientes parámetros:

• Tiempo de mezcla (TM): Debe ser igual o inferior al tiempo de retención del fluido en el depósito (TR). Es decir, TM ≤ TR.
• Tiempo de retención (TR): Varía entre 15 segundos y 3 minutos.
• Tiempo de circulación (TC): Es el tiempo que tarda el fluido en completar una circulación completa a través de la zona de turbulencia generada por la hélice.
• Caudal de circulación (Qc): Es el caudal de fluido que circula a través de la zona de turbulencia.
• Caudal de entrada (Qa): Es el caudal de agua que ingresa al depósito.

La relación entre estos parámetros se puede expresar de la siguiente manera:

TM = 3TC 

TC = V / Qc

TR = V / Qa

TM ≤ TR => 3TC ≤ TR => 3V / Qc ≤ V / Qa => Qc ≥ 3Qa

Además, se debe considerar que el caudal de circulación (Qc) es aproximadamente el doble del caudal de bombeo de la hélice (Qb):

Qc = 2Qb

Y que la relación entre el diámetro de la hélice (D) y el diámetro del depósito (T) debe estar en el rango:

D/T = 0.28 a 0.4

Finalmente, para asegurar un mezclado rápido efectivo, el caudal de bombeo de la hélice debe ser al menos 1.5 veces el caudal de entrada:

Qb ≥ 1.5Qa

Conclusión

El mezclado rápido es un proceso esencial en el tratamiento de aguas, y su optimización es clave para lograr una coagulación eficiente y reducir el consumo energético. El uso de hélices de perfil delgado representa una solución innovadora que permite alcanzar un alto grado de mezcla con una menor turbulencia y un consumo energético reducido en comparación con las soluciones tradicionales.

Al considerar los parámetros de diseño adecuados y emplear hélices de perfil delgado, es posible mejorar significativamente la eficiencia y sostenibilidad de los sistemas de tratamiento de aguas.

Así como cuidamos de nuestros coches con revisiones periódicas para evitar averías inesperadas, nuestros agitadores industriales también merecen atención regular. Un mantenimiento adecuado no solo previene paradas de producción inoportunas, sino que también prolonga la vida útil de sus equipos G&G INGENIEROS. ¡Siga estos consejos básicos y mantenga sus operaciones funcionando sin problemas!

Rutina de Mantenimiento Recomendada

• Mensual:
  • Inspección visual y auditiva: Observe atentamente su agitador en busca de ruidos inusuales, vibraciones excesivas o fugas. Si detecta algo anormal, contacte a nuestro servicio técnico para recibir asesoramiento.
  • Limpieza de ventiladores: Asegúrese de que los ventiladores del motor estén libres de polvo y suciedad para garantizar una correcta refrigeración.
• Trimestral:
  • Verificación de la temperatura del aceite del reductor: Consulte el manual para conocer la temperatura de funcionamiento adecuada. Si observa una temperatura elevada, considere cambiar el aceite o comuníquese con nuestro servicio técnico.
• Anual:
  • Verificación del par de apriete: Revise y ajuste el par de apriete de todos los tornillos del agitador, incluyendo los de la placa base, el acoplamiento del eje al motorreductor y las hélices. Consulte el manual para conocer los valores de par correctos.
• Cada 2.500 horas de funcionamiento (aproximadamente 3-4 meses en operación continua o 1 año en operación de 8 horas diarias):
  • Verificación del nivel de aceite del motorreductor: Asegúrese de que el nivel de aceite esté dentro del rango recomendado. Consulte el manual para obtener instrucciones detalladas y el tipo de aceite adecuado.
• Cada 5.000 horas de funcionamiento (aproximadamente 6 meses en operación continua):
  • Cambio de aceite del motorreductor: Realice el cambio de aceite siguiendo las indicaciones del manual. Utilice el tipo de aceite recomendado por G&G INGENIEROS.

Nuevo Servicio: Registro y Recordatorios de Mantenimiento

Para facilitar aún más el mantenimiento de sus agitadores, le ofrecemos un nuevo servicio.

• Registro de sus equipos: Infórmenos sobre la puesta en marcha de sus agitadores y sus horas de trabajo.
• Recordatorios personalizados: Nuestro servicio técnico le enviará recordatorios periódicos para realizar las tareas de mantenimiento adecuadas en el momento oportuno.
• Asesoramiento y soporte técnico: Estaremos a su disposición para resolver cualquier duda o brindarle asistencia técnica en el mantenimiento de sus equipos.

¡No espere a que surjan problemas! Un mantenimiento preventivo adecuado garantiza un funcionamiento óptimo, prolonga la vida útil de sus agitadores y evita costosas paradas de producción. ¡Contáctenos hoy mismo y descubra cómo podemos ayudarle a mantener sus equipos en las mejores condiciones!

Recuerde: Nuestro equipo técnico está siempre disponible para brindarle asesoramiento y soporte en todas las etapas del mantenimiento de sus agitadores G&G INGENIEROS. ¡No dude en contactarnos!