En el mundo actual, la sostenibilidad se ha convertido en una prioridad para las empresas de todos los sectores. La industria química y de procesos no es una excepción, y la agitación, como proceso fundamental en muchas operaciones, juega un papel importante en la eficiencia energética. En esta entrada de blog, exploraremos cómo la elección del agitador adecuado y la optimización de los procesos de agitación pueden contribuir a reducir el consumo energético y mejorar la sostenibilidad de tus operaciones.

Desarrollo:

• Factores que influyen en el consumo energético de la agitación:
  • Viscosidad del fluido
  • Diseño del agitador (tipo de hélice, diámetro, velocidad de rotación)
  • Geometría del tanque
  • Tiempo de mezclado
• Estrategias para optimizar la eficiencia energética:
  • Selección del agitador adecuado: Elegir el agitador que mejor se adapte a las características del fluido y del proceso. Los agitadores de G&G Ingenieros están diseñados para ofrecer un alto rendimiento con un bajo consumo energético.
  • Optimización del diseño del tanque: Un diseño adecuado del tanque puede mejorar la eficiencia de la agitación y reducir la energía necesaria.
  • Control de la velocidad de agitación: Ajustar la velocidad de agitación a las necesidades del proceso puede reducir significativamente el consumo energético.
  • Mantenimiento preventivo: Un buen mantenimiento del agitador asegura su funcionamiento óptimo y prolonga su vida útil, lo que contribuye a la eficiencia energética.
• Beneficios de la agitación eficiente:
  • Reducción de costes energéticos
  • Disminución de las emisiones de CO2
  • Mejora de la sostenibilidad de las operaciones
  • Aumento de la competitividad

Ejemplos y casos de estudio:

• Presentar ejemplos concretos de cómo la optimización de la agitación ha reducido el consumo energético en diferentes industrias.
• Mostrar casos de estudio de clientes de G&G Ingenieros que han implementado soluciones de agitación eficientes y sostenibles.

Conclusión:

La agitación eficiente es un factor clave para la sostenibilidad en la industria química y de procesos. Al elegir el agitador adecuado, optimizar el diseño del tanque y controlar la velocidad de agitación, las empresas pueden reducir significativamente su consumo energético y contribuir a un futuro más sostenible. G&G Ingenieros ofrece soluciones de agitación innovadoras y eficientes que ayudan a nuestros clientes a alcanzar sus objetivos de sostenibilidad.

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La descarbonización se ha convertido en una prioridad global para combatir el cambio climático. En el ámbito industrial, la búsqueda de soluciones que minimicen las emisiones de gases de efecto invernadero es esencial. Los agitadores, presentes en multitud de procesos industriales, juegan un papel importante en este camino hacia la sostenibilidad.

Las hélices de perfil delgado (PD) representan una alternativa eficiente para reducir el consumo energético y las emisiones asociadas a la agitación. Su diseño aerodinámico permite maximizar el caudal generado, minimizando la turbulencia, que se traduce en una pérdida de energía.

Beneficios de las Hélices PD para la Descarbonización:

● Menor consumo energético: Las hélices PD requieren menos potencia para generar el mismo caudal que otros tipos de impulsores3, lo que se traduce en una reducción directa de las emisiones de CO2 asociadas al consumo eléctrico.

● Motores de alta eficiencia: Al combinar las hélices PD con motores de eficiencia IE3, el ahorro energético y la reducción de emisiones se amplifican aún más.

● Optimización de procesos: Las simulaciones de agitación con CFD permiten validar el diseño del agitador, comparar diferentes opciones y optimizar el proceso para minimizar el consumo energético.

Ejemplo:

Un ejemplo presentado en las fuentes ilustra claramente la eficiencia de las hélices PD. En un tanque de 2000x2000x2000 mm, un agitador con hélice PD de ø700 mm a 80 rpm consume 0.46 kW, mientras que una turbina de palas planas del mismo diámetro a 90 rpm consume 1.13 kW para generar un caudal similar7. Esto demuestra que la hélice PD consume 2.46 veces menos energía para lograr el mismo resultado.

Conclusión:

La adopción de agitadores con hélices de perfil delgado es un paso significativo hacia la descarbonización de los procesos industriales. Su eficiencia energética, combinada con motores de alta eficiencia y el uso de simulaciones CFD, permite reducir el consumo de energía y las emisiones de CO2, contribuyendo a un futuro más sostenible.

El Parlamento Europeo ha dado luz verde a una nueva normativa que endurece las reglas sobre la recogida, tratamiento y vertido de aguas residuales urbanas. ¡El objetivo? Proteger nuestra salud y el medio ambiente. 💧💪

¿Qué cambiará?

• Tratamiento más exigente: Para 2035, todas las aglomeraciones de más de 1.000 habitantes deberán realizar un tratamiento secundario que elimine la materia orgánica. Además, se implementarán tratamientos más avanzados para eliminar nitrógeno, fósforo y microcontaminantes en función del tamaño de la población.
• Control de contaminantes: Se reforzará la vigilancia de virus, patógenos, sustancias químicas (incluidas las PFAS «eternas» 🦠), microplásticos y la resistencia antimicrobiana.
• Responsabilidad del productor: Los fabricantes de medicamentos y cosméticos deberán asumir al menos el 80% del coste del tratamiento para eliminar microcontaminantes.
• Reutilización del agua: Se fomentará la reutilización del agua residual tratada, especialmente en zonas con escasez de agua.

¿Por qué es importante?

Esta normativa es crucial para garantizar la salud pública y la protección del medio ambiente. Con ella, se busca:

• Reducir la contaminación de ríos, lagos y mares.
• Prevenir enfermedades transmitidas por el agua.
• Promover el uso sostenible del agua.

En palabras del ponente:

Nils Torvalds (Renew, Finlandia) destaca la importancia de esta normativa para mejorar la gestión del agua y el tratamiento de las aguas residuales, especialmente en lo que respecta a los microcontaminantes. También subraya que se ha tenido en cuenta el impacto en el coste de los medicamentos y la necesidad de tratar adecuadamente los contaminantes más dañinos.

En resumen:

¡Un paso importante hacia una gestión más sostenible del agua en Europa! 💧🌍

#aguasresiduales #medioambiente #saludpública #UE

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.