Las hélices de perfil delgado PD generan un porcentaje bajo o medio de turbulencia. El flujo creado es predominantemente axial.
Existen diferentes modelos y hacen que cada uno sea espécífico para cada aplicación como son:
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Tipos de hélices de perfil delgado
Las hélices de perfil delgado PD se conforman con chapa de espesor menor que el 6% de su cuerda. Esto hace que el aumento de la viscosidad de los líquidos agitados tenga poca influencia en la relación de par de arrastre (potencia absorbida) y fuerza de elevación (caudal de bombeo) confiriéndole un comportamiento óptimo en numerosas situaciones.
Superioridad del flujo axial: En la mayor parte de los casos, las fuerzas que tienden a separar los componentes mezclados o suspendidos son verticales ya que se deben a la gravedad.
Las líneas de corriente de una turbina radial se distribuyen en dos partes al chocar con la pared del depósito, que no se mezclan bien.
Es lógico que las líneas de flujo verticales sean mas eficientes para mezclar componentes que tienden a separarse por fuerzas verticales debidas a la gravedad.
Superioridad de los grandes diámetros: La potencia absorbida por una hélice es inversamente proporcional a la cuarta potencia de su diámetro y al tiempo de mezcla elevado a la potencia tres.
Es por esto que para un mismo tiempo de mezcla, la potencia aplicada será tanto menor cuanto mayor sea el diámetro de la hélice.
Superioridad de un buen rendimiento de bombeo: Toda la energía introducida en el líquido se distribuye en energía de turbulencia Wt, localizada en la estela de la hélice, y en energía de desplazamiento Wd que se reparte por todo el volumen. La Wt asegura la mezcla mientras que la Wd sirve para llevar el líquido a la zona turbulenta. Cuanto menor sea la relación Wt/Wd más rendimiento tendrá la hélice.
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Biogas y plantas de biogás
El biogás es un gas combustible compuesto por metano (CH4) en una proporción que oscila entre un 50% y un 70%, y dióxido de carbono (CO2) (entre el 30% y el 50%), conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y ácido sulfhídrico ( H2S). El poder calórico promedio de un metro cúbico de biogás es de 5000 kcal, lo que permite generar entre 1.3-1.6 kWh.
El biogás es producido por bacterias de fermentación que se encargan de descomponer el residual orgánico, a lo que se le denomina proceso de fermentación anaeróbica, ya que se produce en ausencia de oxígeno.
Se puede obtener biogás a partir de cualquier material orgánico como por ejemplo el lodo de las plantas de tratamiento de aguas residuales (E.D.A.R.), excretas de cualquier índole, los desechos orgánicos de las industrias de producción de alimentos…
Todos los materiales orgánicos que pueden ser empleados como lecho de fermentación están compuestos, en su mayor parte, por carbono (C) y nitrógeno (N). La relación entre ambos tiene gran influencia sobre la producción de biogás.
Con el agua aumenta la fluidez del material de fermentación, lo cual es importante para lograr un proceso de fermentación más eficiente y, por tanto, una mayor producción de biogás. En un lecho de fermentación líquido las bacterias de metano llegan con mayor facilidad al material de fermentación fresco, lo que acelera el proceso.
La instalación destinada a la producción y captación del biogás recibe el nombre de planta de biogás. Existen múltiples diseños y formas, en función de su tamaño, materia prima (residual) que se emplea, materiales de construcción con que se construye…
Su variedad es tal que los modelos existentes se adaptan prácticamente a todas las necesidades y variantes que se deseen, en cuanto a volumen, materiales empleados y residuales orgánicos que se deben tratar.
Básicamente puede afirmarse que en todos los casos el proceso de producción de biogás se efectúa en un reactor denominado digestor, ya que en él se realiza el proceso de fermentación, mientras que la captación del biogás se realiza mediante una campana o superficie abovedada o cilíndrica, desde la cual se extrae el gas a través de una conducción por tubería o manguera.
Mezclado del digestor
El mezclado es muy importante en un digestor ya que un buen equipo mezclador acelera la digestión porque consigue los siguientes objetivos:
Un agitador instalado en un tanque de digestión suspende el material orgánico y evita la formación de una película flotante o costra. El objetivo del agitador es crear una recirculación vertical de abajo a arriba, para ello y debido al gran tamaño de los digestores se coloca un agitador vertical con 2 hélices, una en la parte de abajo y la otra en la superficie del fluido, como se puede apreciar en el siguiente dibujo.
La hélice situada en la superficie del fluido es la que va a evitar la formación de la costra, que puede ser peligrosa ya que hace que el metano no vaya a la superficie del reactor.
El agitador debe tener un motor ATEX debido a la alta presencia de metano en la reacción.
En no pocas industrias aparece el problema de agitar volúmenes pequeños para generar disoluciones o simplemente homogeneizar productos líquidos previamente a su utilización.
Se tiende a pensar en un agitador portátil de muy poco peso, que se pueda alternar por los diversos contenedores.
Hay que tener en cuenta dos importantes parámetros como son las características de los diversos productos y sus continentes por un lado y la forma de fijar el agitador por el otro.
Disoluciones y homogeneizaciones de productos con viscosidades próximas a las del agua permiten la utilización de pequeños móviles como del tipo marino a velocidades altas por lo que el agitador puede ser muy ligero ya que únicamente estará constituido por el motor, un palier de guiado, el árbol y el móvil. Este tipo de agitadores es portable pero la cuestión se reduce a la forma de fijarlo en los diferentes recipientes.
De otra parte, productos viscosos que producen espumas o que no admiten alto cizallado requieren agitadores lentos lo que obliga a la utilización de reductores con el consiguiente aumento de peso del equipo. Estos agitadores son más fiables técnicamente que los rápidos ya que a los menores esfuerzos y velocidades se suma que no pasarán por la velocidad crítica.
Fijaciones
El sistema de fijación va unido a la utilización de los agitadores.
El transportar el agitador por los distintos contenedores obliga a una fijación común a todos los contenedores como las descritas más adelante.
Figura 1
Otro sistema consiste en transportar los contenedores manteniendo fijo el agitador en una estructura móvil fijada a la pared (figura 1) o desplazable (figura 2).
Contenedores de plástico con jaula exterior metálica permiten un soporte que se fije a la jaula.
Figura 2
