El documento trata sobre los conceptos básicos y tipos de operaciones basadas en el flujo de fluidos como la agitación y mezcla de líquidos. Explica brevemente los objetivos de la agitación y los equipos utilizados como tanques, ejes, rodillos y accesorios. Luego describe los principales tipos de agitadores como las paletas, turbinas y hélices, señalando sus características y usos comunes. Finalmente, aborda conceptos como la trayectoria del flujo, el uso de placas deflectoras

1. AGITACION
ING. CESAR LUJAN RUIZ
FACULTAD DE PETROLEO

2. OPERACIONES BASADAS EN EL
FLUJO DE FLUIDOS
 AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
 CAIDA DE PRESIÓN EN TORRES
RELLENAS O LECHOS EMPACADOS
 FILTRACION
 SEDIMENTACION
 CENTRIFUGACION
 FLUIDIZACION

3. AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS

4. AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
EN LAS INDUSTRIAS
PETROQUIMICAS/QUÍMICAS
DE PROCESOS Y EN OTRAS
SEMEJANTES, MUCHAS
OPERACIONES DEPENDEN
EN ALTO GRADO DE LA
AGITACIÓN Y MEZCLADO
EFICAZ DE LOS FLUIDOS

5. AGITACION Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
EXISTEN VARIOS OBJETIVOS EN LA AGITACIÓN
DE FLUIDOS Y ALGUNOS DE ELLOS SON:
MEZCLADODE DOS LÍQUIDOS MISCIBLES, TALES
COMO ALCOHOL ETÍLICO Y AGUA.
DISOLUCIÓNDE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS, TALES
COMO SAL EN AGUA.
DISPERSIÓNDE UN GAS EN UN LÍQUIDO EN FORMA
DE BURBUJAS PEQUEÑAS, COMO EN EL CASO DEL
OXÍGENO DEL AIRE EN UNA SUSPENSIÓN DE
MICROORGANISMOS PARA LA FERMENTACIÓN, O
PARA EL PROCESO DE ACTIVACIÓN DE LODOS EN
EL TRATAMIENTO DE AGUAS DE DESPERDICIO.
AGITACIÓN DE UN FLUIDO PARA AUMENTAR LA
TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE DICHO FLUIDO
Y UN SERPENTÍN O UNA CAMISA EN LAS PAREDES
DEL RECIPIENTE.

6. CONCEPTOS BÁSICOS
AGITACION MEZCLA
SE REFIERE A FORZAR UN DISTRIBUCIÓN AL AZAR DE 2
FASES INICIALMENTE
FLUIDO POR MEDIOS MECÁNICOS
SEPARADAS.
PARA QUE ADQUIERA UN
ESO IMPLICA PARTIR DE DOS
MOVIMIENTO GENERALMENTE
FASES INDIVIDUALES, TALES
CIRCULATORIO EN EL INTERIOR COMO UN FLUIDO Y UN SÓLIDO
DE UN RECIPIENTE PULVERIZADO O DOS FLUIDOS
DISTINTA DENSIDAD, Y LOGRAR
QUE AMBAS FASES SE
DISTRIBUYAN AL AZAR ENTRE SÍ.
POR EJEMPLO, SE PUEDE AGITAR UN TANQUE DE AGUA FRÍA,
PERO NO PUEDE MEZCLARSE A MENOS QUE SE AÑADA OTRA
SUSTANCIA.

7. EQUIPO DE AGITACION
LOSLÍQUIDOS SE AGITAN CON MAS
FRECUENCIA EN TANQUES O RECIPIENTES,
GENERALMENTE DE FORMA CILÍNDRICA Y
PROVISTOS DE UN EJE VERTICAL.
LAPARTE SUPERIOR DEL RECIPIENTE
PUEDE ESTAR ABIERTA AL AIRE O CERRADA
ELFONDO DEL TANQUE ES REDONDEADO
Y NO PLANO, CON EL FIN DE ELIMINAR LOS
RINCONES ESCARPADOS O REGIONES EN
LAS QUE NO PENETRARÍAN LAS
CORRIENTES DE FLUIDO

8. EQUIPO DE AGITACION
ELRODETE VA INSTALADO SOBRE EL EJE
SUSPENDIDO, EL CUAL ES SOPORTADO
POR LA PARTE SUPERIOR.
ELEJE PUEDE ESTAR DIRECTAMENTE
ACCIONADO POR UN MOTOR Y FUNCIONAR
EN ESTA FORMA.
OTRO MODO DE FUNCIONAMIENTO MUY
FRECUENTE, ES QUE EL EJE ESTE
ACOPLADO AL MOTOR A TRAVÉS DE UNA
CAJA REDUCTORA DE VELOCIDAD.
TAMBIÉN PUEDE LLEVAR ACCESORIOS
COMO SERPENTINES, ENCAMISADOS,
VAINAS PARA TERMÓMETROS Y MEDIDA DE
LA TEMPERATURA, ENTRE OTROS.

9. TIPOS DE MOVIMIENTO CIRCULATORIO
GENERADO POR LOS AGITADORES
AGITACION DE FLUJO AXIAL
LOS QUE GENERAN CORRIENTES PARALELAS AL
EJE DEL AGITADOR.

10. TIPOS DE MOVIMIENTO CIRCULATORIO
GENERADO POR LOS AGITADORES
AGITACION FLUJO
RADIAL
LOS QUE DAN
ORIGEN A
CORRIENTES EN
DIRECCIÓN RADIAL
AL EJE DEL
AGITADOR

11. VELOCIDAD DEL FLUIDO EN UN PUNTO DEL
TANQUE TIENE TRES COMPONENTES
 LA PRIMERA COMPONENTE ES RADIAL Y ACTÚA EN FORMA
RADIAL AL EJE.
 LA SEGUNDA COMPONENTE ES LONGITUDINAL Y ACTÚA EN
FORMA PARALELA AL EJE.
 LA TERCERA COMPONENTE ES TANGENCIAL O ROTACIONAL Y
ACTÚA EN DIRECCIÓN TANGENCIAL A LA TRAYECTORIA
CIRCULAR DESCRITA POR EL RODETE.
 LAS COMPONENTES RADIAL Y LONGITUDINAL HACEN QUE SE
PRODUZCA LA MEZCLA.
 LA COMPONENTE TANGENCIAL GENERALMENTE ES PERJUDICIAL
PARA LA MEZCLA Y EL VÓRTICE EN LA SUPERFICIE DE LÍQUIDO

12. PRINCIPALES TIPOS DE AGITADORES
ESTOS AGITADORES SON:
 PALETA
 TURBINA.
 HÉLICE
ESTOS TRES TIPOS CITADOS SE RESUELVEN, QUIZÁS, EL 95% DE
LOS PROBLEMAS DE AGITACIÓN DE LÍQUIDOS.

13. AGITADORES DE PALETAS
LAS PALETAS GIRAN A
VELOCIDADES BAJAS O
MODERADAS EN EL CENTRO DEL
TANQUE.
IMPULSAN AL LÍQUIDO RADIAL Y
TANGENCIALMENTE (hacia fuera
hasta la pared del tanque y entonces
fluyen hacia arriba o hacia abajo),
NO HAY UN MOVIMIENTO
VERTICAL RESPECTO DEL
AGITADOR, A MENOS QUE LAS
PALETAS ESTÉN INCLINADAS

14. AGITADORES DE PALETAS
EN TANQUES DE PROCESO COMO
AGITADOR INDUSTRIAL GIRAN A
VELOCIDADES ENTRE 20 Y 150
RPM.
PRODUCE UNA AGITACIÓN SUAVE,
Y NO REQUIERE PLACAS
DEFLECTORAS O CORTA
CORRIENTES, LAS CUALES SON
NECESARIAS PARA VELOCIDADES
ELEVADAS

15. AGITADORES DE PALETAS TIPO ANCLA
LAS PALETAS TAMBIÉN PUEDEN
ADAPTARSE A LA FORMA DEL
FONDO DEL TANQUE, DE TAL
MANERA QUE EN SU MOVIMIENTO
RASCAN LA SUPERFICIE O PASAN
SOBRE ELLA CON UNA HOLGURA
MUY PEQUEÑA.
UN AGITADOR DE ESTE TIPO SE
CONOCE COMO AGITADOR DE
ANCLA.
ESTOS AGITADORES SON ÚTILES
CUANDO SE DESEA EVITAR EL
DEPÓSITO DE SÓLIDOS

16. AGITADORES DE TURBINA
ESTOS AGITADORES SON EFICACES
PARA UN AMPLIO INTERVALO DE
VISCOSIDADES.
EN LÍQUIDOS POCO VISCOSOS,
PRODUCEN CORRIENTES INTENSAS,
QUE SE EXTIENDEN POR TODO EL
TANQUE Y DESTRUYEN LAS MASAS
DE LÍQUIDO ESTANCADO
APLICABLE PARA DISPERSAR UN GAS
EN UN LÍQUIDO, EL GAS PUEDE
INGRESAR POR DEBAJO DEL EJE DEL
RODETE DE MANERA DE DISPERSAR
EL GAS EN MUCHAS BURBUJAS FINAS TURBINA DE DISCO GENERA FLUJO
RADIAL

17. AGITADORES DE TURBINA
LA TURBINA DE HOJAS
INCLINADAS, CON ASPAS DE 45 º
SE COMBINAN FLUJOS RADIALES
Y AXIALES.
ESTE TIPO DE TURBINA ES UTIL
PARA SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN,
YA QUE LAS CORRIENTES
FLUYEN HACIA ABAJO Y LUEGO
LEVANTAN LOS SÓLIDOS
DEPOSITADOS.
TURBINA DE ASPAS INCLINADAS

18. AGITADORES DE HELICE
 ES UN AGITADOR QUE GENERA UN
FLUJO AXIAL, OPERANDO CON
VELOCIDAD ELEVADA Y SE EMPLEA
PARA LÍQUIDOS POCOS VISCOSOS.
 CORTAN O FRICCIONAN
VIGOROSAMENTE EL LÍQUIDO
 DEBIDO A LA PERSISTENCIA DE LAS
CORRIENTES DE FLUJO, ESTOS
AGITADORES SON EFICACES PARA
TANQUES DE GRAN TAMAÑO

19. AGITADORES DE HELICE
 EN TANQUES DE GRAN ALTURA, PUEDEN
DISPONERSE DE DOS O MÁS HÉLICES
SOBRE EL MISMO EJE, MOVIENDO EL
LÍQUIDO GENERALMENTE EN LA MISMA
DIRECCIÓN
 PARA TANQUES EXTRAORDINARIAMENTE
GRANDES, DEL ORDEN DE 1500m3 SE HAN
UTILIZADO AGITADORES MÚLTIPLES

20. DE PALETAS
- C u a n d o s e t r a t a d e p a le t a s p la n a s
D E F L U J O R A D IA L y v e lo c i d a d e s b a ja s o m o d e r a d a s ,
D a n o r ig e n a e n t o n c e s e l lí q u i d o s e m u e v e e n
c o r r ie n te s e n f o r m a r a d i a l.
- S i la s p a le t a s s o n i n c li n a d a s
d ir e c c ió n ta n g e n c ia l o e n to n c e s a p a r e c e u n m o v im ie n to
r a d i a l. v e r t i c a l d e l lí q u i d o .
- L o s a g i t a d o r e s d e a n c la s e u s a n
c u a n d o s e d e s e a e v ita r e l d e p ó s ito
d e s ó li d o s s o b r e u n a s u p e r f i c i e d e
t r a n s m i s i ó n d e c a lo r .
D E T U R B IN A S
- S e a s e m e ja n a lo s a g i t a d o r e s d e
A m ú lt i p le s y c o r t a s p a le t a s .
G - L a s p a le t a s p u e d e n s e r r e c t a s o
I c u r v a s , i n c li n a d a s o v e r t i c a le s . E l
T r o d e te p u e d e s e r a b ie r to , s e m ic e r r a d o
A o c e rra d o .
D - E s to s a g ita d o r e s s o n e f ic a c e s e n u n
O a m p li o i n t e r v a lo d e v i s c o s i d a d e s , e n
R lí q u i d o s p o c o v i s c o s o s p r o d u c e n
E c o r r ie n te s in te n s a s .
S
- L a c o m p o n e n te ta n g e n c ia l d a o r ig e n a
v é r t i c e s y t o r b e lli n o s lo s q u e s e e v i t a n
c o n p la c a s d e f le c t o r a s .
D E F L U J O A X IA L D E H E L IC E
D a n o r ig e n a - O p e r a c o n v e lo c i d a d e s e le v a d a s y s e
c o r r i e n t e s p a r a le la a l e m p le a p a r a lí q u i d o s p o c o v i s c o s o s .
e je d e l a g i t a d o r . - C o r ta n o f r ic c io n a n v ig o r o s a m e n te e l
lí q u i d o .
- S e r e c o m ie n d a n p a r a ta n q u e s d e g r a n
ta m a ñ o .

21. TRAYECTORIA DEL FLUJO EN LA AGITACION
DEPENDE DE:
 EL TIPO DE AGITADOR
 CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO
 TAMAÑO Y PROPORCIÓN DEL TANQUE
 TAMAÑO Y PROPORCIÓN DE PLACAS
DEFLECTORAS

22. PLACAS DEFLECTORAS
 EN LOS TANQUES DE GRAN
TAMAÑO, CON AGITADORES
VERTICALES (TIPO PALETA O
TURBINA), EL MÉTODO MÁS
CONVENIENTE DE REDUCIR LOS
REMOLINOS Y LOS VÓRTICES ES
INSTALAR PLACAS
DEFLECTORAS.
 ESTAS IMPIDEN EL FLUJO
ROTACIONAL SIN AFECTAR AL
FLUJO RADIAL Y LONGITUDINAL.
 LOS DEFLECTORES SON PLACAS
VERTICALES INSTALADAS
PERPENDICULARES A LA PARED
DEL TANQUE

23. DISEÑO TIPICO DE UN AGITADOR TIPO TURBINA
Dt: diámetro del tanque W:altura del agitador
H:altura del líquido en el tanque E:altura de la base al tanque
Da: diámetro del agitador J:ancho del deflector

24. POTENCIA CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE
AGITACION
 UN FACTOR TRASCENDENTAL EN EL DISEÑO DE UN
RECIPIENTE DE AGITACIÓN ES LA POTENCIA NECESARIA PARA
MOVER EL IMPULSOR.
 LA POTENCIA REQUERIDA NO PUEDE PREDECIRSE DESDE LA
TEORIA SINO POR RELACIONES EMPIRICAS.
 HALLAR LA POTENCIA, REQUIERE DE LA DEFINICIÓN DEL
NUMERO DE REYNOLD Y SU APLICACIÓN EN GRÁFICAS DE
ORIGEN EXPIREMENTAL.

25. EXPRESIONES PARA HALLAR LA POTENCIA
CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION
TIPO DE FLUJO EN EL TANQUE
 Laminar N′Re < 10
Da: diámetro del impulsor  Turbulento N′Re > 10000
(agitador) en m  Transición 10 < N′Re < 10000
N: velocidad de rotación en rev/
s
ρ: densidad del fluido en kg/m3
µ: viscosidad en kg/m.s

26. EXPRESIONES PARA HALLAR LA POTENCIA
CONSUMIDA EN LOS RECIPIENTES DE AGITACION
Np: número de potencia (de gráficos)
Da: diámetro del impulsor (agitador) en m
N: velocidad de rotación en rev/s
ρ: densidad del fluido en kg/m3
P: Potencia en J/s o W

27. Correlaciones de potencia para diversos impulsores y deflectores (véase las dimen­siones Da. Dt, J Y W).
Curva 1. Turbina de seis aspas planas ; Da/W = 5; cuatro deflectores cada uno con Dt /J = 12.
Curva 2. Turbina abierta de seis aspas planas; Da /W = 8; cuatro deflectores con Dt /J = 12.
Curva 3. Turbina abierta de seis aspas a 45º; Da /W = 8; cuatro deflectores con Dt /J = 12.
Curva 4. Propulsor; inclinación 2Da. cuatro deflectores con Dt /J = 10; también es válida para el mismo
propulsor en posición angular y desplazado del centro sin deflectores.
Curva 5. Propulsor; inclinación = Da. Cuatro deflectores con Dt /J = 10; también es válida para un
propulsor en Posición angular desplazada del centro sin deflectores.

28. AUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORES
1. Cálculo de la razón de aumento de Así, la relación de aumento de escala es:
escala R. 1
 V2  3
DT 2
Suponiendo que el recipiente original es R=
V 
 =
 1  DT 1
un cilindro estándar con Dt1 = H1, el
volumen V1 es: ,,
2. Aplicar este valor de R a todas las
 πDT 1 
2
 πDT 1 
3
dimensiones del agitador inicial para
 4 ( H 1 ) =  4 
V1 =     ,,
obtener las dimensiones del nuevo
    agitador
Por tanto, la relación entre los
volúmenes es: Da 2 = RDa1 H 2 = RH 1
πDT 2
3
3 J 2 = RJ 1 C 2 = RC1
V2 4 = DT 2
=
V1 πDT 1
3 3
DT 1 Dt 2 = RDt1 W2 = RW1
4
L2 = RL1

29. AUMENTO DE ESCALA DE LOS AGITADORES
3. Elegir una regla de aumento de escala para determinar la rapidez del
nuevo agitador N2 que debe usarse para duplicar los resultados a
pequeña escala que se obtuvieron empleando N1.
Esta ecuación es la siguiente:
n n
1  DT 1 
N 2 = N1   = N1 
D 

 R  T2 
Donde n = 1 para igual movimiento de líquidos, n = 3/4 para igual
suspensión de sólidos, y n = 2/3 para iguales tasas de transferencia de
masa

30. PROBLEMA
EN UN TANQUE SE INSTALA UN AGITADOR DE TURBINA DE
ASPAS PLANAS QUE TIENE SEIS. EL DIÁMETRO DEL TANQUE
DT MIDE 1.83 m, EL DIÁMETRO DE LA TURBINA DA MIDE
0.61 m, DT=H Y EL ANCHO W MIDE 0.122 m. EL TANQUE
TIENE 4 DEFLECTORES, TODOS ELLOS CON UN ANCHO J
IGUAL A 0.15 m. LA TURBINA OPERA A 90 RPM Y EL LÍQUIDO
DEL TANQUE TIENE UNA VISCOSIDAD DE 10 CENTIPOISE
(cp) Y DENSIDAD 929 Kg/m3.
- CALCULAR LOS KW REQUERIDOS PARA EL MEZCLADOR
- CON LAS MISMAS CONDICIONES PERO CON UNA
SOLUCIÓN QUE TIENE UNA VISCOSIDAD DE 100000 cp,
CALCULE LA POTENCIA REQUERIDA.

31. Convocatorias de Becas
Alemania
Capacitación y Desarrollo Internacional INWENT:
http://www.inwent.org/
Chile
Agencia de Cooperación Internacional de Chile: www.agci.cl
España
Programa MAE: www.mae.es
AECI: www.aeci.es
EEUU
Comisión Fulbright: http://www.fulbrightperu.info/

32. Convocatorias de Becas
Israel
Programa de Beca Mashav: htt://mashav.mfa.gov.il
Japón
Ministerio de Educación de Japón: www.pe.emb­japan.go.jp
Agencia de Cooperación Japonesa: http://www.jica.go.jp/peru/
México
Secretaría de Relaciones Exteriores(SRE): www.sre.gob.mx
Suecia
Agencia Sueca de Cooperación: http://www.sida.se/sida/jsp/
sida.jsp?d=1363&language=en_US

33. Convocatorias de Becas
Países Bajos
Programa de Becas de los Países bajos: http://www.nuffic.nl/
OEA
Programa OEA/PRA: http://www.educoea.org/
UNESCO
París: www.unesco.org/es
Comisión Nacional : www.comiunesco.org.pe
INABEC: www.inabec.gob.pe
CONCYTEC: www.concytec,gob.pe