Principios de mezcla de un elemento mezclador con forma de espiral (helicoidal)

La mezcla de gases y líquidos sin piezas móviles tiene lugar en procesos continuos o semicontinuos dentro de la industria química, de procesos, alimentaria y farmacéutica. Los patrones de flujo laminar o turbulento estándar, bien conocidos, son perturbados deliberadamente por medio de un número de elementos colocados en el flujo.

Operational Principles Static Mixer 

Este flujo modificado de gases y/o líquidos ha sido controlado de tal manera, particularmente por la forma y el modo de colocación de los elementos mezcladores helicoidales, que podemos determinar el grado de mezcla por adelantado. El grado de mezcla se expresa con el término homogeneidad. Por supuesto, no hay piezas móviles en las mezcladoras estáticas.

 

String of mixer elementsLa cadena de elementos mezcladores determina el patrón de flujo dentro de un mezclador estático

El tipo de elementos del mezclador dentro de un mezclador estático tiene ciertas características típicas. Hay un mínimo de dos elementos en un mezclador estático y se colocan uno detrás del otro como una cuerda. El trenzado de los elementos mezcladores genera así un giro axial al patrón de flujo, y cada elemento sucesivo va alternando un giro a la izquierda y a la derecha. Además, cada elemento subsiguiente se coloca con una rotación de 90 grados en comparación con su predecesor.

 

Static mixing with laminar flow

Mezcla estática con flujo laminar

Siguiendo el principio laminar, el flujo se divide repetidamente en subflujos en un mezclador estático y posteriormente se reúne de nuevo. Con el paso correcto se crea un flujo equilibrado desde el exterior hacia el interior y viceversa. Así es como se mezcla el medio, en una gran cantidad de capas muy finas, y el número de capas creadas determina la extensión de la mezcla.

 

Mezcla estática con flujo turbulento

El efecto de mezcla de un mezclador estático siguiendo el principio de mezcla turbulenta se logra principalmente mediante la rotación interna y el corte de las capas dentro del líquido. Esto ocurre en el punto en que se invierte la dirección de giro. Cuando se requieren pequeños porcentajes de corte, el paso entre dos rotaciones puede ajustarse con precisión para conseguirlo. Con este paso se ralentiza el proceso de rotación, lo que resulta en una mezcla extra. Después de esto, la rotación invertida también comenzará más lentamente.

 

Homogeneidad de la mezcla

La homogeneidad de la mezcla se mide mejor determinando las desviaciones de temperatura o las diferencias de concentración detrás del mezclador estático PRIMIX. Esto se expresa en la teoría de la probabilidad como desviación estándar medida contra el promedio. En el siguiente diagrama es claramente visible cuando el medio es homogéneo.

Homogeneity of the mixture 

Pérdida de presión en el mezclador estático

Para determinar la caída de presión en el mezclador estático PRIMIX se utiliza un factor de fricción. Este factor proporciona información sobre la caída de presión en relación con un tubo vacío. Al igual que para la homogeneidad, también hicimos un diagrama para ello, de tal manera que también se puede determinar de forma sencilla la caída de presión a través de un mezclador estático con la ayuda de la caída de presión a través de un tubo vacío. Para la elección de la canalización, tanto la caída de presión como la longitud determinan la homogeneidad.

 

Dispersión dentro del mezclador estático

En el mezclador estático PRIMIX se pueden formar dispersiones y emulsiones en la interfaz de los dos elementos, en los puntos en que cambia el sentido de rotación. La tensión superficial se rompe y puede producirse la difusión de una fase a otra. Con un diámetro decreciente y una velocidad creciente, el tamaño de partícula se vuelve más pequeño.

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Mezcladores estáticos