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MAQUINAS INDUSTRIALES
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I. INTRODUCCIÓN
El éxito de muchos procesos depende de una eficaz agitación y mezcla de los fluidos
que intervienen. Aunque se confunden con frecuencia, los términos agitación y mezcla,
éstos no son sinónimos. La agitación se refiere al movimiento inducido de un material
en forma determinada, generalmente circulatoria y dentro de algún tipo de recipiente. La
mezcla es la operación en la que se combinan dos o más componentes para uniformizar
su composición y propiedades (McCabe et al., 1991).
La agitación no tiene un efecto conservador sobre los alimentos, se utiliza como ayuda
en el proceso de elaboración para modificar la comestibilidad o calidad de los
alimentos. Su utilización es muy frecuente en la industria alimentaria para combinado
de distintos ingredientes, conseguir determinadas propiedades funcionales o
características organolépticas. Así también, esta operación unitaria resulta
imprescindible en cualquier proceso en el que tenga lugar transporte de energía y
materia, ya que ambos fenómenos están influenciados por esta operación (Rodríguez et
al., 2002).
En los depósitos de preparación y agitación de la industria alimentaria, las propiedades
de los productos procesados o creados (densidad, consistencia, propiedades de reflexión
y conductividad) pueden cambiar de forma frecuente. Generalmente el equipo de
agitación consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado o abierto), y un agitador
mecánico, montado en un eje y accionado por un motor eléctrico. Las proporciones del
tanque varían ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitación. El
fondo del tanque debe ser redondeado, con el fin de eliminar los bordes rectos o
regiones en las cuales no penetrarían las corrientes del fluido. La altura del líquido, es
aproximadamente igual al diámetro del tanque.
Sobre un eje suspendido desde la parte superior, va montado un agitador. El eje está
accionado por un motor, conectado a veces, directamente al mismo, pero con mayor
frecuencia, a través de una caja de engranajes reductores. El agitador crea un cierto tipo
de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el líquido circule por todo el recipiente y
vuelva de vez en cuando al agitador.
II. OBJETIVOS
Describir los equipos observados: bombas y agitadores
Conocer acerca del funcionamiento de una bomba centrífuga y de los agitadores.
Familiarizarse con el equipo y reconocer sus partes.
III. REVISIÓN DE LITERATURA
La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un
movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Los objetivos de la agitación
pueden ser:
Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua)
Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua)
Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento)
Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación)
Dispersión de partículas finas en un líquido
Dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche)
3.1 AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DE
MONTAJE FIJO
Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicación, y todo depende de los
requisitos de su proceso. Los hay de acoplados directo, estos están diseñados para
aplicaciones de baja viscosidad, o volúmenes pequeños, o aplicaciones en que se
requiere trituramientos del producto. Los agitadores de acoplado de engranaje (caja
reductora), son eficientemente usados en productos con más alta viscosidad o
aplicaciones con un volumen más elevado.
Estos agitadores varían desde 1/4 a 5 caballos de fuerza (HP), y son disponibles con
siete diferentes velocidades, y con una variedad de hélices. Estos agitadores son
disponibles ya sea con motor eléctrico, o motores de aire, así como también pueden ser
equipados con variador de velocidades.
También hay los que son fabricados para operación continua. Agitadores de este tipo
son equipados con ANSI cobertura, con selladores de empaquetaduras o mecánicos,
para uso con tanques cerrados. También son disponibles con base cuadrada para ser
montados en tanques abiertos donde selladores no son necesarios, esta montadura
también las hay en ángulo para dar una mayor eficiencia a la aplicación. Además,
pueden contar con engranaje helicoidales, con un alto factor de servicio, y lubricación
de por vida.
3.2 TIPOS DE AGITADORES:
Los agitadores se dividen en dos clases: los que generan corrientes paralelas al eje del
agitador y los que dan origen a corrientes en dirección tangencial o radial. Los primeros
se llaman agitadores de flujo axial y los segundos agitadores de flujo radial.
Los tres tipos principales de agitadores son, de hélice, de paletas, y de turbina. Cada uno
de estos tipos comprende muchas variaciones y subtipos que no consideraremos aquí.
En algunos casos también son útiles agitadores especiales, pero con los tres tipos antes
citados se resuelven, quizás, el 95% de los problemas de agitación de líquidos (Brennan
y Butters, 1998).
3.2.1 Agitadores De Hélice
Un agitador de hélice, es un agitador de flujo axial, que opera con velocidad elevada y
se emplea para líquidos pocos viscosos. Los agitadores de hélice más pequeños, giran a
toda la velocidad del motor, unas 1.150 ó 1.750 rpm; los mayores giran de 400 a 800
rpm. Las corrientes de flujo, que parten del agitador, se mueven a través del líquido en
una dirección determinada hasta que son desviadas por el fondo o las paredes del
tanque. La columna de remolinos de líquido de elevada turbulencia, que parte del
agitador, arrastra en su movimiento al líquido estancado, generando un efecto
considerablemente mayor que el que se obtendría mediante una columna equivalente
creada por una boquilla estacionaria. Las palas de la hélice cortan o friccionan
vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los
agitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño. Para tanques
extraordinariamente grandes, del orden de 1500 m3 se han utilizado agitadores
múltiples, con entradas laterales al tanque.
El diámetro de los agitadores de hélice, raramente es mayor de 45 cm,
independientemente del tamaño del tanque. En tanques de gran altura, pueden
disponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo el líquido generalmente
en la misma dirección. A veces dos agitadores operan en sentido opuesto creando una
zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido entre ellos.
3.2.2 Agitadores De Paletas
Para problemas sencillos, un agitador eficaz está formado por una paleta plana, que gira
sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dos y 3 paletas. Las
paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque, impulsando al
líquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical respecto del
agitador, a menos que las paletas estén inclinadas. Las corrientes de líquido que se
originan se dirigen hacia la pared del tanque y después siguen hacia arriba o hacia abajo.
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 cuando se desea evitar el depósito de sólidos sobre una superficie de transmisión
de calor, como ocurre en un tanque enchaquetado, pero no son buenos mezcladores.
Generalmente trabajan conjuntamente con un agitador de paletas de otro tipo, que se
mueve con velocidad elevada y que gira normalmente en sentido opuesto.
Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre 20 y 150
rpm. La longitud del rodete de un agitador de paletas es del orden de 50 al 80% del
diámetro interior del tanque. La anchura de la paleta es de un sexto a un décimo de su
longitud. A velocidades muy bajas, un agitador de paletas produce una agitación suave,
en un tanque sin placas deflectoras o cortacorrientes, las cuales son necesarias para
velocidades elevadas. De lo contrario el líquido se mueve como un remolino que gira
alrededor del tanque, con velocidad elevada pero con poco efecto de mezcla.
3.2.3 Agitadores De Turbina
La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples y cortas paletas, que giran
con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del tanque.
Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales. El rodete puede ser
abierto, semicerrado o cerrado. El diámetro del rodete es menor que en el caso de
agitadores de paletas, siendo del orden del 30 al 50% del diámetro del tanque. Los
agitadores de turbina 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. En las proximidades del
rodete existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos
cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes
tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de placas
deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz. El agitador de
turbina semiabierto, conocido como agitador de disco con aletas, se emplea para
dispersar o disolver un gas en un líquido. El gas entra por la parte inferior del eje del
rodete; las aletas lanzan las burbujas grandes y las rompen en muchas pequeñas, con lo
cual se aumenta grandemente el área interfacial entre el gas y el líquido.
Figura 1. Tipos de Agitadores (Fuente: Procesosbio)
3.3 BATIDORA PLANETARIA
Las batidoras planetarias están destinadas a amasar y mezclar todo tipo de pastas,
huevos, crema, galletas, mayonesa, etc., trabajando de una forma suave y fiable. Cuenta
con niveles de velocidad y accesorios construidos de acero inoxidable, que van a
depender del producto a elaborar para su selección. La humedad de la mezcla será
decisiva a la hora de escoger la velocidad. No debería utilizar nunca la segunda
velocidad para mezclar masa consistente con un porcentaje de absorción menor o igual
al 50%. El porcentaje de absorción se obtiene dividiendo el peso de agua entre el peso
de harina.
- Amasador de gancho: recomendado para mezclas consistentes. deberá ser
utilizado preferentemente a baja velocidad (figura 2.1)
- Paleta mezcladora: aconsejada para masas ligeras, bizcochos, y puré de patatas,
incluso para rellenos. utilizarla preferentemente a velocidad media (figura 2.2).
- Batidor de alambres: diseñado para montar nata, batir huevos... Utilizarlo
preferentemente a velocidad alta (Figura 2.3).
Figura 2. Accesorios usados en la Batidora Planetaria (Fuente: Importaciones BOIA)
3.4 AMASADORA-SOBADORA
Una amasadora debe transmitir suficiente energía a la masa para favorecer la
constitución y el desarrollo estructural de la red gluténica. Son las fuerzas de
estiramiento, compresión y corte puestas en marcha por los diferentes constituyentes de
la amasadora, las que generan energía; una parte de esta energía se materializa en la
transformación de la masa, la otra, en el aumento de su temperatura. Estas fuerzas
dependen de varios parámetros: Formas y dimensión de la artesa; características
reológicas de la masa (viscosidad, elasticidad, régimen molecular), estas mismas
dependiendo de constituyentes básicos (agua, harina, sal); comportamiento de la masa
con el entorno externo (fricción, adherencia); cantidad relativa de masa en la amasadora.
Lo que explica que con la misma cantidad de energía, e ingredientes que además son
idénticos, la calidad del amasado no será la misma en todas las amasadoras, y que
incluso para una misma amasadora, esta misma cantidad de energía no siempre dará la
misma calidad de la masa durante su vida útil, ya que la amasadora sufrirá varios
desgastes que modificarán el efecto de las fuerzas mecánicas en la restitución de energía
(VMI).
IV. RESULTADOS
4.1. Lugar de ejecución
- TAPA: Planta Piloto de Alimentos
El taller se realizó en las instalaciones de la Planta Piloto de Alimentos en la
Universidad Nacional Agraria La Molina.
Figura ##.
Ubicación del T.A.P.A.
4.2 Fecha de ejecución.
La visita se realizó el día viernes 24 de octubre del 2015.
4.3 Materiales
Mandil
Botas
4.4 Equipo observado
En esta experiencia se observaron dos equipos. El primero fue la batidora planetaria
y el otro fue la amasadora-sobadora, ambas marca Nova, de la Planta Piloto de
Alimentos, más conocido por TAPA (Tecnología de Alimentos y Productos
Agropecuarios) En la Figura ## se puede apreciar ambos equipos.
Figura ##. Batidora
planetaria (izq.) y amasadora-sobadora (der.)
4.5 Especificaciones técnicas y eléctricas de la máquina
4.5.1. Batidora Planetaria
Ideal para la pastelería. De fácil manejo y buen rendimiento en sus batidos.
Estructura en acero al carbono. Velocidad variable y continua. Espumante y tazón
en acero inoxidable. Sistema de variador de velocidad eficiente y motor eléctrico.
Modelo: 30 L
N° de Serie: 0649022
N° de Motor: GV32461
Potencia: 1.5.
Voltaje: 220 V.
Ciclos: 60 Hz.
Fases: 3
Capacidad: 30 L.
Peso: 139 Kg.
Estado:
operativo.
Figura ##. Características técnicas de la batidora planetaria utilizada en el TAPA.
4.5.2. Amasadora-Sobadora
Posee una canastilla de seguridad. Estructura de acero al carbono pintada con
Poliuretano. Tazón, cuchilla y agitador en acero inoxidable. Su diseño en espiral y
cuchilla sincronizadas con la velocidad, impide el recalentamiento de la masa en
poco tiempo. Cuenta con un motor eléctrico.
Modelo: K25
N° de Serie: 0628043
N° de Motor: BT93673
Potencia: 2.5 / 4 HP.
Voltaje: 220 V.
Ciclos: 60 Hz.
Fases: 3
Capacidad: 40 Kg.
Peso: 189 Kg.
Estado: operativo.
Figura ##. Características técnicas de la amasadora-sobadora utilizada en el TAPA.
4.6 Esquema de la máquina y partes
Figura ##. Vista frontal amasadora. Figura ##. Vista lateral amasadora.
Figura ##. Vista frontal batidora. Figura ##. Vista lateral batidora.
4.7 Descripción del mecanismo de funcionamiento de la máquina
4.7.1. Batidora Planetaria
Se enchufa el equipo a un tomacorriente.
Se coloca los alimentos a mezclar en el tazón de batido.
Se acomoda el tazón a una distancia adecuada, es decir, se mueve la palanca
para subir o bajar el tazón.
Se enciende la maquina (el control de encendido debe estar en 1).
Se va graduando la velocidad con la palanca de cambio de velocidades, para
tener un mejor batido con el agitador.
Se puede observar el agitador va girar sobre su propio eje pero a la vez todo
el brazo se mueve alrededor de una órbita (movimiento orbital)
Cuando se tiene el batido con la consistencia adecuada se procede a apagar
la maquina (se gira el control a 0).
Finalmente se debe realizar la limpieza de los accesorios.
Figura ##. Sistema de poleas de la batidora planetaria
4.7.2. Amasadora-Sobadora
Como etapa inicial hay que verificar que el equipo esté conectado al
tomacorriente, luego
Se enchufa el equipo a un tomacorriente.
Se adiciona la materia prima.
Se prende el equipo.
El proceso de amasado se da gracias al movimiento de poleas, fajas y a un
sistema eléctrico.
El motor mueve la polea de 12cm de diámetro, la cual mediante la fajas
transmite velocidad para que se mueva la polea mayor de 40cm de diámetro
(ésta será la que genere el movimiento al agitador tipo gusano o cola de
chancho), finalmente otra faja conectada a esta última polea moverá a una
polea más pequeña, que hará que gire el tazón amasador.
Figura ##. Sistema de
poleas de la amasadora.
4.8 Evaluación de la máquina
4.8.1. Batidora Planetaria
En la práctica se observó el uso de la batidora planetaria para hacer mezclas de
líquidos con sólidos; y su fácil utilización así como su gran eficiencia, ya que es
una máquina que cuenta con varios niveles de potencia y su uso a nivel industrial
generalmente aplicable a la pastelería que es de gran ayuda para la preparación de
diversos productos alimenticios.
El mantenimiento de este equipo es de acuerdo a su uso, en este caso específico es
cada 1 año.
4.8.2. Amasadora-Sobadora
En la práctica se pudo constatar que la máquina para panificación amasadora-
sabedora se encuentra operativa y en buenas condiciones, ya que no se observó
partes oxidadas ni en mal estado.
Las velocidades obtenidas respecto a la tina, están dentro del rango especificados
en la tabla 1, lo cual indica que ésta máquina está trabajando correctamente.
El mantenimiento de este equipo es de acuerdo a su utilización, en este caso es cada
1 año.
V. CONCLUSIONES
VI. BIBLIOGRAFÍA
Brennan, J; Butters, J. 1998. Las operaciones de la Ingeniería de los Alimentos.
Tercera Edición. Editorial Acribia. Zaragoza – España.
Importaciones BOIA. Manual de instrucciones B10F Disponible en:
http://www.importacionesboia.com/MANUAL%20DE%20INSTRUCCIONES
%20B10F.pdf. Consultado el 24 de octubre del 2015.
McCabe, W; Smith, J; Harriot, P. 1991. Operaciones básicas de Ingeniería
Química. Cuarta edición. Editorial Reverté S.A. Barcelona-España.
Procesosbio. Disponible en: http://procesosbio.wikispaces.com/Agitadores.
Consultado el 24 de octubre del 2015.
Rodríguez, F; Aguada, J; Calles, J; Cañizares, P; López, B; Santos, A; Serrano, D.
2002. Volumen II. Operaciones de procesado de Alimentos. Editorial Síntesis.
Madrid-España.
VMI. The Mixing Company. Disponible en:
http://www.esp.vmi-mixer.com/es/pdf/AM_P7.pdf. Consultado el 24 de octubre del
2015.
