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Agitateurs à rubans
Agitateurs Industriels - Fiabilité et efficacité pour vos procédés de mélange
Les agitateurs industriels sont conçus pour assurer des opérations de mélange efficaces et homogènes :
- Performance optimale adaptée aux procédés industriels
- Excellent rapport qualité-prix
- Large gamme pour répondre à différentes viscosités
- Design optimisé pour une dissipation thermique efficace
Pourquoi utiliser des agitateurs industriels ?
Opérations de mélange essentielles
Principales applications industrielles :
- Mélange de substances liquides et solides
- Homogénéisation de liquides miscibles
- Dispersion de liquides non miscibles (émulsions)
- Dissolution de solides dans un liquide
- Transfert thermique entre fluides
- Réactions chimiques en phase liquide
Caractéristiques et avantages
Performance et protection :
- Optimisation des ressources énergétiques
- Réduction des temps de mélange
- Amélioration de la qualité des produits finis
- Large gamme de puissances et configurations
- Adaptés aux environnements industriels exigeants
- Maintenance réduite et longue durée de vie
Notions essentielles d'agitation
Concepts clés à comprendre :
- Turbulence et pompage
- Régimes d'écoulement (laminaire, transitoire, turbulent)
- Paramètres globaux d'agitation (puissance, débit)
- Gradients de vitesse et cisaillement
- Temps de mélange et homogénéité
- Principes d'extrapolation d'échelle
Types d'agitateurs industriels
Les agitateurs industriels se divisent en trois grandes catégories selon le mouvement des fluides qu'ils engendrent par rapport à l'axe de rotation :
Agitateurs à écoulement axial (Hélices)
Caractéristiques :
- Création d'un mouvement des fluides dans une direction axiale
- Circulation importante du fluide
- Développement d'une boucle de circulation
- Adapté aux fluides de faible à moyenne viscosité (jusqu'à 1 Pa.s)
Types d'hélices :
- Hélice marine standard
- Hélice à pales minces
- Hélice à double flux
Applications :
- Homogénéisation de liquides miscibles
- Mise en suspension légère
- Transfert thermique
Agitateurs à écoulement radial (Turbines)
Caractéristiques :
- Débit perpendiculaire à l'arbre d'agitation
- Effets de cisaillement importants
- Développement de deux boucles de circulation
- Écoulements fortement turbulents
Types de turbines :
- Turbines à disque (Rushton)
- Turbines sans disque à pales droites
- Turbines à pales incurvées
Applications :
- Fermentation
- Réactions gaz-liquide
- Fabrication d'émulsions
- Dispersion de gaz
Agitateurs à écoulement tangentiel
Caractéristiques :
- Structure spéciale pour racler les fluides visqueux
- Prévention des zones mortes
- Amélioration des échanges thermiques
Types principaux :
- Agitateurs à ancre
- Agitateurs à barrière
- Rubans hélicoïdaux
- Vis d'Archimède
Applications :
- Fluides très visqueux
- Procédés nécessitant un raclage des parois
- Applications à forte viscosité avec transfert thermique
Agitateurs à écoulement mixte
Ces agitateurs combinent les caractéristiques des écoulements axial et radial :
- Turbines à pales inclinées
- Refoulement sur trois côtés
- Équilibre entre pompage et turbulence
- Adaptés à une large gamme d'applications
Agitateurs spécialisés
Pour des applications très spécifiques :
- Agitateurs rotor-stator pour cisaillement très fort
- Mélangeurs statiques pour fluides en écoulement continu
- Agitateurs à ultra-sons pour applications particulières
Paramètres d'agitation
Paramètres globaux
Puissance dissipée :- Nombre de puissance (Np) : coefficient de traînée de l'agitateur
- Courbes caractéristiques selon le régime d'écoulement
- P = Np × ρ × N³ × d⁵ (régime turbulent)
- Nombre de Reynolds (Re = ρNd²/η)
- Nombre de Froude (Fr = N²d/g)
- Nombre de Weber (tension superficielle)
- Débit de pompage (Qp = NQp × N × d³)
- Débit de circulation (Qc ≈ 1,8 × Qp)
- Temps de mélange (tm)
Caractéristiques des produits
Liquides :- masse volumique
- viscosité
- pourcentage
- température initiale et finale
- type de fluide
- pourcentage ;
- masse volumique ;
- dimension et répartition granulométrique ;
- vitesse de décantation ;
- mouillabilité ;
- solubilité ;
- nature ;
- nature ;
- débit ;
- pression ;
- solubilité.
Régimes d'écoulement
Régime laminaire (Re < 10) :
- Absence de mouvement perpendiculaire à la direction imposée
- Mélange uniquement par diffusion moléculaire
- Puissance proportionnelle à la viscosité
Régime intermédiaire (10 < Re < 10⁴) :
- Zone de transition
- Relation complexe entre puissance et vitesse
Régime turbulent (Re > 10⁴) :
- Mouvements dans toutes les directions et donc un
- Bon mélange des filets fluides
- Puissance indépendante de la viscosité (cas d'une cuve avec chicanes)
Géométrie du système d'agitation
La cuve standard selon Rushton présente les caractéristiques suivantes :
- Diamètre de la cuve = hauteur du liquide (D = H)
- Diamètre du mobile d'agitation d = D/3
- Hauteur du mobile par rapport au fond Y = d = D/3
- Chicanes de largeur b = D/10
La présence ou non de chicanes dans la cuve influence fortement le régime d'écoulement :
- Sans chicanes : formation d'un vortex, faibles composantes verticales
- Avec chicanes : prévention du vortex, meilleure homogénéisation
Applications industrielles
Mélange liquide-solide
- Lixiviations
- Polymérisations
- Fermentations
- Réactions catalytiques
- Dissolutions
- Stockage de pulpes ou pâtes
Rôle de l'agitateur : Créer une vitesse ascendante supérieure à la vitesse de chute des particules.
Mélange liquide-gaz
- Fermentations aérobies
- Aération d'eaux résiduaires
- Oxydations
- Hydrogénations
- Ozonisations
Rôle de l'agitateur : Créer une dispersion physique et favoriser l'absorption du gaz.
Mélange liquide-liquide (miscibles)
- Dilutions
- Mélanges de solutions
- Neutralisations
- Ajouts de réactifs
Rôle de l'agitateur : Assurer l'homogénéisation avec une capacité de pompage importante.
Mélange liquide-liquide (non miscibles)
- Extraction liquide-liquide
- Émulsions
- Dispersions
- Transfert de masse entre phases
Rôle de l'agitateur : Disperser une phase dans l'autre et créer une aire d'échange importante.
Transfert thermique
- Chauffage
- Refroidissement
- Maintien en température
- Cristallisation contrôlée
Rôle de l'agitateur : Créer une turbulence importante le long des surfaces d'échange thermique.
Industries concernées
- Chimie fine et de spécialité
- Industrie pharmaceutique
- Agroalimentaire
- Cosmétique
- Traitement des eaux
- Pétrochimie
Choix d'un agitateur industriel
Le choix du type d'agitateur est déterminant pour l'efficacité et l'économie d'une opération d'agitation. La démarche de sélection comprend plusieurs étapes :
1. Définir l'opération à réaliser
- Mise en suspension ou maintien en suspension
- Dissolution ou cristallisation
- Extraction liquide-solide ou liquide-liquide
- Dispersion ou émulsion
- Homogénéisation ou circulation
- Transfert thermique
- Réaction chimique ou fermentation
2. Caractériser les produits
Pour les liquides :
- Masse volumique
- Viscosité et rhéologie
- Pourcentage des composants
- Température initiale et finale
- Type de fluide (newtonien ou non)
Pour les solides :
- Pourcentage
- Masse volumique
- Dimension et répartition granulométrique
- Vitesse de décantation
- Mouillabilité et solubilité
3. Déterminer les caractéristiques requises
Niveau de :
- Cisaillement (fort, moyen, faible)
- Cisaillement (fort, moyen, faible)
- Turbulence (forte, moyenne, faible)
- Pompage (fort, moyen, faible)
- Puissance spécifique requise (W/m³)
- Temps de mélange souhaité
4. Sélection du mobile d'agitation
Guide de sélection selon les opérations :
- Hélices : pour homogénéisation, suspension légère, liquides peu visqueux
- Turbines à disque : pour dispersion gaz-liquide, émulsions, cisaillement élevé
- Turbines à pales inclinées : pour suspensions plus exigeantes, équilibre pompage-turbulence
- Ancres et barrières : pour fluides visqueux, transfert thermique à la paroi
- Rubans hélicoïdaux et vis : pour fluides très visqueux (>10 000 cP)
5. Conditions opératoires à considérer
- Fonctionnement en continu ou discontinu
- Débits à traiter et temps de mélange requis
- Mode de montage (vertical, latéral, par le fond)
- Type de cuve (forme, dimensions, équipements)
- Contraintes spécifiques (pression, température, étanchéité)
- Matériaux de construction (compatibilité chimique)
6. Considérations économiques
- Coût d'investissement initial
- Coûts énergétiques de fonctionnement
- Coûts de maintenance
- Durée de vie espérée
- Balance économique entre puissance installée et résultat souhaité
Maintenance des agitateurs
La maintenance des agitateurs industriels est essentielle pour garantir leur performance, prolonger leur durée de vie et éviter les pannes coûteuses. Voici les meilleures pratiques pour assurer un entretien optimal :
Planification et programmation
- Établir un calendrier de maintenance préventive basé sur les recommandations du fabricant
- Inclure des inspections régulières, des vérifications périodiques et des maintenances planifiées
- Adapter la fréquence selon les conditions d'utilisation
Inspections régulières
- Vérifier l'intégrité des composants (pales, arbres, joints, roulements)
- Identifier les signes d'usure, vibrations anormales ou fuites
- Contrôler l'alignement et l'équilibrage du système
Pour les deux derniers points une ronde d'analyses vibratoire / la mise en place de capteurs vibratoires est une excellente solution.
Lubrification
- Utiliser le lubrifiant recommandé pour les roulements et pièces mobiles
- Remplacer le lubrifiant selon le calendrier spécifié par le fabricant
- Vérifier régulièrement le niveau et la qualité du lubrifiant
Nettoyage
- Nettoyer régulièrement les composants pour éviter l'accumulation de résidus
- Utiliser des produits compatibles avec les matériaux de l'agitateur
- Porter une attention particulière aux zones de dépôt potentiel
Remplacement des pièces usées
- Changer les pièces d'usure (garnitures mécaniques, joints, roulements) de façon préventive
- Utiliser uniquement des pièces d'origine ou équivalentes approuvées
- Constituer un stock minimum de pièces critiques
Surveillance des performances
- Installer des systèmes de surveillance (analyseurs de vibrations, thermomètres)
- Mettre en place des indicateurs de performance clés
- Analyser les tendances pour anticiper les défaillances
Avantages d'une bonne maintenance
- Réduction des temps d'arrêt non planifiés
- Optimisation de la productivité (jusqu'à +25 %)
- Diminution des coûts de maintenance (-30 %)
- Prolongation de la durée de vie des agitateurs (jusqu'à +50 %)
- Amélioration de la sécurité des opérateurs
Documentation
Pour une gestion efficace de la maintenance :
- Tenir à jour un registre détaillé des interventions
- Documenter les pannes et leurs résolutions
- Suivre l'historique pour planifier efficacement la maintenance future
- Conserver les manuels techniques et plans des équipements
Nous contacter
Pour plus d'informations sur nos agitateurs industriels, toute question technique ou demande de devis personnalisé : contactez nos experts pour vous accompagner.
Nos services
- Étude et dimensionnement adaptés à vos besoins
- Conseil technique sur le choix de l'agitateur optimal
- Assistance à l'installation et mise en service
- Maintenance et pièces détachées
- Formation à l'utilisation et l'entretien
Notre équipe d'experts
Nos ingénieurs spécialisés dans les procédés de mélange vous accompagnent pour :
- Optimiser vos procédés actuels
- Dimensionner de nouvelles installations
- Résoudre des problèmes techniques spécifiques
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Une question, un conseil
Contactez nos experts ➔
FAQ :
Quels sont les application des agitateurs industriels ?
Ces équipements sont utilisés dans une variété d’industries, allant de la chimie à la pharmacie en passant par l’alimentation et les produits cosmétiques.
Dans l’industrie chimique:
Ils sont utilisés pour mélanger des réactifs, accélérer les réactions chimiques et assurer une distribution homogène des produits. Cela permet d’améliorer l’efficacité des processus de fabrication et de garantir la qualité des produits finis.
Pharmacie et biotechnologie:
Les agitateurs sont également cruciaux dans la production pharmaceutique et biotechnologique, où des conditions de mélange précises sont nécessaires pour cultiver des cellules, produire des médicaments et créer des produits biologiques.
Agroalimentaire:
Dans l’industrie agroalimentaire, les agitateurs sont utilisés pour mélanger des ingrédients dans la production de produits alimentaires tels que sauces, soupes, et boissons. Ils contribuent à assurer une consistance uniforme et une qualité constante des produits.
Cosmétiques et produits de soins personnels:
Les agitateurs industriels sont également présents dans la fabrication de produits cosmétiques et de soins personnels. Ils garantissent un mélange homogène des ingrédients, essentiel pour la création de produits de haute qualité.
Vous n’êtes pas sur de votre choix contactez nos experts
Quels sont les types d’agitateurs industriels ?
Il existe plusieurs types d’agitateurs industriels, chacun adapté à des besoins spécifiques. Les agitateurs mécaniques utilisent des pales, des hélices ou des turbines pour mélanger les substances. Les agitateurs magnétiques, quant à eux, utilisent un champ magnétique pour faire tourner une hélice sans contact direct avec le liquide, ce qui les rend idéaux pour les applications stériles.
Le choix du type d’agitateur industriel est réalisé suivant 5 étapes :
