AGITAÇÃO E MISTURA
Ítalo Fernando Brito da Silva – 17212444
Maria Kelyane Miguel da Silva – 20211961
𝑅𝑒 =
1. INTRODUÇÃO
Agitação e mistura são processos cruciais em diversas
áreas da indústria, como química, farmacêutica, alimentícia e de
biotecnologia. O intuito da agitação é movimentar o fluido,
promovendo a homogeneização dos componentes e a transferência
de massa e calor. Enquanto a mistura tem como objetivo combinar
diferentes substâncias, de forma a se obter um produto final
uniforme e homogêneo[1].
Para analisar a agitação e a mistura emprega-se o número
de Reynolds, que relaciona as forças de inércia do fluido com as
forças de viscosidade. Sendo utilizado para distinguir os diferentes
regimes de escoamento, e para se determinar a velocidade de
escoamento necessário para se obter a homogeneização desejada[2].
Outro parâmetro importante é o critério de Zwietering,
usado para se determinar o poder de agitação necessário para se
obter uma mistura homogênea. Esse critério leva em conta a
velocidade de escoamento, a densidade do fluido, a viscosidade e o
diâmetro do agitador[3].
𝜌𝑁𝐷 2
(1)
𝜇
E, para encontrar a constante que depende da
geometria do tanque e do impelidor, empregou-se a
equação 2.
0,45
0,2 0,13 𝑔𝛥𝜌
0,1
𝑁𝑗̇ 𝑠 = 𝑆𝑣 𝑑𝑝 𝑋
[
]
𝐷−0,85
𝜌𝑙
Tabela 2 - Dados experimentais
Re
S
1
Njs
(RPM)
575
3560,9
2
615
3
4
i
8,46
q
(A)
0,3
U
(V)
38,9
P
(W)
11,67
3808,6
9,05
0,5
41,5
20,75
565
3499,0
8,31
0,3
38,6
11,58
1400
8670,0
20,59
0,36
172,7 62,172
Fonte: Autores, 2023
A princípio, escolheu-se 4 impelidores e aferiu a massa
desejada do material particulado em um béquer. Adicionou-se os
sólidos no tanque, que foi preenchido com água até a marca de 1,5
litro. O impelidor foi fixado ao eixo, e fechou-se o sistema. O
agitador foi acionado e a velocidade foi gradualmente aumentada
até atingir a velocidade mínima de suspensão (utilizando o critério
de Zwietering). Após atingir a velocidade mínima de suspensão, foi
registrado o valor encontrado e o multímetro foi utilizado para
medir a corrente e tensão elétrica que alimentam o motor nessa
velocidade.
Com base nos valores da corrente e da tensão, é possível
calcular a potência do motor de rotação, fundamental para uma
análise econômica do processo. Sabe-se, que quanto menor for a
necessidade de energia, melhor será o desempenho do processo,
uma vez que a rotação necessária para a suspensão total dos sólidos
no reator será menor. Além disso, é importante considerar o fator
geométrico (S), que indica a eficiência do processo.
Então, quanto menor for o valor dessa constante, melhor
será o desempenho. À vista disso, constatou-se que o impelidor de
15º foi totalmente ineficiente devido à sua geometria e forma de
escoamento, tornando impossível a suspensão axial no reator.
Contudo, os impelidores 1 e 3 mostraram-se mais eficiente neste
processo.
3.RESULTADOS E DISCUSSÕES
4. CONCLUSÃO
A princípio, observou-se que a inserção das chicanas
impacta diretamente na forma do escoamento, sendo essencial para
extinguir vácuo no líquido e auxiliar na mistura. Posto isto, anotouse na Tabela 1 as informações dos impelidores escolhidos.
Tabela 1 - Caraterísticas dos impelidores.
O experimento foi crucial para visualizar a importância da
implementação de chicanas, bem como, averiguar o critério de
Zwietering. Também, constatou-se que a escolha do impelidor
influencia a mistura, e considera-se o ideal aquele que exige menos
do motor, neste caso, foi o
2.METODOLOGIA
i
Número de pás
D (mm)
Ângulo de ataque (°)
1
2
6.28
45º
2
4
6.28
45º
3
6
6.28
45º
4
4
6.28
15º
5. REFERÊNCIAS
[1] SILVA, R. C., NASCIMENTO, C. A., LOPES, A. A. Estudo
da Agitação e Mistura em Tanques Cilíndricos e Aeroportados.
Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, v. 3, n. 2, p. 385395, 2010.
Fonte: Autores, 2023.
A priori, pesou-se a massa do sólido obtendo 38 gramas,
assim, dividindo pelo contingente de líquido, encontrou-se uma
conversão de 2,59%. Não obstante, utilizou-se a equação 1 para
calcular o número de Reynolds.
2022.2
[2] BIRD, R. B., STEWART, W. E., LIGHTFOOT, E. N.
Fenômenos de Transporte. Editora LTC, 2007.
[3]
EQUI052
FELDER, RICHARD M.; ROUSSEAU, RONALD W.
Principles of Chemical Engineering. 5th ed. Wiley, 2016.
CTEC/UFAL