Apresentação deivid

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Agitação e mistura
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Compreendimento teórico, dimensionamento e construção de um tanque de agitação caseiro
Professor: Deivid Figueiroa
Autores: Daísy Jamille Alves Amador
 José Tercio de Assis Oliveira 
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Sumário 
1. Introdução
2. Objetivo
3. Metodologia
4. Revisão bibliográfica
 4.1 Caracterização qualitativa da operação por três fases
 4.2 Classificação das misturas
 4.3 Propriedades que influenciam na mistura
 4.4 Mistura de sólidos
 4.5 Misturadores de pastas
 4.6 Mistura de líquidos miscíveis
 4.7 Mistura de líquidos miscíveis 
 4.8 Características de um tanque agitador
 4.9 Tipos de agitadores ou impelidores.
 4.10 Escoamento do fluido
 4.11 Tipo de agitação
 4.12 Fatores que interfere na mistura
 4.13 Impulsionadores de líquidos
 4.14 Padrões de escoamento de acordo com a velocidade do líquido:
 4.15 Modelos e características dos impulsionadores de líquidos
 
 
 
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 4.16 Modelos e características dos impulsionadores de líquidos:
 4.17 Modelos e características dos impulsionadores de líquidos:
 4.15 Dificultores
 4.16 Dimensionamento de um sistema de agitação
 4.17 Variáveis do projeto 
 4.18 Analise de processo através de números adimensionais
 4.19 Escolha do tipo de agitador 
5. Resultados e discussão
 5.1passo: dados coletados
 5.2passo: medir o diâmetro e altura do tanque;
 5.3 passo: Calcular de acordo com as formulas de McCabe cada dimensão
6. Experimento
 6.1 Materiais 
7.Dicas
 7.1 Dicas de onde pode-se encontrar este procedimento
8. Considerações finais 
 Referencial bibliográfico 
1. Introdução
 A agitação, por si só, refere-se à movimentação de uma determinada fase, usualmente, líquida em tanques por meio de impulsores giratórios, as técnicas de agitação e mistura são encontradas em diversos processos de industrias de transformação, para promover:
Reações químicas;
Trocadores; 
Dissolução de ácidos e base; 
Dispersão de gases; 
Extração e retenção de produto em processamento. 
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2. Objetivo
 O objetivo desta prática foi determinar as relações geométricas do sistema de agitação e o dimensionamento do tanque. Como também observar a forma de mistura no experimento. 
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3. Metodologia 
 Consiste de um estado de revisão bibliográfica feito a partir de livros, artigos científicos e de websites, com a análise e captação de partes importantes na construção do trabalho.
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4. Revisão bibliográfica
4.1 Caracterização qualitativa da operação por três fases: 
 - Mistura: Operação mecânica que aumenta a homogeneidade do fluido, que podem ser miscíveis ou não, através da eliminação do gradiente de concentração, as propriedades que vão influenciar:
 
- Homogeneização: É uma movimentação branda que visa uniformizar líquidos miscíveis para se conseguir uniformidade no sistema. 
- Agitação: É uma operação mais completa que as anteriores, refere-se à movimentação de intensa induzida de um material em forma determinada por meio de impulsores giratórios em um recipiente.
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4.2 Classificação das misturas
- Homogênea: gás- gás, liquido- líquido (miscível);
- Heterogênea: sólido – liquido.
4.3 Propriedades que influenciam na mistura
 As propriedades mais importantes dos materiais, que podem influenciar na facilidade da mistura para fluidos e sólidos são:
- Fluidos: Viscosidade, massa especifica, relação entra as massas especificas e miscibilidade;
- Sólidos: Finura, massa especifica, relação entre as massas especificas, forma e aderência.
4. Revisão bibliográfica
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4.4 Mistura de sólidos
 Empregam o princípio da elevação e queda das partículas, que caem distribuindo-se aleatoriamente. Alguns tipos de misturadores para pós secos.
4. Revisão bibliográfica
Imagem 1: Misturador duplo cone 
Fonte: Google
Imagem 2: Misturador rotativo
Fonte: Google
Imagem 3: Cônicos de parafusos ou fita
Fonte: Google
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4.5 Misturadores de pastas
 Utilizam dois eixos com pás ou dispositivos para arrastar a massa, desenvolvem tensões elevadas, necessitando de paredes firmes. Alguns tipos desses misturadores são: 
4. Revisão bibliográfica
Imagem 4: Misturadores sigma.
Fonte: Google
Imagem 5: Misturadores planetários.
Fonte: Google
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4.6 Mistura de líquidos miscíveis
 Se o escoamento for turbulento a mistura é bem rápida. O agitador produz correntes de altas velocidades e o fluido é misturado melhor próximo ao agitador devido a alta turbulência Os componentes para agitação de líquidos são:
- Dificultores
-Vaso: fundo arredondado (evita ponto sem mistura)
- Motor
- Haste 
- Redutor de velocidade
4. Revisão bibliográfica
Imagem 6: Tanque para líquidos. 
Fonte: Google.
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4. Revisão bibliográfica 
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4.7 Escoamento do fluido
 O tipo de escoamento depende:
- Do tipo de lâmina utilizada;
- Do tamanho do tanque; 
- Das características do fluido;
- Do impulsor utilizado;
Dos dificultadores.
4.8 Características de um tanque agitador
 A principal função dos tanques agitadores são de promover a agitação ou mistura de meios monofásicos (meio liquido), bifásicos (liquido e sólido) ou trifásicos (meios líquidos, sólidos e gasosos). O tanque é composto pelos seguintes acessórios:
4. Revisão bibliográfica
Imagem 7: Representação de um tanque agitador.
Fonte: Google
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 O sistema de um tanque de agitação com as seguintes configuração presente na tabela e em seguida ilustrado na figura 2. 
4. Revisão bibliográfica
 
Tabela 1: Leitura de dados.
Imagem 8: características de um tanque. Fonte: Google
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4.9 Tipos de agitadores ou impelidores.
 
 O tanque agitador contém um ou mais impelidores, também conhecidos como impulsores ou misturadores, sua principal função é provocar a movimentação do fluido, proporcionar a mistura desejada, há diversos modos de classificação de impelidores, destacando-se por tipo de padrão de fluxo. 
4. Revisão bibliográfica
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Imagem 9: tipos de impelidores 
Fonte: Google
4.10 Tipo de agitação
- Leve: Mistura completa do fluido de maneira suave, mistura de fluidos miscíveis até homogeneizar com densidade menor que 0,1 e mistura uniforme, sendo a viscosidade de um, menor de 100 vezes que o outro. 
- Média: Comum em processos industriais, mistura de fluidos miscíveis com diferença de viscosidade menor de 0,6, auxilia no aquecimento ou resfriamento de misturas. 
- Forte: requer altas velocidades, produz superfícies turbulentas em fluidos de baixas viscosidade. Mistura até uniformizar quando a diferença de densidade é menor que 1,0 e utiliza-se quando o tempo de mistura é crítico.
4. Revisão bibliográfica
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4.11 Fatores que interfere na mistura
- Densidade do pó
- Proporção dos diferentes componentes.
- Tamanho relativo das partículas sólidas.
A eficiência do misturador
4.12 Impulsionadores de líquidos
 Utilizam pás, turbinas e hélices para aplicar energia mecânica aos líquidos;
 Os dispositivos são ligados a um eixo que gira em um reservatório; 
 O rendimento dos impulsores dependem da criação de correntes que atinjam todos os pontos do reservatório, com turbulência;
 A ação de mistura ocorre em regiões afastadas do impulsor, onde ocorre a misturarão de correntes.
4. Revisão bibliográfica
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4.13 Padrões de escoamento de acordo com a velocidade do líquido: 
4. Revisão bibliográfica
Imagem 10:Tipos de fluxos.
 Fonte: Google
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 4.14 Modelos e características dos impulsionadores de líquidos:
- Hélices: Utilizadas geralmente para agitação de fluidos de baixa viscosidade, com maior circulação que uma turbina. Uso: Suspensão de sólidos, mistura de fluidos miscíveis. 
4. Revisão bibliográfica
Imagem 11:Tipos de hélices. 
 Fonte: Google
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 4.15 Modelos e características dos impulsionadores de líquidos:
- Turbinas: Podem apresentar escoamento radial, alta tensão de cisalhamento naspontas do impulsor e escoamento axial nas pás inclinada. São úteis para suspensão de sólidos, para agitação de fluidos viscosos, poucos viscosos, dispersão de gases e líquidos. 
4. Revisão bibliográfica
Imagem 12:Tipos de turbinas.
 Fonte: Google
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 4.16 Modelos e características dos impulsionadores de líquidos:
- Pás: Velocidade de rotação baixa, utilizada para misturas de fluidos muito consistentes. 
4. Revisão bibliográfica
Imagem 13:Tipos de pás.
 Fonte: Google
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 4.17 Vórtice
 Produzido pela ação da força centrifuga que age no líquido em rotação, devido à componente tangencial da velocidade do fluido. Geralmente ocorre para líquidos de baixa viscosidade, com agitação central. Existe maneiras de evitar o vórtice elas são:
 Descentralizar o agitador;
 Usar dificultadores (chicanas);
 Inclinar o agitador 15° em relação ao centro do tanque;
 Colocar o agitador na horizontal. 
 Chicanas (inibidores de vórtice): São tiras perpendiculares à parede do tanque, geralmente quatro tiras são suficientes para interferir no fluxo rotacional sem interferir no fluxo radial ou axial.
4. Revisão bibliográfica
Imagem14: Exemplo de vórtice do experimento
 Fonte: Daísy
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4.18 Dificultores
 São geralmente utilizados 4 dificultadores com largura 1/ 10 do diâmetro do tanque para soluções de baixa viscosidade. E afastados de ½ de largura, afim de evitar acumulo de sólidos atrás das lâminas. 
a)Próximo à parede: são para líquidos de baixa viscosidade;
b) Afastados da parede: líquidos de viscosidade moderada;
c) Afastados e inclinados: para líquidos de alta viscosidade. 
4. Revisão bibliográfica
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4.19 Dimensionamento de um sistema de agitação
 O tanque agitador consiste em um tanque cilíndrico, com uma ou mais impelidores, motor e chicanas. Outros tem serpentinas ou camisas para promover a troca térmica, o sistema abordado foi de um tanque padrão de agitação.
4. Revisão bibliográfica
Imagem15: Tanque padrão
Fonte: Google. 
Tabela 2: leituras da imagem.
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4.20 Dimensionamento de um sistema de agitação
 A escolha do tipo de tanque a ser utilizado, optou-se por um tanque cilíndrico utilizando as configurações recomendadas por McCabe: 
a) Diâmetro do impelidor: Da = (1/3).Dt 
b) Altura do impelidor em relação à base do vaso: E = Da 
c) Nível do líquido: H = Dt 
d) Número de dificultores (chicanas): 4. 
e) Largura dos dificultores: J = (1/12).Dt 
f) Caso o nível do líquido seja maior que 1,25 Dt usar mais impelidores. 
g) A distância ótima entre os impelidores fica entre 1 - 1,5 Da.
 
4. Revisão bibliográfica
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4.21 Variáveis do projeto 
Propriedade do fluido:
 Equação 1: viscosidade 
µ = viscosidade
р= densidade
ϭ= tensão superficial 
κ= condutividade térmica 
Cp = calor especifico 
N= velocidade de rotação 
4. Revisão bibliográfica
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4.22 Analise de processo através de números adimensionais
- Número de bombeamento: o volume escoado por áreas do impelidor e por tempo, com a velocidade de rotação e tamanho do impelidor correlaciona este bombeamento, a taxa de circulação em tanques de agitação é definida como o volume do fluido deslocado por um rotor de unidade de tempo. 
- Número de Froude (NFR): este inclui as forças gravitacionais e é usada para considerar os efeitos da superfície livre. Correlacionam RE e PO em sistemas sem chicanas. 
4. Revisão bibliográfica
Gráfico 1: características de mistura em regimes 
Fonte: Google.
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4.23 Escolha do tipo de agitador 
Newtoniano: identifica-se por ter sua viscosidade constante independentemente da velocidade de cisalhamento a qual está submetido. Isto se justifica pelo fato destes líquidos se apresentarem em camadas, sendo que uma desliza sobre as outras assim como um baralho de cartas de superfícies lisas jogado sobre uma mesa áspera. 
-Não newtoniano não tem sua viscosidade constante, dependendo está diretamente da velocidade de cisalhamento que é aplicada sobre ele. Quanto maior está velocidade, maior será a viscosidade. 
4.24 Forças que atuam no processo e mecanismo de mistura
 As forças que atuam no processo:
- Inercias e de aceleração
- Gravitacionais 
 
4. Revisão bibliográfica
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Mecanismos de mistura:
- Convecção
- Difusão
- Mistura pneumática
- Impacto 
5. Resultados e discussão 
 Com base no método de McCabe para um tanque de agitação e mistura obtivemos os seguintes cálculos: 
Imagem 16: modelo matemático de McCabe. 
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5. Resultados e discussão 
Tabela 3: dados do experimento 
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5. Resultados e discussão 
5.3 passo: Calcular de acordo com as formulas de McCabe cada dimensão. 
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5. Resultados e discussão 
Imagem 17: Esquema do tanque do experimento.
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6. Experimento
6.1 Materiais 
Tabela 4: Materiais utilizados 
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7.Dicas
7.1 Dicas de onde pode-se encontrar este procedimento
- Fabrica Tambaú
- Vitamassa
- Agimax
- Industriais têxteis
- Industrias de bebidas ou cosméticos
- Industrias de cimento
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8. Considerações finais 
 Para que houvesse a construção do tanque de agitação, foi necessário a realização de cálculos onde estes dimensionavam a montagem do mesmo. Com base no valores obtidos pode-se construir um modelo caseiro onde demostrasse a funcionalidade do processo de mistura, o experimento foi simples montar e compreender. O resultado não foi obtido com 100% de satisfação, pois a haste do processor não ficou totalmente estabilizada, porém o objetivo de demostrar a agitação foi concluída. 
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Referencial bibliográfico 
 Celso Fernandes Joaquim Jr .Agitação E Mistura Na Indústri. Ltc - Grupo Gen 44, 2005- 2008.
 C. J. Hoogendoorn and A. P. den Hartog. Modelos de agitadores.Chem. Eng. Sci. 22, 1689-1699. 1967 
Disponível em:< http://pt.slideshare.net/Aliffjc/agitao-e-mistura2, acessado 12/10/2016; 16h20>
Disponível em:http://www.biologica.eng.uminho.pt/CEA/downloads/CEA_aula04.pdf, acessado em 12/10/2016; 16h24
 W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriot, 1993.Operações unitárias, 3ª edição, McGraw-Hill.
C.J. Geankoplis, 1993. Processos industriais, 3ª edição, Prentice-Hall
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