DIMENSIONAMENTO DE AGITADORES

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE UM AGITADOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CURITIBA 
2017 
 
Universidade Federal do Paraná. 
Engenharia Industrial Madeireira – Elementos Orgânicos de Máquinas 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ. 
 
 
MURILLO EVANGELISTA 
ROBERSON GEMIN E SOUZA 
WILLIAM ALBUQUERQUE FONTOURA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CURITIBA 
2017 
INTRODUÇÃO 
A colagem de madeira é uma prática muito antiga, sendo que hoje em dia 
ocorre praticamente sem contratempos na indústria madeireira e moveleira. Para 
obter uma boa colagem, diversos fatores devem ser observados, como a umidade 
da madeira. O conteúdo de umidade da madeira é um fator muito importante na 
colagem. Adesivos PVA são à base d'água, e curam com a perda de água, à medida 
que ocorre a sua evaporação ou penetração na madeira. Sendo assim, o processo 
de secagem do adesivo fica muito mais lento quando o conteúdo de umidade da 
madeira é muito alto, pois isto retarda o processo de absorção e evaporação da 
água da cola. 
Para manter a qualidade e homogeneidade dos adesivos, em escala 
industrial, quando estocados, é recomendado mante-los em constante agitação. 
Nesse processo entram os agitadores, que movimentam o adesivo para manter sua 
mistura homogenea evitando aglutinações, ou qualquer outro reves que possa afetar 
na qualidade do produto. 
 
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OBJETIVO 
 
OBJETIVO GERAL 
Nosso projeto tem como objetivos o dimensionamento de um sistema de 
agitação para adesivo PVA de baixa a média viscosidade, dimensionar os elementos 
do agitador, escolha do material adequado dos elementos do equipamento. 
 
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DESENVOLVIMENTO 
 
Os agitadores ou misturadores são indicados para operações onde é 
necessário misturar, dissolver, agitar ou homogeneizar qualquer tipo de solução 
líquida, com ou sem a presença de sólidos. Esse processo consiste na 
movimentação de líquidos em tanques por meio de impulsores giratórios. É uma 
operação unitária muito usada em pequenas, médias e grandes industrias. Estes 
equipamentos normalmente são dimensionados especificamente para cada caso, 
podendo ser fornecido com várias faixas de potência, rotação, comprimento de haste 
e tipos e diâmetro de hélices, sendo estasconfigurações especificadas dependendo 
das características do produto agitado. A densidade e a viscosidade do produto que 
será agitado, alem do fator de tipo de agitação (homogeneização, dissolução, 
suspensão de sólidos, etc) influenciam diretamente no dimensionamento do 
equipamento, sendo imprescindível estas informações para um bom e eficiente 
dimensionamento do equipamento. A agitação é qualificada em 03 níveis de 
agitação (suave, médio ou violento) porém não significa que um nível violento de 
agitação seja o indicado ou o melhor para um tipo de aplicação. 
O foco do nosso projeto consite em dimensionar um agitador para um tanque 
de até 1.500 L para agitação de adesivo PVA de média viscosidade. O termo 
agitação refere-se ao movimento induzido de um material em forma determinada, 
geralmente circulatória, dentro de um recipiente. Pode-se agitar uma só substância 
homogênea. No caso, a agitação ocorre por impulsionadores de líquidos, os quais 
utilizam pás, turbinas e hélices para aplicar energia mecânica aos liquidos. Os 
dispositivos são ligados a um eixo que gira num reservatório dimensionado de 
acordo com a necessidade do projeto. 
 
ELEMENTOS NECESSÁRIOS PARA O SISTEMA 
 
Os componentes para a agitação de líquidos são: 
- vaso: fundo arredondado (evita pontos sem mistura); 
 - motor; - redutor de velocidade; 
 - haste ou impulsor; 
 - Placas defletoras (opcional); 
 - termômetro (opcional); - ponto de amostragem. 
 
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Figura 1: Croqui sistema de agitação completo. 
 
O tipo de fluxo criado pelo impulsor depende: 
 - do tipo de impulsor; 
- das características do fluido; 
 - do tamanho e das proporções do tanque; 
- da existência de placas defletoras (chicanas). 
 
No caso do nosso projeto, definimos o fluxo axial como melhor escolha para 
definição dos parametros de agitação. 
O fluxo axial é aquele que geram linhas de fluxo paralelas ao eixo do agitador, 
impulsionando a grande massa líquida contra o fundo do tanque. Selecionamos esse 
fluxo pois ele tem como principais caracteristicas o baixo consumo de potência, a 
grande abrangência devido a sua distribuição geometrica do fluxo dentro do tanque 
e a baixa agressão ao produto. Sendo ele ideal para a agitação de líquidos. Sobre a 
escolha do impulsor ideal, optamos pela escolha de um impulsor de turbina com pás 
retas, levando em consideração que nosso volume de adesivo não é tão elevado, 
isso ajuda a economizar potência e menor custo na execução do projeto. 
 
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DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE AGITAÇÃO 
 
Através de pesquisas em diversos fabricantes, encontramos tamanhos 
padronizados para a necessidade do nosso projeto. Precisamos apenas definir o 
diâmetro do tanque (3 metros) para relacionarmos com medidas já padronizadas por 
McCabe, 2001. 
 
 
Figura 2: Dimensionamento do tanque e seus elementos. 
 
Onde Dt = 1,5 m = H 
Da/Dt = 1/3 => Da = 0,5 m 
J/Dt = 1/12 => J = 0,125 m 
E/Da = 1 => E = 0,5 m 
W/Da = 1/5 => W = 0,1 m 
L/Da = 1/4 => L =0,125 m 
N = 450 RPM 
 
 
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Figura 3: diagrama para escolha do impulsor ideal 
 
No nosso caso, para seleção do impelidor, através de pesquisa no portal da 
Associação Brasileira de Engenharia Quimica a ABEQ, fizemos a seleção do 
impelidor pás retas, o qual suprirá as necessidades do nosso projeto. 
 
TIPO VISCOSIDADE (CPs) ROTAÇÃO TIPICA (RPM) 
POTÊNCIA 
(KW/m³) 
NAVAL < 2.000 300 a 1750 0,2 a 2,25 
PÁS < 10.000 20 a 450 0,75 a 375 
TURBIN
A < 50.000 100 a 500 1 a 150 
 
 
Onde o agitador, no caso a unidade consumidora, precisa receber de forma 
ideal: 
Potencia 
Utilizamos os dados encontrados no site da ABEQ pela faixa de potência, 
combinando com o volume do nosso tanque ( ).r .h V = π 2 
V = 2,65 m³ 
Logo com a potência tabelada: 
750Wx2,65 = 1.987,5 W 
Obtemos para a unidade consumidora o valor de: 
1987,5w/740 = 2,68 CV 
Rotação: N = 450 RPM 
T = P/ɯ = 1987,5/(2x3,1416x450/60) 
T = 42,17 N.m 
 
Com esses valores sabemos a necessidade requerida da nossa unidade 
consumidora, para o restante das seleções precisamos levar em considerações 
perdas. Para proteção do nosso sistema optamos por utilizar fator de serviço da 
ordem leve (fs=1,2). 
P = 1987,5x1,2= 2.385W = 3,22CV 
T = 50,6 N.m 
 
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Para suprir tais necessidades e encontrar elementos comerciais, precisamos 
instalar uma unidade redutora em nosso sistema. Nosso fator de redução ficou 
definido em (i = 1700/450; i = 3,77).Foi selecionado o redutor do modelo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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, pois o mesmo já possui um mancal axial que é exatamente o que 
precisamos. Ele tem redução de até 1:5 ( no nosso caso precisariamos reduzir em 
3,77. O rendimento do redutor é de 0,94. 
 
 
 
Agora para completar o sistema, precisamos selecionar uma unidade motora 
de acordo com as necessidades. Nesse caso, a unidade consumidora requer 3,22 
CV, entretando nossa unidade redutora tem 0,94 de rendimento, com isso 
precisamos de uma unidade motora que nos disponibilize no minimo 3,22/094 = 3,42 
CV de potência. 
 
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Optando por uma unidade motora comercial selecionamos o motor WEG 
W22. Nossa necessidade era de 3,22 CV Selecionamos o motor de 4,0 CV, esse 
mesmo tem rendimento de 0,86. E com isso ele supri tranquilamente a nossa 
necessidade, visto que foram adicionados fatores de serviço para preservar nosso 
sistema. Com isso a potência disponível fica em 3,44 CV. 
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CROQUI UNIDADE MOTORA + REDUTORA 
 
 
 
 
 
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UNIDADE MOTORA 
 
 
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CONCLUSÃO 
Por fim, finalizamos o nosso projeto com nosso preço cotado para montar 
esse sistema de agitação. 
Para unidade motora entramos em contato com o fabricante WEG que nos 
orçou o motor em R$ 1.000,00 
Para unidade redutora orçamos na GEREMIA REDUTORES, que nos orçou 
em R$ 600,00 com fator de redução i = 5 
Para unidade de agitação, contatamos a empresa SEMCO EQUIPAMENTOS 
que nos passou orçamento de R$ 3.400,00 contando com o reservatório de 1.500 L 
e o sistema de agitação completo. 
 
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REFERENCIAS 
 
http://www.semcoequipamentos.com.br/ 
 
http://www.abeq.org.br/ 
 
http://www.henkel-adhesives.com.br/2325.htm?nodeid=8797585703054 
 
http://www.geremiaredutores.com.br/ 
 
https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Motores-El%C3%A9tricos/c/BR_MT 
 
Notas de aula PROFESSOR ALAN SULATO DE ANDRADE 
 
 
 
 
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http://www.semcoequipamentos.com.br/
http://www.abeq.org.br/
http://www.henkel-adhesives.com.br/2325.htm?nodeid=8797585703054
http://www.geremiaredutores.com.br/
https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Motores-El%C3%A9tricos/c/BR_MT