Aula 10 Agitação_e_mistura Parte 1

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Agitação e mistura 
Roney- Op. Unitárias 
Fluidomecânica 
 
 
 
 
 
As técnicas de agitação e mistura são 
encontradas em diversos processos industriais, 
principalmente como equipamentos dentro da 
indústria de transformação como: 
Equipamentos destinados à promoção de 
reações químicas, trocadores de calor e de 
massa. 
 
 
Determinados processos dependem do sucesso 
da agitação efetiva e mistura de fluidos. Agitação e 
mistura não são sinônimos. 
• Agitação: Envolve o movimento de uma fase; 
• Mistura: Envolve o movimento de mais de uma 
fase para diminuir a heterogeneidade . 
 
Exemplo: água fria pode ser agitada em um 
recipiente, mas só pode ser misturada se água 
quente ou um sólido em pó for adicionado no 
recipiente. 
 
 
 
Agitação de líquidas e suas Finalidades: 
 
1) Colocar partículas sólidas em suspensão; 
2) Misturar líquidos miscíveis; 
3) Dispersar um gás no interior de um líquido na 
forma de pequenas bolhas; 
4) Dispersar um líquido em outro imiscível para 
formar uma emulsão com pequenas gotas; 
5) Promover a transferência de calor entre o 
líquido e a uma serpentina ou uma parede de um 
trocador de calor. 
 
 
 
 
 
 
Componentes de um tanque de agitação 
Tanque: Trata-se de um reservatório normalmente cilíndrico. Quando 
este reservatório é pressurizado, além da parte cilíndrica, o 
equipamento é dotado de tampos ou calotas. 
Impelidores: Trata-se do acessório responsável por transmitir 
movimento e consequentemente a misturar o fluido. 
Motorredutor: Sistema de acionamento de agitação, usualmente 
composto por um motor (Hidráulico ou elétrico) e um redutor de 
velocidade , de modo a impor a rotação exigida a mistura. 
Castelo: Acessório empregado para suportar o conjunto motorredutor. 
Camisas ou serpentinas: É utilizado para manter a temperatura 
constante na operação. 
Chicanas ou defletores: São acessórios (chapas) utilizados 
internamente no reservatório com intuito de redirecionar o fluxo de 
mistura, eliminando o problema de vórtice. 
Eixo de acionamento: Acessório empregado para suportar e/ou dar 
resistência mecânica ao (s) impelidores, auxiliando na transmissão de 
movimento ao fluido. 
Sustentação: Acessório que suportam o sistema de agitação. 
 
 Configurações típicas de um tanque agitado: 
• H= Altura do líquido no reservatório; 
• T= Diâmetro do tanque; 
• h= Distância entre o impelidor e o fundo do tanque; 
• D= Diâmetro do impelidor; 
• L= Largura da pá do impelidor; 
• W=Altura da pá do impelidor; 
• B=Largura da Chicana; 
• N=Número de rotação do impelidor; 
 
 
 Na agitação existem componentes de 
velocidade axial, radial e tangencial o 
que torna difícil a descrição do movimento 
com equações teóricas. 
Padrões de Fluxo e velocidade do 
fluido 
• Componente Radial: O líquido é direcionado 
para a parede do reservatório. 
Padrões de Fluxo e velocidade do 
fluido 
• Componente Axial: O líquido é direcionado 
para a base do reator. 
• Componente Tangencial: Movimento circular ao eixo 
ao redor do eixo de acionamento. Podendo trazer 
desvantagens, surgimento de vórtices. O uso de chicanas 
aumenta a estabilidade do sistema e minimiza o 
aparecimento de vórtices. 
Impelidores: Principal função é provocar a movimentação do 
fluido. Podem ser classificados como: 
Turbinas: O líquido movimenta em sentido radial e rotacional 
próximo a plano das pás, a movimentação se dá devido a 
energia cinética. 
a) Turbinas de pás 90 graus: Podem ser de 4 ou 6 pás 
usualmente indicada para fluidos viscosos, também tem a 
turbina de Ruston, sendo adequados para agitação de fluidos 
pouco viscosos, dispersão de gases em líquidos e mistura de 
fluidos imiscíveis. 
 
b) Turbinas de pás inclinadas: Fluxo axial devido a 
inclinação das pás em sentido horizontal, utilizados para 
trabalhar com suspensão de sólidos. 
c) Hélices: Provoca bombeamento dentro do tanque, 
acarretando menor tempo de mistura, mais são mais 
sensíveis e mais caros que as pás. Giram de 400 a 1750 
rpm e a rotação depende do tamanho da hélice. As 
componente de velocidades geradas por um impulsor de 
hélice são principalmente axiais e rotacionais. 
d) Impelidor tipo espiral dupla ou hélice ribon: 
Utilizados para fluidos de alta viscosidade, tanto 
Newtonianos com não Newtonianos, muito utilizada na 
indústria alimentícia. Opera com alta relação entre o 
diâmetro do impelidor em relação ao diâmetro do tanque 
(0,90 e 0,95 D/T). 
e) Impelidor tipo âncora: Provoca fluxo tangencial e 
normalmente utiliza raspadores, usado para fluidos 
consistente. Indicado para fluidos de alta consistências. 
O número de Potência de agitação (Npo): Representa 
o efeito de atrito em decorrência do nível de agitação do 
fluido e das características construtivas do tanque de 
agitação. É obtido pelo Diagrama de Moddy, o número de 
potencia é obtido em Função do Número de Reynolds. É 
proporcional a razão da força de arraste de arraste 
atuada no agitador e a força de inércia. 
 
Cálculo da Potência Útil: WU= Npo ρN3D5 
 
N= Número de rotação do impelidor 
D=Diâmetro do impelidor 
v= Viscosidade 
ρ= Massa específica 
Npo = núm. De potência 
 
Cálculo do Re: Re= ρND2/v 
 
 
Diagrama de Moddy 
 
O número de Reynolds representa a relação entre as forças e 
forças viscosas. A potência consumida na mistura é menor em 
sistemas desprovido de chicanas, contudo o desempenho do 
sistema é inferior à configuração com uso de chicanas, 
considerando para número de Reynolds elevados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo aplicado.