Mistura de Sólidos

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Universidade Estadual de Maringá
Departamento de Química – DQI
Disciplina: Introdução as Operações Unitárias – 528/01
Mistura de Sólidos
1. Processo e Equipamentos para Mistura de Sólidos.
A mistura de sólidos é um processo mecânico não muito simples de se realizar, além de ser um processo que consome muita energia também demanda uma moagem dos sólidos para que adquira a granulação necessária para o processo e máxima homogeneidade. É uma operação industrial muito recorrente sendo difícil encontrar setores onde não é indispensável, tendo inúmeras aplicações na indústria, nos setores agrícolas, farmacêuticos e outros. É um processo importante e necessário para que os equipamentos utilizados sejam escolhidos de modo a atender as necessidades requeridas para o processo como por exemplo escala de produção, qualidade da mistura, tempo, custo, granulação do material dentre outros (GOMIDE, 1983).
Os misturadores se constituem basicamente de motor, impelidores, válvula, eixo, redutor de velocidade, termômetro e outros dependendo do processo.
Na mistura de sólidos podem circundar três processos: a mistura convectiva, onde ocorre transferência de grandes grupos de partículas por meio de pás, a mistura ocorre de maneira rápida, mas não ocorre no interior dos blocos então é necessário um tempo maior de mistura. Mistura por difusão que promove o movimento individual das partículas, e a mistura por cisalhamento se dá quando uma camada de material se move sobre outra camada, e há um gradiente na velocidade das diferentes camadas que são formadas, os três mecanismos podem estar presente no processo de mistura ou não, para a mistura convectiva é utilizado um misturador com uma fita em espiral enquanto e um barril pode ser utilizado para mistura de cisalhamento e difusão, os processos podem ser realizados a seco ou com umidade e os equipamentos podem se diferenciar bastante (ISHII, RACT, 2018).
Características de diferentes misturadores de acordo com o livro ‘Operações Unitárias – Operações com Sólidos Granulares’:
‘Existem diversas variedades de equipamentos de acordo com os diferentes objetivos finais, alguns operam por bateladas outros em condições continuas, o misturador mais comum que opera em batelada é o tambor rotativo com chicanas radiais, a carga é feita até a metade da capacidade do tambor e a operação dura de 5 a 20 minutos. O conteúdo é descarregado por uma abertura lateral diretamente sobre um transportador. Deve-se levar em conta a rotação do tambor, que geralmente é 50 a 60% da rotação crítica. O consumo de energia é inferior ao dos misturadores helicoidais de fita de aço. O acionamento pode ser feito por meio de engrenagens ou correias, cujo número depende do tamanho do tambor, da carga e diâmetro das polias, geralmente utilizam-se 2, 5 o u 8 correias. 
Os misturadores de impacto são equipamentos utilizados para sólidos muito finos, os ingredientes, são alimentados continuamente no centro de um disco (20 a 70 cm de diâmetro), girando em alta rotação (1750 a 3500 rpm) no interior de uma carcaça. Podendo esse disco estar disposto na horizontal ou vertical. A mistura é realizada durante o impacto das partículas contra a carcaça. Misturadores desse tipo podem ser utilizados em série, melhorando dessa forma a uniformização. A capacidade do equipamento varia entre 1 e 25 ton/ h, para materiais de fácil escoamento. 
Os misturadores em V são os mais comuns na indústria. É constituído por dois cilindros curtos, unidos pela base formando um ângulo próximo a 90 °, girando em torno de um eixo horizontal. Os comprimentos dos cilindros podem ser diferentes. Estes misturadores operam em bateladas que ocupam a metade do volume total. O tempo de mistura é de 5 a 20 minutos. Com vários V em série obtém- se um misturador em zig-zag, que ao ser ligeiramente inclinado, permite realizar operação contínua.’
‘O misturador de duplo cone é constituído de dois cones unidos pela base maior e que giram em torno de um eixo no plano da base. A carga e a descarga são feitas pelos vértices. As características da mistura devem ser levadas em conta na escolha do equipamento. Podendo ser citados como fatores relevantes: precisão da mistura, reprodução dos resultados, tempo de mistura, tipo de mistura exigida, tendência a segregar, tendência a danificar o produto, tendência a elevar a temperatura, adequação à adição de líquidos, quantidade a ser misturada, processo intermitente ou contínuo, redime de escoamento e outros. Os seguintes aspectos devem ser levados em conta: custo do equipa mento principal, custo do equipamento auxiliar, custo da mão- de- obra e custos operacionais (PALMA E RONCHI, 2010).’
2. Dimensionamento dos Equipamentos (equações de projeto).
O dimensionamento de equipamentos é um conjunto de cálculos feitos para as diferentes operações unitárias que ocorre em um processo, é muito importante pois o bom funcionamento e a eficiência do processo de produção dependem de um bom projeto de equipamentos. De acordo com a PROPEQ: 
‘Dimensionar é determinar, baseado no fluido, qual sua demanda energética, pressão, temperatura, vazão e tempo de operação, entre outros parâmetros. Com isso, é possível planejar as principais características da estrutura, entre elas: altura, largura, diâmetro, acessórios, superfície de contato, espessura do equipamento, medidas preventivas à corrosão, além da escolha do melhor material a ser empregado (como por exemplo, aço inox ou aço carbono).
Cada produção tem suas particularidades e isso deve ser levado em conta, caso contrário, o mal planejamento pode custar gastos desnecessários, gerar riscos de acidentes, desgaste de materiais, prejudicando a qualidade do produto e levando, inclusive, à perda total do equipamento.
Para dar início ao dimensionamento industrial, é primordial um bom conhecimento acerca das operações unitárias do processo em questão, além de noções sobre a termodinâmica relacionada a ele. 
Num segundo momento, é importante ter conhecimento sobre a vazão, a pressão, a velocidade e a temperatura das substâncias que circulam por esse processo. Com essa informação, são calculadas as medidas dos equipamentos que farão parte da rota produtiva em questão, além de determinar o melhor material a ser utilizado na confecção desses.’
Referências
[1] GOMIDE, Reinaldo. Operações Unitárias – Operações com Sólidos Granulares, Vol 1, São Paulo, 1983. p. 216 – 223. 
[2]https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4419402/mod_resource/content/2/MISTURA%202018.pdf#:~:text=1)%20Mistura%20por%20convec%C3%A7%C3%A3o,um%20tempo%20de%20mistura%20maior
[3] PALMA, G. L; JUNIOR-RONCHI, A. Indicadores da qualidade de mistura de sólidos particulados. In: VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Campina Grande, PB, 2010. Atas... VI CNEM, Campina Grande,2010. 
[4] https://propeq.com/post/dimensionamento-processos/