- Descreva os componentes e características de um tanque agitado.
Passo 1
O enunciado pede para descrever os componentes e as características de um tanque agitado. Este tópico pertence à área de operações unitárias em processos químicos (mistura e agitação). Para resolver, precisamos listar as partes que compõem o sistema de agitação e explicar as propriedades de projeto e operação (hélices, baffles, regimes de escoamento, potência, transferência de massa, etc.).
Passo 2
Identificamos os componentes principais de um tanque agitado:
- o vaso (ou recipiente) propriamente dito;
- o agitador (impelidor) com suas lâminas;
- o motor e o sistema de transmissão (eixo e redutor);
- os baffles (calços internos para evitar vórtices);
- o selo mecânico ou vedação do eixo;
- sistemas de instrumentação (termômetro, densímetro, torquímetro).
Passo 3
Descrevemos cada componente e sua função:
- Vaso: geralmente cilíndrico com fundo curvo ou chato, feito de aço inox ou material compatível com o fluido;
- Agitador: hélice axial, hélice radial, turbina ou pás inclinadas, dimensionado pelo diâmetro
em relação ao diâmetro do tanque (tipicamente a ); - Motor e transmissão: fornecem velocidade de rotação
controlada (rpm), com redutor para ajustar torque; - Baffles: quatro chapas verticais fixas, espaçadas para interromper o fluxo helicoidal e melhorar a homogeneização;
- Selo mecânico: evita vazamentos no eixo, mantendo o jarro fechado em pressão ou vácuo;
- Instrumentos: medem temperatura, carga de torque e, às vezes, pH ou condutividade para avaliar a mistura.
Passo 4
Apresentamos as características de operação e desempenho:
- Regime de escoamento determinado pelo número de Reynolds de mistura
, distinguindo misturas laminar ( ), de transição e turbulenta ( ); - Potência consumida
, dada pela correlação
onde
é o número de potência (depende do tipo de impelidor);
- Eficiência de mistura avaliada pelo tempo característico de homogeneização e pelo número de dispersão de fase;
- Transferência de massa e calor favorecidas pela turbulência e recirculação; coeficientes de transferência dependem de
(potência por volume).
Passo 5
Conectamos as escolhas de projeto às características de operação:
- A seleção do tipo de agitador (axial versus radial) depende do objetivo: circulação intensa ou dispersão de gás/líquido;
- A presença de baffles é fundamental para máxima eficiência de mistura, pois inibe vórtices e melhora o coeficiente de transferência;
- O dimensionamento de
, e visa obter o regime de mistura desejado e atender restrições de consumo de energia e efeitos de cisalhamento.
Resposta
Componentes principais:
- Vaso cilíndrico (fundos curvos ou chatos);
- Agitador (hélice axial, radial ou turbina) com diâmetro
; - Motor com redutor, eixo rotativo e selo mecânico;
- Baffles internos (geralmente quatro);
- Instrumentação (sensores de temperatura, torque, pH etc.).
Características de projeto e operação:
- Razão
entre e ; - Número de Reynolds de mistura
(laminar a turbulento); - Potência
e potência específica ; - Presença de baffles para evitar vórtices;
- Coeficientes de transferência de massa e calor proporcionais à turbulência e ao consumo de energia.