1. Quais são os principais fatores de correção em projeto de sistemas de agitação. Explique-os.

Passo 1

O enunciado pede para listar e explicar os principais fatores de correção no projeto de sistemas de agitação. O conteúdo envolve semelhança hidrodinâmica (números adimensionais), geometria do agitador e do tanque, condições de instalação e características do fluido. Vamos definir cada fator e mostrar como ele altera o desempenho de um agitador.

Passo 2

Fator de Reynolds e correção de potência: para agitação define-se o número de potência
\mathrm{Np}=\frac{P}{\rho\,N^{3}\,D^{5}}
onde P é a potência, \rho a densidade, N a rotação e D o diâmetro do impelidor. Em regime turbulento \mathrm{Np}\approx\mathrm{constante}, mas em regime laminar (baixo número de Reynolds
\mathrm{Re}=\frac{\rho\,N\,D^{2}}{\mu}) o valor de \mathrm{Np} cresce conforme \mathrm{Re}^{-1}. Logo, em fluido viscoso ou baixas rotações usa-se um fator de correção Y=\mathrm{Np}/\mathrm{Np}_\infty para ajustar a potência prevista.

Passo 3

Fator geométrico de tanque e impelidor: a relação entre diâmetros
\tfrac{D}{T} (impelidor sobre diâmetro do tanque) e a presença de bafles alteram o fluxo e a potência.
  • Se \tfrac{D}{T} muda, o campo de velocidades e o espalhamento do fluido mudam: impelidor maior dá mais fluxo mas consome mais potência.
  • Bafles (largura típica \approx 0{,}1\,D) evitam vórtice e aumentam \mathrm{Np} em cerca de 10 30 %. Em projeto é preciso multiplicar a potência calculada sem bafles por um fator de correção dos bafles.

Passo 4

Fator de montagem do impelidor: a altura de imersão C (distância do impelidor ao fundo) e o uso de múltiplos impelidores influenciam a homogeneização.
  • Altura típica C\approx\tfrac{T}{3} \tfrac{T}{4}: acima disso diminui recirculação junto ao fundo.
  • Dois ou mais impelidores (espaçamento \approx D) são usados em tanques altos ( H/T>1{,}5). Cada impelidor adicional corrige o fluxo vertical e aumenta a potência total.

Passo 5

Fator de escala (scale-up): ao aumentar do piloto para escala industrial mantém-se semelhança geométrica ( D/T, bafles, impelidores múltiplos) e semelhança dinâmica. Duas estratégias comuns:
1. manter número de Reynolds constante (igualar \mathrm{Re}),
2. manter potência por volume constante ( P/V constante),
3. manter velocidade de ponta constante ( N\,D constante).
Cada escolha exige corrigir N ou P segundo a lei de semelhança adotada.

Passo 6

Fator de comportamento do fluido não-Newtoniano: se o fluido for tixotrópico, viscoelástico ou com comportamento de potência, a viscosidade aparente varia com a taxa de cisalhamento. Usa-se modelos (Power-law, Bingham) e define-se um número de Reynolds efetivo \mathrm{Re}_\text{efetivo}=\frac{\rho\,N^{2-n}\,D^{n+2}}{K} (para fluido de potência K, índice n). A potência prevista sofre correção pela curva \mathrm{Np}(\mathrm{Re}_\text{efetivo}).

Resposta

Principais fatores de correção em projeto de agitação:
1. Correção por número de Reynolds e viscosidade (fator Y).
2. Fator geométrico (relação D/T e presença de bafles).
3. Fator de montagem (imersão do impelidor e múltiplos impelidores).
4. Fator de escala (manutenção de semelhança – \mathrm{Re}, P/V ou N\,D).
5. Fator reológico para fluidos não-Newtonianos (uso de \mathrm{Re}_\text{efetivo} e curva \mathrm{Np}).

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