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Misturando tanques com agitadores: como eles realmente funcionam

O que são tanques de mistura com agitadores

A tanque de mistura com um agitador é um recipiente equipado com um eixo giratório e um impulsor que mistura líquidos, suspende sólidos ou dispersa gás em um lote para atingir um produto uniforme. O agitador é o componente que realmente faz o trabalho de mistura, enquanto o tanque de mistura fornece o volume, a geometria e o suporte estrutural que permite que a mistura aconteça de forma eficiente. Juntos, os dois formam um único sistema e nenhum deles funciona bem sem que o outro corresponda às propriedades do fluido, ao tamanho do lote e ao objetivo do processo.

Como um agitador move o fluido dentro de um tanque de mistura

Um agitador funciona convertendo o movimento rotacional de um motor e caixa de engrenagens em padrões de fluxo de fluido dentro do tanque de mistura. À medida que as pás do impulsor giram, elas empurram o fluido axialmente ao longo do eixo, radialmente para fora em direção à parede do tanque ou em um padrão misto, dependendo do projeto da pá. Esse padrão de fluxo determina se o tanque de mistura é bom para misturar líquidos de baixa viscosidade, manter sólidos pesados ​​em suspensão ou dobrar um fluxo de gás em um lote.

Regimes de fluxo para saber

Os impulsores de fluxo axial conduzem o fluido para baixo em direção à base do tanque e de volta ao longo das paredes, o que é eficaz para mistura e suspensão sólida. Os impulsores de fluxo radial lançam o fluido para fora em direção à parede do tanque e são normalmente escolhidos quando o objetivo do processo é alto cisalhamento ou dispersão de gás. A maioria dos projetos de tanques de mistura industriais usa um desses dois padrões de fluxo ou um impulsor combinado que produz ambos.

Tipos comuns de impulsor usados em um tanque de mistura

A seleção do impulsor é um dos maiores fatores para saber se um tanque de mistura tem um bom desempenho, pois o impulsor errado para a viscosidade do fluido ou objetivo do processo desperdiça energia e produz lotes inconsistentes.

Tipos comuns de impulsores de agitadores e sua função típica dentro de um tanque de mistura
Tipo de impulsor Padrão de Fluxo Mais adequado para
Turbina de Lâmina Inclinada Axial Mistura geral e suspensão sólida
Turbina de lâmina plana Rushton radial Dispersão de gás e mistura de alto cisalhamento
Impulsor de hidrofólio Axial Mistura energeticamente eficiente de grandes lotes
Âncora ou fita helicoidal Fechar autorização Pastas e cremes de alta viscosidade

A geometria e os defletores do tanque afetam a qualidade da mistura

A forma do tanque de mistura muda a forma como o fluido se move tanto quanto o impulsor. A maioria dos tanques de mistura de processo usa um formato cilíndrico com uma base abaulada ou cônica, uma vez que os cantos planos criam zonas mortas onde os sólidos podem assentar fora da suspensão.

Por que os defletores são adicionados

Sem defletores, o fluido dentro de um tanque de mistura tende a girar como uma massa única junto com o impulsor, uma condição chamada turbilhão, que produz um vórtice e muito pouca mistura real. Quatro defletores montados verticalmente contra a parede do tanque, cada um com aproximadamente um décimo do diâmetro do tanque em largura, interrompem essa rotação e redirecionam o fluxo para o centro e a base do recipiente, melhorando drasticamente o tempo de mistura para a mesma velocidade do impulsor e entrada de potência.

Fatores-chave para selecionar a configuração correta do tanque de mistura

A escolha de uma combinação de tanque de mistura e agitador é um exercício de correspondência entre o fluido, o lote e o objetivo do processo, e não uma única fórmula universal.

  • Viscosidade do fluido determina se é necessária uma turbina de alta velocidade ou um impulsor lento e com folga estreita
  • Volume do lote define o diâmetro do tanque e afeta diretamente o diâmetro do impulsor e o comprimento do eixo
  • Conteúdo sólido e tamanho de partícula influenciar se um impulsor de fluxo axial é necessário para suspensão
  • Objetivo do processo como mistura, dispersão, transferência de calor ou controle de reação alteram o tipo e a velocidade do impulsor
  • Materiais de construção incluindo grau ou revestimento de aço inoxidável devem corresponder à compatibilidade química do lote

Onde são usados tanques de mistura com agitadores

Tanques de mistura com agitadores aparecem em quase todas as indústrias de processo que lidam com líquidos, pastas ou suspensões em lotes.

  1. Processamento químico para misturar reagentes e controlar a temperatura da reação
  2. Produção de alimentos e bebidas para molhos, misturas lácteas e bases para bebidas
  3. Fabricação farmacêutica e cosmética de cremes, géis e suspensões
  4. Tratamento de água e esgoto para mistura de coagulantes e mistura de lodo
  5. Produção de tintas, revestimentos e adesivos para dispersão de pigmentos e controle de viscosidade

Mantendo um tanque de mistura funcionando de maneira confiável

A maior parte do tempo de inatividade não planejado em um sistema de tanque de mistura remonta ao eixo, à vedação ou ao rolamento, e não ao próprio corpo do tanque, uma vez que esses são os componentes sob carga mecânica contínua.

Verificações comuns de manutenção do tanque de mistura e o que elas evitam
Ponto de verificação O que isso impede
Alinhamento do eixo Vibração e desgaste prematuro dos rolamentos
Inspeção de vedação Vazamento ou contaminação do produto na penetração do eixo
Desgaste do impulsor Fluxo reduzido e qualidade de lote inconsistente
Condição do óleo da caixa de velocidades Superaquecimento e falha do trem de força

Perguntas frequentes

Qual tamanho de motor um agitador de tanque de mistura precisa

O dimensionamento do motor depende da viscosidade do fluido, do diâmetro do impulsor e da velocidade de mistura alvo, e normalmente é calculado a partir de correlações de números de potência para o impulsor escolhido, em vez de ser escolhido a partir de uma regra geral.

Todos os tanques de mistura precisam de defletores

A maioria dos tanques de mistura verticais com um agitador montado centralmente se beneficia de defletores para evitar turbulência, embora a montagem descentralizada ou em ângulo possa, às vezes, reduzir ou eliminar a necessidade de defletores em recipientes menores.

Um tanque de mistura pode lidar com mistura e suspensão sólida

Sim, um impulsor de fluxo axial de tamanho adequado, como uma turbina de pás inclinadas ou um hidrofólio, muitas vezes pode realizar ambas as tarefas no mesmo tanque de mistura, embora tarefas de suspensão muito exigentes possam exigir um projeto de impulsor dedicado.

Como saber se um tanque de mistura está subdimensionado para o lote

Os sinais incluem mistura incompleta, sólidos sedimentados visíveis na base do tanque após a mistura ou tempo de mistura excessivo necessário para atingir um lote uniforme, todos os quais apontam para incompatibilidade do impulsor ou intensidade insuficiente de agitação do tanque.

De quais materiais os tanques de mistura geralmente são construídos

O aço inoxidável é o material mais comum para tanques de mistura de processo devido à sua resistência à corrosão e facilidade de limpeza, embora o aço carbono com revestimento protetor seja usado em algumas aplicações industriais menos exigentes.

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