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A Importância Crítica da Velocidade Periférica na Otimização de Sistemas de Mistura

Em sistemas industriais que envolvem a mistura de fluidos em tanques (batches), a eficiência da comunicação entre o tanque e o vetor de mistura é um fator determinante para a qualidade do produto final e o consumo de energia. Um dos parâmetros mais relevantes nesse contexto é a velocidade periférica do impulsor, que exige um cálculo preciso e ajuste otimizado para garantir o desempenho adequado do sistema.

Velocidade Periférica: Definição e Relevância

A velocidade periférica de um impulsor, também conhecida como velocidade tangencial, é a velocidade linear da extremidade da pá do impulsor em relação ao centro de rotação. Ela é diretamente proporcional ao diâmetro do impulsor e à sua velocidade de rotação.

Ajustar a velocidade periférica de forma inadequada pode acarretar diversos problemas, incluindo:

• Desgaste Prematuro: Velocidades periféricas excessivamente altas podem causar desgaste acelerado nas aletas (dentes) do impulsor, resultando em necessidade de manutenção frequente e interrupções na produção.
• Sobrecarga do Motor: A velocidade periférica inadequada pode levar à sobrecarga do motor, comprometendo sua vida útil e aumentando o risco de falhas.
• Consumo Excessivo de Energia: Operar o impulsor em velocidades não otimizadas resulta em maior consumo de energia elétrica, elevando os custos operacionais e impactando a sustentabilidade do processo.

Cálculo e Otimização da Velocidade Periférica

O cálculo da velocidade periférica (Vp) é realizado por meio da seguinte fórmula:

Vp = (π * D * N) / 60

Vantagens do Cálculo de Velocidade Periférica:

O cálculo preciso da velocidade periférica em misturadores industriais oferece diversas vantagens, impactando diretamente na eficiência do processo, na vida útil dos equipamentos e na qualidade do produto final.

Em resumo, o cálculo da velocidade periférica é fundamental para garantir a eficiência, a segurança e a qualidade dos processos de mistura industrial. 

1. Otimização da mistura

• Qualidade da mistura: A velocidade periférica ideal garante a turbulência necessária para uma mistura homogênea, evitando zonas de baixa agitação e a sedimentação de sólidos.
• Tempo de mistura: O cálculo correto permite determinar a velocidade ideal para atingir a homogeneidade desejada no menor tempo possível, otimizando a produção.
• Consumo de energia: A velocidade periférica adequada evita o consumo excessivo de energia, otimizando o uso do motor e reduzindo custos operacionais.

2. Preservação dos equipamentos

• Desgaste: A velocidade periférica inadequada pode causar desgaste prematuro do impulsor, do motor e de outros componentes do misturador, reduzindo sua vida útil e aumentando os custos de manutenção.
• Vibrações: A velocidade incorreta pode gerar vibrações excessivas, danificando o equipamento e causando ruídos incômodos no ambiente de trabalho.
• Sobrecarga do motor: Uma velocidade excessiva pode sobrecarregar o motor, diminuindo sua vida útil e aumentando o risco de falhas.

3. Segurança no trabalho

• Ruído: A velocidade periférica inadequada pode gerar ruídos excessivos, prejudicando a saúde dos trabalhadores e o ambiente de trabalho.
• Vibrações: Vibrações excessivas podem causar fadiga e desconforto aos trabalhadores, além de aumentar o risco de acidentes.

Consequências de Velocidades Inadequadas:

Velocidades inadequadas podem acarretar diversas consequências negativas, tanto para a produção quanto para os equipamentos:

Velocidade Excessiva

• Formação de ar na mistura
• Excesso de calor
• Agitação de baixa qualidade

Velocidade Insuficiente

• Aumento do tempo de mistura
• Formação de sólidos no fundo do tanque

Influência do Tamanho e Posicionamento do Impulsor:

Tamanho inadequado

• Impulsor menor: não gera movimento adequado, causando decantação de sólidos e aumentando o tempo de trabalho.
• Impulsor maior: movimento inadequado e formação de ar na mistura.

Posicionamento inadequado

• Altura inadequada:
  
  • Baixa demais: fluxo reduzido e formação de “mortos” não dispersos.
  • Alta demais: permite a sedimentação de sólidos e introduz ar na mistura.
• Descentralização: compromete a dispersão da mistura.

O que é velocidade periférica?

A velocidade periférica (Vp) é a velocidade linear de um ponto na periferia de um objeto rotativo, como uma polia, engrenagem ou disco. Ela é calculada pela fórmula:

Velocidade ideal para uma boa dispersão?

Uma boa dispersão pode ser conseguida entre 18m/s até 25 m/s.

A fórmula da velocidade periférica:

A fórmula para o cálculo da velocidade periférica (Vp) é:

Onde:

• Vp é a velocidade periférica, geralmente expressa em metros por segundo (m/s).
• π (pi) é uma constante matemática que vale aproximadamente 3,14159.
• D é o diâmetro do impulsor ou rotor, geralmente expresso em metros (m).
• N é a velocidade de rotação do impulsor ou rotor, geralmente expressa em rotações por minuto (rpm).

Ou 

• Vp=Pi X D X (rpm/6000), onde:
• Vp=Velocidade periférica em m/s.
• Pi= 3,1416
• D= Diâmetro do disco dado em cm.
• rpm= velocidade do motor
• 6000= constante

Observações:

• É importante garantir que as unidades de medida estejam consistentes antes de aplicar a fórmula.

A otimização da velocidade periférica envolve a análise de diversos fatores, como:

• Tipo de Fluido: A viscosidade e outras propriedades do fluido influenciam a velocidade ideal para a mistura.
• Geometria do Tanque: As dimensões e o formato do tanque afetam a distribuição do fluxo e a eficiência da mistura.
• Tipo de Impulsor: Diferentes tipos de impulsores possuem características de desempenho distintas, exigindo ajustes específicos na velocidade periférica.
• Requisitos do Processo: As necessidades do processo, como o grau de homogeneização desejado e o tempo de mistura, também influenciam a escolha da velocidade periférica ideal.

Assista video de Velocidade Periférica 

O principal responsável para tornar a sua mistura perfeita de acordo com o que você precisa, é o impulsionador ou rotor. Ele é o vetor encarregado de homogeneizar as matérias primas transformar em um produto.

Para isso, é necessário um impulsor ou rotor específico em sua máquina, que proporcionará uma velocidade periférica característica para otimizar o seu sistema e também economizar o máximo de energia.

O impulsor pode adquirir uma rotação entre 4.000 a 6.000 fpm, com uma velocidade periférica entre 18 a 25 m/s, dependendo do tipo de mistura e o objetivo para com ela.

Assim como todo e qualquer material que trabalha repetitivamente e intensamente, o impulsor também sofre desgastes por impacto hidráulico causado pelo cisalhamento e por uma enorme quantidade de energia.

Outros tipos de aferição de velocidades: 

Velocidade Periférica ou Tangencial – A velocidade tangencial ou periférica tem como característica a mudança de trajetória a cada instante, porém o seu módulo permanece constante. Um exemplo é o movimento circular da Terra em volta do Sol.

Velocidade Angular – A velocidade escalar (ou velocidade linear) descreve a rapidez com que uma partícula percorre determinada trajetória. A velocidade angular descreve a rapidez com que uma partícula percorre determinado ângulo central de uma circunferência.

Unidade de velocidade – Um metro por segundo (m/s ou m s-1 ) é a velocidade de um corpo que, com movimento uniforme, percorre, o comprimento de um metro em 1 segundo.

Unidade de aceleração – Um metro por segundo quadrado (m/s 2 ou m s-2 ) é a aceleração de um corpo, animado de movimento uniformemente variado, cuja velocidade varia, a cada segundo, de 1 m/s.

Unidade de número de ondas – Um metro á potência menos um (m-1 ) é o número de ondas de uma radiação monocromática cujo comprimento de onda é igual a 1 metro.

Unidade de velocidade angular – Um radiano por segundo (rad/s ou rad s-1 ) é a velocidade de um corpo que, com uma rotação uniforme ao redor de um eixo fixo, gira em 1 segundo, 1 radiano.

Unidade de aceleração angular – Um radiano por segundo quadrado (rad/s 2 ou rad s-2 ) é a aceleração angular de um corpo animado de uma rotação uniformemente variada, ao redor de um eixo fixo, cuja velocidade angular, varia de 1 radiano por segundo,em 1 segundo.