Vantagens do dimensionamento incorreto das hélices em tanques misturadores.
Investir no misturador industrial correto é aumentar a confiabilidade, velocidade e flexibilidade no lugar de volume e custo.
Veja neste artigo uma síntese das principais vantagens de trabalhar com uma hélice devidamente dimensionada.
Um agitador ou misturador bem projetado demonstra sua máxima eficiência quando operando no regime dimensional apropriado. Entretanto, é comum constatar que, em grande parte das fábricas, essa eficiência se mantém consistentemente abaixo dos 90%. Diversos fatores contribuem para esse desempenho aquém do ideal, tais como o ângulo de ataque inadequado das pás, a ausência de balanceamento das aletas e a desproporcionalidade destas, todos elementos cruciais que impactam diretamente na capacidade de homogeneização e dispersão.
No cenário de 2023, marcado pelo rápido crescimento da Indústria 5.0, pautada em uma produção cada vez mais eficiente e personalizada, o investimento em uma hélice adequada torna-se absolutamente imprescindível. Optar pela escolha certa não apenas proporciona o máximo rendimento dos equipamentos, mas também previne o desperdício de matéria-prima, promove a eficiência energética e confere à sua fábrica uma posição mais competitiva e lucrativa.
Os 3 principais problemas encontrados em todos os agitadores industriais fabricados no Brasil são os seguintes:
É crucial destacar que os três principais desafios enfrentados pelos misturadores industriais estão diretamente ligados ao sobre dimensionamento dos vetores (hélices), à baixa capacidade motriz (motor) e à negligência no cálculo da mecânica dos fluidos.
1 – Mau Dimensionamento:
O equipamento muitas vezes é inadequadamente dimensionado desde a fase de fabricação, sendo entregue com hélices excessivamente grandes ou demasiadamente pequenas. Isso compromete a eficácia na dissipação de massa e na completa movimentação dos fluidos. Em grande parte dos casos, eleva a amperagem do motor, resultando no superaquecimento do sistema. Após um certo período, pode levar considerável tempo para atingir as fases ideais de homogeneização.
2 – Velocidade Incorreta:
A velocidade frequentemente se encontra acima ou abaixo da média recomendada para alcançar a melhor fase de aplicação. Muitos equipamentos operam abaixo da capacidade mínima ideal devido a subdimensionamento. A necessidade de ajustes é recorrente para evitar o movimento browniano, equilibrar os fluidos e prevenir problemas como insuflação e áreas de estagnação.
3 – Desconsideração da Mecânica de Fluidos:
Ignorar princípios básicos de engenharia e física resulta frequentemente em agitadores industriais operando com excesso de hertz, cavitando, trepidando, entre outros problemas. É essencial levar em conta a mecânica dos fluidos para garantir um funcionamento eficiente e duradouro do agitador industrial.
Fotos do comportamento linear do fluído em misturador corretamente dimensionado:
Como são fabricados os misturadores no Brasil?
Equipamentos industriais fabricados em nosso país tem poucas vantagens competitivas quando comparados aos fabricados na Alemanha e Espanha.
O segmento de bens de capital no Brasil é subdividido em duas classes. As fábricas familiares e as multinacionais. Dois extremos. A falta de profissionalismo contra o excesso. O mais impressionante é que isso diz respeito a um comportamento recorrente há muitas décadas na indústria no Brasil e que ainda está longe de mudar.
Nos últimos anos a tecnologia evoluiu em níveis jamais vistos, enquanto o comportamento e pensamento dos empresários continuam os mesmos. Investir pouco em atualização e conhecimento, empregar familiares e parentes, além de negligenciar o avanço tecnológico da transformação digital na indústria ainda é um fator real no cenário nacional.
A grande maioria das empresas nacionais de máquinas e equipamentos industriais ainda fabricam e cortam manualmente seus discos e hélices misturadoras. Reutilizam as chapas calandradas (dobradas) que foram usadas para fabricar reatores, tachos e tanques, que já estão com características bem próximas de uma sucata. Cortam em esmerilhadeiras, dobram em morsas de bancadas, um processo assustadoramente defasado e prejudicial para a vida útil de qualquer peça em aço inox 304 ou 316L. Tornando impossível estabilizá-las em virtude da imperfeição na reprodutibilidade do operador.
Quando avaliamos as hélices que são fabricadas por multinacionais, a alta qualidade e exatidão das aletas são os principais elementos de destaque. Cortadas na água, dobradas em plataformas autônomas e estabilizadas com assessoria de inteligência artificial. Tornando impossível encontrar qualquer imperfeição no produto final.
Porém há um lado desfavorável, todas as peças possuem um altíssimo valor agregado ao usuário brasileiro. Nosso país é um dos campeões em tributação, principalmente quanto é tecnologia importada. As melhores hélices e misturadores industriais tem como origem de fabricação a Alemanha e Espanha, e pela nossa legislação, os tributos devem ser pagos no ato do desembaraço. Dessa forma, o importador tem que arcar de uma só vez com o recolhimento de todos os impostos, além de incorporar os custos do seguro, frete marítimo e outras despesas aduaneiras. Ressaltando que a moeda dos dois paises de fabricação ser o Euro. Isso inviabiliza seu alastramento nas fábricas de pequeno e médio porte no Brasil.
Fotos de como são fabricadas algumas hélices misturadoras:
Veja a tecnologia de como são fabricados nossas misturadores industriais.
Principais problemas com hélices mal fabricadas:
Muitos fabricantes de máquinas e equipamentos de produção reclamam da péssima qualidade dos misturadores industriais que são comercializados ultimamente no mercado nacional. Listamos abaixo os principais elementos negativos de trabalhar com hélices mal dimensionadas e fabricadas.
- Minimizam o tempo de vida útil dos discos
- Desgaste prematura dos dentes (aletas)
- Prolonga o tempo de produção
- Acrescentam custos de kWh na energia elétrica
- Aumentam a evaporação e desperdício de matérias primas
- Não agregam benefícios ao processo de homogeneização
- Menor flexibilidade na utilização de matérias primas
- Amplifica a vibração interna do eixo
- Eleva a emissão de ruídos do motor
- Necessitam trabalhar com mais mancais de estabilização
ATENÇÃO: Quando mencionam que ao optar por um equipamento mais econômico, importando da China, a hélice durou menos da metade do tempo programado. Não confirmando a origem e procedência do aço inox.
Fotos das hélices com aletas desproporcionais e desbalanceadas:
Porque acontece o desgaste prematuro dos dentes?
Listamos os 10 principais elementos que aceleram a deterioração das aletas:
- Cortar o aço inox em esmerilhadeira
- Ângulo negativo de corte das pás (aletas)
- Dobrar o aço inox em torno de bancada
- Desproporcionalidade no tamanho das aletas
- Buchas de fixação com excesso de soldas
- Desbalanceamento do eixo central
- Ausência de mancais de estabilização
- Falta de balanceamento de todas as aletas
- Mal dimensionamento do disco no tanque
- Trabalhar com aço inox da família dos austeníticos no lugar dos ferríticos
Fotos de hélices com aletas desgastadas:
Como escolher a hélice ideal para seu processo?
Os misturadores industriais são os responsáveis pela formação direta dos padrões de fluxo interno e comportamento do fluído nos beckers, tanques e reatores. São classificados de acordo com o regime de mistura, sendo seus diâmetros e outras características geométricas responsáveis pelo padrão de escoamento, dinâmica comportamental do fluido e capacidade de solubilizar.
Todo o sistema de agitação emprega discos ou impelidores, tendo eles pás de várias formas e dimensionamentos, que são fixos a um eixo estabilizador. Através dos avanços tecnológicos e leitura avançada do comportamento do fluídos, o formado das pás e a maximização das velocidades de rotação, intensificam muito os fluxos e minimizam significativamente a potência consumida.
Há inúmeros elementos adimensionais relacionados aos sistemas de agitação, dentre os mais relevantes, podemos citar o número de froude, reynolds, bombeamento e potência.
Listamos as 3 principais considerações para determinar a escolha de uma hélice:
Consideração 1:
- Qual a capacidade de armazenamento do tanque misturador?
- Tipo de fluído (material) que será misturado?
- Potência e torque do motor?
- Tipo de fluxo de trabalho?
- Quais as dimensões do tanque (altura x largura)?
- Qual a densidade e viscosidade?
- Qual o RPM de Trabalho
- Há chicanas ou defletores
Consideração 2:
- Altura de líquido no tanque
- Distância entre agitador e fundo do tanque
- Largura dos defletores
- Tipo de impulsor
Consideração 3:
- Diâmetro externo do impulsor
- Altura do agitador
- Largura das pás
- Número de pás
OBS: Deve-se sempre calcular a amperagem gerada pelo motor na atração e a repulsão das partículas para dimensionamento do sistema elétrico.
Fotos do disco dispersor corretamente dimensionado e fabricado:
Qual o tamanho ideal da hélice no tanque?
Existem inúmeros fatores que necessitam serem levados em consideração na hora de dimensionar o tamanho da hélice dentro do tanque. Listamos abaixo os 6 mais importantes:
- RPM de trabalho
- Tamanho das aletas (dentes)
- Distância entre as aletas (dentes)
- Densidade e viscosidade do fluído
- Há chicanas ou defletores
- Potência do Motor
Qual a proporção média do tamanho da hélices:
- O diâmetro do disco deve ser sempre próximo de 1/3, 1/4 e 1/5 do diâmetro interno do tanque.
- A distância do disco ao fundo do tacho deve ser de 1/2 diâmetro do disco ou o próprio diâmetro do disco.
Principais vantagens de usar a hélice corretamente dimensionadas:
Listamos os principais elementos positivos para sua produção na hora de trabalhar com as hélices corretamente dimensionadas:
- Aumenta o tempo de vida útil dos discos
- Evita o desgaste dos dentes (aletas)
- Acelera as reações minimizando o tempo de produção
- Diminui os custos de kWh na energia elétrica
- Minimiza a evaporação e desperdício de matérias primas
- Elimina a vibração interna do eixo
- Com a chapa correta promove suavidade na rotação
- Aumenta a estabilização do tanque
- Dentes simétricos garantem performance linear
- Potencializa a eficiência energética de 5 a 15%
- Não promove cavitação
- Aumenta a segurança em elevadas rotações
- Diminui o espirro de matérias primas
- Minimiza a inserção de ar – insuflação de ar
- Maior taxa de recirculação dentro do tanque
- Trabalha o fluido do núcleo as extremidades do recipiente
- Melhora a solubilização em qualquer densidade e viscosidade
Fotos hélices corretamente dimensionadas:
Você sabe se sua hélice está corretamente dimensionada?
Entre em contato conosco: henrique@sohelices.com.br / Cel/WhatsApp: (11) 94984-2894 (Henrique Linhares – Gerente de Vendas)
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