Muito se discute no meio industrial sobre formas de se mensurar a intensidade de agitação requerida em um determinado processo. Diversas metodologias foram desenvolvidas e utilizadas ao longo dos anos com objetivo de se tentar classificar a intensidade da movimentação de fluido necessária para um determinado processo, algumas destas não mais utilizadas atualmente, mas que no entanto, ainda geram muita confusão e comparações equivocadas, a seguir vamos falar um pouco sobre algumas das metodologias, afim de, esclarece-las melhor:

Classificação de intensidade por “Nível de agitação”:

            Este parâmetro correlaciona a velocidade média do fluido interna ao reator com uma escala de 1 a 10, sendo 1 para pouca movimentação, baixas velocidades ou ainda agitação leve, e automaticamente 10 para agitação extraforte ou violenta, onde, em teoria dentro desta escala pode-se enquadrar a maioria das aplicações industriais.

            Este método baseia-se em cálculos empíricos correlacionando a vazão gerada pelo impelidor e consequentemente a velocidade média do fluído interna ao vaso e então classificando-a em uma escala de velocidades entre 1,8 a 18 m/minuto, conforme tabela figur

Nível_Agitação

Para demonstrar visualmente os diferentes níveis de agitação foram utilizados as simulações fluidodinâmicas na figura 2, com características físico-químicas equivalentes à da água, mantidas as relações geométricas e apenas alterado a rotação do impelidor, observe:

Nivel_agitação_cfd

Abaixo uma simulação sendo feita em um tanque de testes padrão com a visão da movimentação superficial, mas calculados os níveis de agitação equivalentes através de procedimento empírico (link para vídeo do youtube):

Vídeo nível de agitação – Movimentação superficial – Youtube

           Concluindo, este método de classificação é muito eficiente e tem proporcionado bons resultados para equiparação da intensidade de agitação entre reatores de geometrias diferentes, no entanto, devem ser utilizadas com muito critério pelo usuário, que deve ter em mente que nem sempre maior nível de agitação proporciona vantagens de processo, bem como o inverso também pode gerar elevado tempo de processo. “O melhor sistema de agitação é o que atinge com maior precisão o nível requerido para um bom tempo de mistura.”

Classificação de intensidade pelo bombeamento e número de renovações             

            O número de renovações nada mais é do que o volume bombeado pelos impelidores em um determinado tempo dividido pelo volume de fluido dentro do tanque. Este parâmetro geralmente é adotado e referenciado em minuto ou hora, no entanto, pode ser utilizado para efeito de comparação entre sistemas de agitação que serão aplicados em um mesmo tanque, ou seja, para um mesmo volume de tanque onde já se identificou o número de renovações ideais pode-se associar a outro agitador dimensionado em teoria para essa mesma taxa de renovação. No entanto um erro muito comum é utilizar este método para comparação de tanques de volumes ou geometrias diferentes, nota-se a partir de testes que a taxa de renovação para um mesmo nível de agitação é reduzida na mesma proporção do aumento do volume, portanto é equivocado o uso desta metodologia para comparação entre tanques de diferentes volumes. ​​

​           Por exemplo: Vamos comparar três tanques de volumes diferentes, mas relações geométricas idênticas, trabalhando com a mesma velocidade periférica nos impelidores, mesmo nível de agitação, ou seja, em torno de 5,0, observem como ficam os dados de bombeamento e renovações:​​

Bombeamento

O primeiro tanque tem diâmetro de 1,0 metro, o segundo possui 3,0 metros e o terceiro 8,0 metros, observem que todas as relações geométricas foram mantidas e veja a diferença de bombeamento e renovações para os mesmos níveis de agitação. Essa diferença entre o número de renovações requeridos é existente porque a velocidade interna relacionada ao nível de agitação requerido foi mantida. A tentativa de se obter os mesmos números de renovações para tanques de diferentes volumes pode ser catastrófica e não representar a realidade dos resultados.

                Veja a tabela abaixo se equiparados os mesmos números de renovações existentes no tanque de 24,8m³ para os tanques de 0,92m³ e 470m³, observe como os resultados de potência consumida e nível de agitação ficam distorcidos, teríamos muito pouca agitação no tanque de 0,92m³ e excessiva agitação e até mesmo desnecessária no tanque de 470m³, portanto os resultados obtidos não representariam a realidade e seriam até mesmo inviáveis em termos técnicos no tanque de 470m³.

bombeamento_errado

Classificação da intensidade por parâmetro visual de “movimentação superficial”:

            A classificação da intensidade de agitação pelo parâmetro visual da movimentação superficial é um método muito subjetivo e sujeito a erros de interpretação. Pode-se por exemplo ter tanques de mesmo volume e mesmas condições de velocidade média na região do impelidor, mas devido a diferentes relações geométricas entre o diâmetro e a altura, apresentarem resultados para a movimentação superficial muito diferentes. Outro fato muito comum e mal interpretado é relacionar a formação de vórtice com intensidade de agitação, o que em geral é um total equivoco e na maioria dos casos gera muitos prejuízos, no entanto este assunto será tratado com mais detalhes em outro artigo. ​​​

Classificação de intensidade pela relação entre “potência/volume”:

       A classificação da intensidade de agitação através da potência/volume (kW/m³) nada mais é do que a potência elétrica consumida pelo motor do sistema de agitação, dividida pelo volume de fluido existente no tanque. Através de uma escala de valores que variam entre 0,1 a 4 kW/m³, a intensidade da agitação é classificada entre os níveis; baixo, moderado, alto e vigoroso. Veja abaixo a tabela segundo (Harnby, 1992) extraída do livro “Agitação e mistura na indústria”.

tabela_Pot_vol

           No entanto, com o desenvolvimento de impelidores de alta performance e baixo consumo de potência, bem como com a obtenção de uma melhor compreensão sobre os fatores que interferem diretamente na intensidade de agitação, foi detectado que esta forma de classificação não representa fielmente a realidade ou não se encaixa de maneira adequada em todos os tipos de impelidores e aplicações.  

     Vamos demonstrar abaixo através de uma comparação simples entre dois reatores, o quanto pode ser equivocado usar este tipo de metodologia. Observe que os reatores possuem as mesmas características geométricas e mesmo fluído (Água). Veja que a única diferença entre eles é o diâmetro do impelidor utilizado e respectiva rotação de trabalho. Observe que as velocidades e o nível de agitação são idênticos em teoria, ou seja, estão em torno de 15,6 m/minuto e, portanto, nível 8,7 em uma escala de 0 a 10. 

          Agora observe as potências consumidas, veja a diferença entre elas, caso utilizada a tabela acima para classificar a intensidade de agitação, apesar de ambos estarem idênticos em termos de velocidade, o reator com menor potência instalada seria classificado como agitação moderada, o que não seria a verdade pois ambos possuem o mesmo nível de agitação.           

Pot_Vol_dif

Classificação de intensidade pelo “Torque/Volume”:

          A classificação da intensidade de agitação através do Torque/Volume (Nm/m³), relaciona-se ao esforço transmitido pelo eixo do agitador ao fluído e então dividido pelo volume útil do tanque. Esta relação tem sido pouco utilizada na classificação de intensidade, mas pode ser muito útil como parâmetro de comparação entre sistemas de agitação similares quando utilizado nos processos de scale-up.