Potência

Biorreatores agitados mecanicamente

1. Wattímetro de efeito Hall

Princípio de funcionamento

Geração de um campo elétrico durante a passagem de uma corrente num condutor submetido a um campo magnético

Mede no motor o total de energia elétrica consumida pelo agitador

Esquema básico de um instrumento eletrodinâmico.

Esquema básico de ligação de um wattímetro.

Imagem de um medidor de tensão ótico.

2. Medidor de tensão ótico

Outra forma de se estimar a potência (P) transmitida é por cálculo:

P = MN.2π.N

Onde:MN corresponde ao torque no eixoN é à velocidade de rotação da turbina

3. Cálculo a partir do torque e da velocidade do eixo

• Sensor elétrico de grande versatilidade e precisão• Empregado na extensometria, técnica para análise

experimental das tensões e deformações em estruturas mecânicas e de alvenaria

• Trata-se de um sensor elétrico cujo princípio de funcionamento é a variação da resistência do material quando é submetido a uma deformação

• Consta essencialmente de uma grade metálica sensível, ligada a uma base que se cola à peça ou estrutura que se deseja monitorar

• Nas extremidades do fio sensível estão soldados dois outros de maior diâmetro que constituem o elemento de ligação do extensômetro ao circuito de medição (ponte de Wheatstone)

4. Extensômetro elétrico de resistência

Esquema geral de um extensômetro (strain gage) de fio (a) e de lâmina (b).

a b

Extensômetro de Resistência Elétrica instalado para medir deformação.

Sistema de Medição de Torque por Telemetria de Tamanho Compacto empregando o Extensômetro de Resistência Elétrica (strain gage).

Medição e controle de potência em bioprocessos:

WattímetroMedidor de tensão (strain gauges)

Finalidades:- Manter homogeneidade do meio- Fundamental para estudos de transferência de oxigênio- Aplicável aos estudos de ampliação de escala

Desvantagens do emprego do wattímetro:Perda de potência por fricção em rolamentos, selos mecânicos e motor.

Tais diferenças não ocorrem quando a medida é feita com o medidor de tensão pois o sinal de medida não é afetado por fricção em selos e rolamentos.O medidor de tensão é montado dentro do reator no eixo da turbina.

ExemploUm estudo com um fermentador de 270 litros com 200 litros de meio (volume útil) revelou uma perda, no eixo da turbina, de 30% da energia usada pelo motor.

Observou-se que a perda foi maior, quanto maior a velocidade de agitação.

Velocidade de agitação

Tacômetros

- Tipo geradorGera uma corrente elétrica proporcional ao número de rotações - Eletrônico Gera uma corrente alternada que é convertida em corrente contínuaÉ um dispositivo eletromecânicoChamado tacômetro CC

Esquema de um tacômetro CC.

Princípio:O aumento da velocidade do eixo acarreta um aumento de tensão e um comutador converte esta tensão de corrente alternada em corrente contínua.

- Ótico PrincípioSinais luminosos intermitentes gravados por uma fotocélulaOs sinais chegam à fotocélula após atingirem o papel refletor

Imagem de um tacômetro ótico e de contato.

Medição e controle de velocidade de agitação em bioprocessos:

Tacômetro CCTacômetro ótico

Finalidades:- Manter homogeneidade do meio- Controle do oxigênio dissolvido no meio- Fundamental para estudos de transferência de oxigênio- Aplicável aos estudos de ampliação de escala- Cálculo da velocidade da extremidade do impelidor (NDi ) para estudos de transferência de oxigênio e ampliação de escala