Questão 1 Considere um fermentador de 800 \mathrm{~m}^{3} com agitador 3PBT45 utilizado em fermentaçōes com duração de 5 dias deve
operar com tempo de mistura inferior a 2 min e nivel de energia transferido para o líquido médio. Discuta:
a) quais sẫo as especificações do motor com fator de serviço 1.2 e máxima rotação do agitador que atende ao projeto
b) qual o gasto com energia elétrica por mês se for usado por 30 dias
c) discuta se pode ser reduzido em pelo menos 40 \% o gasto com energia elétrica, mantendo as especificações do projeto?
Dados: N p=1.25, N q=0.80, \mathrm{kWh} com o custo de R$1.10, \rho=1300 \mathrm{~kg} / \mathrm{m3} \mathrm{e} \mu=20 \mathrm{cP}
Niveis de energia (HP/m3): drebil: 0 a 0.1 , fraco: 0.1 a 0.3 , médio: 0.3 a 0.6 , forte: 0.6 a 1.0 , intenso: 1.0 a 2.0

Passo 1

O enunciado trata do projeto de agitação num fermentador de 800, m^{3}, usando um agitador do tipo 3PBT45, para o qual se exige tempo de mistura t_m<2,min e nível de energia médio (entre 0,3 e 0,6 HP/ m^{3}). Os dados fornecidos são o número de potência N_p=1{,}25, o coeficiente de mistura N_q=0{,}80, densidade \rho=1300,kg/ m^{3}, viscosidade \mu=20,cP, fator de serviço do motor 1,2, custo de kWh de R$ 1,10, e o quadro de níveis de potência específicos. Para determinar a potência e a rotação necessárias precisamos das dimensões geométricas do tanque (diâmetro do agitador D e diâmetro/tipo do recipiente) para usar as correlações:
P = N_p\,\rho\,N^3\,D^5
t_m = N_q\bigl(\tfrac{\rho\,D^5}{P}\bigr)^{1/3}\,.

Passo 2

Para aplicar as duas correlações acima é imprescindível conhecer o diâmetro do agitador D (ou do tanque para inferi-lo) e, se for o caso, a relação altura/diâmetro do reator. Sem essas informações geométricas não há como:
• calcular a velocidade angular N que garanta t_m<120,s;
• estimar a potência hidráulica P requerida;
• definir a potência elétrica do motor e o consumo mensal de energia.

Resposta

Não é possível resolver o exercício porque faltam as dimensões geométricas do sistema (diâmetro do agitador e do tanque) necessárias para usar as correlações de potência e tempo de mistura.

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