Docentes y alumnos innovan en investigación sobre volumen de gas en biorreactores

Los investigadores han desarrollado material alternativo para los sensores y un sistema para detectar burbujas de gas.

BRASIL, 8 de marzo 2022, UTFPR

Los investigadores que trabajan con la determinación de volúmenes de gas en laboratorios se enfrentan al alto costo de los sensores para estas observaciones. Recientemente, profesores y estudiantes del grupo de investigación en Tecnologías de Producción y Purificación de Biogás del Campus Medianeira , junto con un profesor del Campus Pato Branco , publicaron un artículo en la revista Flow Measurement and Instrumentation , con los resultados de la fabricación de un sensor volumétrico por conteo de burbujas de gas.

Los sensores de conteo de burbujas para determinar la producción de gases a pequeña escala (escala de laboratorio) se utilizan desde 1974 y se han utilizado ampliamente desde entonces. “Nuestra principal innovación fue el cambio en el material utilizado en la fabricación del cuerpo del sensor y la inclusión de un sensor capacitivo para detectar el paso de burbujas de gas”, explica Leandro Herculano, profesor del Departamento de Física del Campus Medianeira.

Tradicionalmente, los sensores tienen un cuerpo fabricado en vidrio, que además de ser un material frágil, tiene su fabricación restringida a profesionales con experiencia en el modelado del vidrio. “La mano de obra para fabricar estos sensores es escasa, lo que aumenta los costos de producción y restringe la aplicación a gran escala en la investigación”, agrega el profesor Herculano.

Luego, los investigadores reemplazaron el vidrio con acrílico, que es una alternativa más asequible, ya que este material se puede cortar al tamaño y la forma del sensor en máquinas de corte por láser, que se encuentran en la mayoría de las empresas de comunicación visual.

Otra de las novedades del grupo fue la inclusión de un detector encargado de contar las burbujas de gas. “Además de reemplazar el vidrio por acrílico, usamos un detector capacitivo para verificar el paso de burbujas y “medir” la cantidad de gas producido. Para ello, el detector se acopló a un sistema de adquisición de datos, formado por un microordenador de placa única ( Raspberry pi ) y una interfaz gráfica desarrollada en lenguaje de programación Python”, añade.

¿Cómo se hace el conteo?

El volumen de gas producido se determina contando el número de burbujas generadas al pasar el gas a través de un tubo en forma de U, que contiene agua o una solución ácida en su interior. A medida que pasa por el tubo en U, la burbuja es detectada por un sensor capacitivo, que envía una señal eléctrica a una computadora. El sistema de adquisición de datos es responsable de almacenar los valores de volumen de gas, la tasa de producción en función del tiempo y presentar esta información al usuario de forma remota a través del acceso a Internet, por ejemplo.

Actualmente, el estudiante del Programa de Posgrado en Tecnologías Ambientales, Adenilson Rodrigues dos Santos, ya está aplicando este sensor en sus estudios sobre producción de biogás, bajo la dirección de los profesores Laercio Mantovani Frare y Leandro Herculano.

Además del profesor Leandro Herculano, alumnos de la carrera de Ingeniería Eléctrica del Campus Medianeira, Bruno Maihach y Jailson da Silva, profesores del Campus Medianeira Laercio Frare (Departamento de Ciencias Biológicas y Ambientales), Alex Lemes Guedes (Departamento de Ingeniería Eléctrica), Eliane Colla (Departamento de Alimentación) y el profesor del Departamento de Física del Campus Pato Branco, Marcos Paulo Belançon.

Fuente: UTFPR

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