TORRES DE RESFRIAMENTO

Garrafas PET e fibra de coco podem ser uma solução simples, barata e original para resfriar água quente derivada de processos industriais. Esses materiais podem ser usados nas torres que resfriam a água e permitem, assim, seu reaproveitamento pelas indústrias. Um protótipo do equipamento, feito por pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), está sendo testado com sucesso. O objetivo dos cientistas é substituir os materiais tradicionalmente usados no interior das torres de resfriamento por outros reaproveitados, tornando o processo mais ecológico. “Os enchimentos das torres são feitos de plásticos como o polipropileno, o PVC e o polietileno, que podem demorar até 100 anos para se decompor na natureza”, ressalta a engenheira Ana Rosa Mendes Primo, membro da equipe envolvida no projeto. As torres de resfriamento são um elemento central em todos os processos industriais que produzem calor. Nelas, a água usada para abaixar a temperatura dos equipamentos industriais aquecidos no ciclo de produção é resfriada para que possa ser reaproveitada em outro processo. Assim, as indústrias têm uma grande economia de água, pois apenas 2% desse recurso são perdidos para o ambiente. Para ser resfriada, a água quente é bombeada para um sistema no topo da torre, de onde é borrifada sobre o enchimento e escorre pelo material. Grelhas localizadas na base da torre permitem a entrada de ar, cuja circulação é forçada por um ventilador. O resfriamento da água ocorre por meio de processos de transferência de calor e massa entre as gotículas de água quente e o ar. O ar quente é eliminado pelo topo (ou lateral) da torre através do ventilador, o que faz com que a temperatura da água seja reduzida com mais rapidez. A água resfriada é liberada pela base da torre. O esquema ao lado ilustra este processo. Para fazer os enchimentos, Primo usou separadamente gargalos de garrafas PET e restos de corda de fibra de coco. Além de muito resistentes, esses materiais aumentam o tempo de passagem da água. No enchimento de gargalos, isso acontece por causa das ranhuras das roscas. “À medida que percorre essas fendas, a água tem um maior contato com o ar e resfria com mais facilidade”, explica. No caso da corda de fibra de coco, as várias fibras que a compõem aumentam sua área de contato com a água. A equipe da UFPE montou um protótipo de uma torre de resfriamento, ligado a um computador, para testar a eficiência do uso de garrafas PET e fibra de coco. O desempenho dos materiais foi considerado satisfatório, se comparado com o do plástico já utilizado nas torres. A garrafa PET é apenas 10% menos eficiente que o plástico convencional no resfriamento da água. A eficácia da fibra de coco é um pouco menor. Segundo os pesquisadores, ainda é preciso melhorar o arranjo dos novos enchimentos, para aumentar a área de contato com a água a ser resfriada sem causar bloqueio excessivo à passagem de ar. Os engenheiros da UFPE pretendem testar a eficiência do novo sistema em maior escala, para verificar sua adequação às grandes torres industriais. Primo ressalta que o uso dos novos materiais é compensador, pois os gastos com enchimento podem representar até 40% do custo total de uma torre. “Por isso, esperamos inovar ainda mais para melhorar o desempenho dos materiais alternativos no resfriamento”, conclui. Fonte: Ciência Hoje Online

NSK FABRICA O MENOR MANCAL DE ROLAMENTOS DO MUNDO

No mês de novembro, a NSK recebeu um prêmio especial do governo japonês por ter conseguido fabricar o menor rolamento de esferas do mundo. Trata-se de um componente feito de aço inoxidável, com medidas submilimétricas (0,6 mm de furo, 2 mm de diâmetro externo e 0,8 mm de largura). Composto por sete esferas, cada uma com apenas 0,3 mm de diâmetro, o rolamento tem precisão P5. Projetado para ser aplicado em componentes eletrônicos e equipamentos cirúrgicos, esta inovação da NSK é resultado do contínuo investimento da empresa nas áreas de pesquisa e desenvolvimento. Para se ter uma idéia do que representa esta conquista do ponto de vista da precisão envolvida no processo de produção, o rolamento modelo B0.61H26MC3WL2P5 apresenta dimensões inferiores às de um grão de arroz (veja foto). O desenvolvimento deste microcomponente mecânico demonstra o grau de especialização com que a NSK fabrica os seus produtos.

Esta não é a primeira vez que a empresa desenvolve produtos inovadores ou de alta especialização. Rolamentos específicos de ouro maciço, utilizados em satélites espaciais, e rolamentos de grande porte empregados na indústria pesada são alguns destes produtos. Demonstrando seu avanço tecnológico, a NSK ainda desenvolveu os rolamentos que equipam os elevadores mais velozes do mundo, instalados no edifício Taipei 101, em Taiwan. FONTE: http://www.nsk.com.br/revista/nsk13/ultimas_ant.html#n57

Qual o estado físico do fogo?

Existem compensações extremamente maravilhosas que acontecem na sala de aula! Estávamos discutindo processos industriais, quando o estudante Carlos André (Automação 4V) perguntou-me sobre o estado físico do fogo. Depois de uma pequena pausa para organizar as ideias respondi-lhe que o fogo está no estado de PLASMA. Mas, como costumeiramente faço, aprofundei-me ao tema para obter maiores informações. 

Qual o estado físico do Fogo?

Pesquisando agora confirmei minha informação e constatei alguns dados muito interessantes. O estado de plasma também ocorre no centro da terra (magma) quando ocorre um efeito de cargas positivas e negativas em enormes proporções de partículas carregadas de íons. Este efeito magmático atrai para o centro da terra a energia elétrica em um fluxo definido. Por este fato, escutamos o termo aterramento de instalações elétricas, para evitar que na falta deste, sejamos nós os condutores deste fluxo de corrente elétrica dos circuitos. 

No magma terrestre encontramos cargas iônicas elevadas e uma grande concentração de gases em estado de combustão (plasma). Logo, o fogo está em estado de plasma, chamado pelo físico inglês W. Clux de o quarto estado fundamental da matéria, por conter propriedades diferentes do estado sólido, líquido e gasoso. Os vulcões são resultado de um descontrole na geração de energia interna do sistema, quando estão em erupção buscam reduzir a pressão interna e o rompimento se dá onde há deslocamento de placas rochosas agrupadas de maneira superficial.

O termo plasma, na Física, foi utilizado pela primeira vez pelo físico americano, Irving Langmuir no ano de 1928, quando estudava descargas elétricas em gases. A palavra plasma vem da medicina onde é utilizada para apontar perturbação ou estado não distinguível. 

Na superfície da Terra o plasma só se forma em condições especiais. Devido a força gravitacional da Terra ser fraca para reter o plasma, não é possível mantê-lo confinado por longos períodos como acontece no Sol. O Sol, assim como todas estrelas que emitem luz se encontram no quarto estado da matéria. 

Na ionosfera terrestre, temos o surgimento da Aurora Boreal, que é um plasma natural, assim como o fogo. São sistemas compostos por um grande número de partículas carregadas, distribuídas dentro de um volume (macroscópico) onde haja a mesma quantidade de cargas positivas e negativas.

Concluindo, os estados físicos da matéria atualmente são seis ou possivelmente sete, já que o zero absoluto não deve ser descartado como estado de uma substância. Os estados físicos da matéria são: sólido, líquido, gasoso, plasma, condensado de Bose-Einstein, condensado fermiônico e possivelmente o zero absoluto.

O Maior Motor Diesel do Mundo

O Wärtsilä-Sulzer RTA96-C é o motor Diesel mais potente do mundo atualmente. É de dois tempos, turboalimentado com sistema de injeção Common-Rail e é o mais eficiente que já se conseguiu construir. Fabricado em Aioi, no Japão, pela Diesel United com tecnologia Wärtsilä, de cujo site essas imagens foram colhidas, o RTA96-C impressiona. Está sendo produzido em versões de 6 a 14 cilindros em linha. Foi projetado inicialmente para aplicação em navios porta-container, mas encontra utilização em qualquer grande embarcação similar propelida por um único motor. Alguns dados impressionantes: Diâmetro da Camisa: 960 mm Curso do Pistão: 2.500 mm Cilindrada: (volume de um único cilindro) = 1.820 litros. (Mais do que mil motores automotivos 1.8). Para a versão de 14 cilindros, a cilindrada total é 25.480 litros! Potência por cilindro: 7.780 HP. Para a versão de 14 cilindros, são 108.920 HP (Com essa potência é possível tocar uma frota de uns 800 ônibus urbanos). Peso total para a versão de 14 cilindros: 2.300 toneladas (A árvore de manivelas sozinha pesa 300 toneladas). Comprimento: 26,53 metros Altura: 13,52 metros (Isso é mais do que um prédio de 4 andares!) Rotação: 92 a 102 RPM O consumo específico de combustível é de 120 a 126 gramas por HP por hora. Este é o consumo específico mais baixo de que se tem conhecimento, para qualquer motor Diesel, o que resulta num rendimento térmico superior a 50%. Para se ter uma idéia de comparação, os motores automotivos e de pequenas aeronaves tem consumo específico de combustível entre 182 e 272 gramas por HP por hora, com eficiência térmica de 25 a 35%. Apesar da alta eficiência, quando a plena carga este colosso consome 6.284 litros (1.660 galões) de óleo pesado por hora. Os componentes internos deste motor tem algumas diferenças em relação aos motores Diesel automotivos e estacionários conhecidos. A cabeça da biela não é diretamente ligada ao pistão. Há uma articulação entre a biela e uma haste que se fixa ao pistão. Dessa forma, os esforços do conjugado mecânico não são transmitidos às camisas dos cilindros, o que elimina o desgaste lateral conhecido como ovalização. Os pistões são arrefecidos a óleo, como nos motores estacionários menores mas tem coroas de aço forjado e as câmaras de combustão têm 3 injetores simetricamente dispostos nos cabeçotes. Os mancais fixos têm casquilhos de 965 mm de diâmetro e largura de 406 mm. Com o aproveitamento do calor dos gases de escape do RTA96C, é acionado um turbogerador de 9.860 kW. A planta é composta por uma turbina diretamente acionada pelos gases de escape (esquerda) combinada com uma turbina a vapor, acionada por vapor gerado com o calor dos gases de escape (centro) e o alternador (direita). Veja (Vídeo do maior motor do mundo). Fonte: www.perfectum.eng.br/MaiorMotorDiesel.htm

Curiosidades da Refrigeração

O sul-coreano Suh Won-Gil(foto), de 39 anos é o inventor de uma latinha que, no momento em que é aberta, gela a bebida contida nela. Desde 1985, Suh Won-Gil vinha trabalhando no projeto de embalagem com sistema de auto-refrigeração. O grande desafio era fazer com que a temperatura caísse rapidamente. Nos primeiros protótipos, o líquido demorava até três minutos para resfriar. O modelo leva apenas quinze segundos para fazer com que a temperatura da bebida no interior da lata despenque de 30 graus Celsius para até 4 graus.

Do lado de fora, a latinha auto-refrigerante é igual a qualquer outra, com as mesmas dimensões e material. Dentro, existe uma serpentina oca de metal, toda preenchida com gás carbônico. Sua parte superior fica ligada ao anel usado para abrir a lata. Uma vez aberta, o gás é liberado. Ao ser expelido bruscamente, esfria a serpentina de tal forma que a bebida em contato com ela também fica gelada. Segundo Suh Won-Gil, a tecnologia pode ser adaptada para garrafas. Essa não é a primeira técnica criada para auto-refrigeração de latinhas, mas parece ser a melhor e a mais viável economicamente. Uma delas, baseada num sistema a vácuo, demorava mais de dois minutos para gelar a bebida e tinha um custo de produção altíssimo. "O preço da nossa latinha varia de 8 a 12 centavos de dólar, para produção em larga escala", diz Suh Won-Gil. Poucos centavos a mais do que as embalagens tradicionais, que custam em média 7 centavos. Outra novidade no ramo das "latinhas inteligentes" está prestes a ser lançada na Inglaterra, pela Nestlé. Em parceria com a Universidade de Southampton, a multinacional desenvolveu uma embalagem térmica de Nescafé, batizada de "Hot when you want" ("Quente quando você quer"). Basta apertar um botão na base da lata que o café chega a 60 graus Celsius em três minutos.

Refrigeração - Eletrotécnica - Aula 05

Nos sistemas de pequena capacidade como geladeiras, freezers e aparelhos condicionadores de ar, o dispositivo de expansão do fluido refrigerante utilizado é o tubo capilar. É um tubo de pequeno diâmetro, com determinado comprimento, que fica parcialmente enrolado no bulbo (filtro secador), este tem a função de fazer a ligação entre a saída do condensador e a entrada do evaporador. Essa diferença de diâmetro permite a expansão do fluido em estado líquido, quando este é forçado pelo motocompressor a sair do evaporador, causando uma reação endotérmica, absorvendo o calor do ambiente a ser refrigerado. Os tubos capilares são fabricados de cobre, latão ou ligas mais leve com uma porcentagem de cobre. Quando o motocompressor é desligado, ao atingir a eficiência térmica dos sistemas de refrigeração e climatização, ocorre um equilíbrio entre a pressão alta e baixa do sistema. Por este fato, nos sistemas de refrigeração de pequeno porte, como em nossa geladeira, não existe um reservatório propriamente dito, todo o ciclo de refrigeração é alimentado por uma quantidade mínima e controlada de fluido refrigerante. Essa quantidade é apenas para satisfazer a capacidade de evaporação e manter a vedação do sistema, com uma quantidade de refrigerante líquido entre a saída do condensador e o bulbo. Os tubos capilares apresentam como vantagens o baixo custo, por ser de cobre, a simplicidade por não apresentarem partes móveis, a redução da quantidade e custo do fluido refrigerante, pois descarta a utilização de um reservatório de fluido, o que em caso de um vazamento (entropia), causaria um prejuízo ainda maior. Porém, esse tubo, pode apresentar risco de quebra por ser frágil, além da impossibilidade da regulagem do fluxo do fluido refrigerante.As válvulas mecânicas permitem, através do deslocamento de um diafragma, o fluxo do fluido refrigerante para o sistema de refrigeração ou climatização. São também conhecidas como válvulas de equalização interna. Seu acionamento se dá, através da dilatação térmica do mercúrio contido em um bulbo, que fica em contato com o evaporador. Na outra extremidade, temos o mercúrio em contato com uma lâmina, que controla o fluxo do fluido, abrindo ou fechando a válvula, de acordo com a eficiência térmica encontrada no evaporador. Se a temperatura no interior do evaporador aumenta, o mercúrio se dilata pressionado o diafragma, forçando a passagem do fluido até que a temperatura vá se corrigindo, até atingir o ponto de eficiência (set point), quando a lâmina volta a se comprimir termicamente, eliminando a pressão sobre o diafragma, fechando a válvula por completo. Concomitantemente, outro bulbo contendo mercúrio, estará controlando o funcionamento do motocompressor, ligando e desligando o contato elétrico do mesmo, ao mesmo tempo em que a válvula estará abrindo ou fechando. Este sincronismo, garante ao sistema, um funcionamento equalizado do ciclo, através do controle térmico da temperatura, contribuindo para o controle do consumo de energia elétrica que alimenta o sistema de refrigeração. Figura 1 – Válvula de expansão mecânica com acionamento por diafragma. O sinal do controle das válvulas eletrônicas pode ser gerado a partir de um termistor, instalado na saída do evaporador, este, ao detectar o aumento da temperatura no evaporador, reduz sua resistência elétrica. Esta variação de resistência, quando analisada por um circuito eletrônico, envia um sinal digital para o posicionamento da agulha da válvula. Este sistema possibilita um controle mais preciso e eficiente do fluxo do fluido refrigerante, resultando na melhoria da eficiência térmica, conseqüentemente, consumindo menos energia elétrica. Diante disso, também teremos um controle mais preciso da temperatura do ambiente refrigerado ou climatizado. Este sinal alimentará uma fonte, que será o módulo controlador do fluxo do fluido refrigerante. Então, o módulo poderá controlar válvulas solenóides e motores de passo, para regular a abertura ou o fechamento das válvulas de expansão termostática. Figura 2 – Módulos Controladores de Expansão. (PLC) Podemos utilizar o controle do fluxo do fluido através de válvulas de expansão acionadas por solenóides, com funcionamento semelhante ao das válvulas de controle direcional, utilizadas nos circuitos hidráulicos, controlando a vazão do fluido refrigerante. Porém, estas válvulas apresentam uma desvantagem, por serem operadas de forma on/off, causam golpes no fluido quando são fechadas repentinamente, causando vibração excessiva nas tubulações do circuito de refrigeração. Figura 3 – Válvulas de Expansão controladas por solenóide. Por serem eletronicamente controlados, podemos abrir ou fechar as válvulas de expansão, através de motores de passo, utilizando acoplamentos e cremalheiras, transformando o movimento de rotação em movimento de translação. Permitindo, assim, o fechamento ou a abertura da válvula de expansão termostática. Esse funcionamento dos motores de passo permite que o controle do fluxo do fluido refrigerante seja gradativo, de acordo com a condição de eficiência encontrada no sistema de refrigeração. Figura 4 – Motores de Passo.