Desenvolvimento de um Forno a Indução... - Campus Erechim

I Encontro de Educação, Ciência e
Tecnologia do IFRS Câmpus Erechim
29 de outubro a 01 de novembro de 2013
Desenvolvimento de um forno a indução para oxigenação de cerâmicas supercondutoras
KOSSMANN, Sidnei; LONGHI, Renato; MIKOLAICZIZ , Wagner Roque; BALBINOT Rauny Pansera; NUNES, Daniel Pires; SALA, José Antonio; PINHEIRO, Lincoln Brum Leite Gusmão
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, Câmpus Erechim. E-mail: [email protected]. Orientador: [email protected]
RESULTADOS
INTRODUÇÃO
A supercondutividade é um fenômeno quântico macroscópico, cujas mais notórias c
são a resistência zero e a levitação magnética, também chamada de efeito Meissner. A
Figura 1 ilustra o efeito da levitação magnética na presença de um campo externo.
Para o estudo e desenvolvimento de cerâmicas supercondutoras, é necessário a
confecção de um equipamento que aqueça o material e simultaneamente permita a
alteração da concentração dos elementos presentes no composto. Devido a estas
exigências tornar-se essencial o desenvolvimento de um forno de indução, visto que este
promove o aquecimento cerâmica supercondutora sem contato e consequentemente sem
contaminação.
(a)
De forma geral, o sistema eletrônico de controle de freqüência e potência encontra-se
em funcionamento, ainda que aquém do programado. Durante teste realizado, foi obtido um
aumento de 9 ºC na temperatura de uma amostra de aço em um tempo inferior a um minuto.
Além disso, alguns dos componentes do circuito foram substituídos, com o objetivo de
aumentarmos o tempo de funcionamento do equipamento.
Os resultados obtidos até a presente etapa se mostram significativos de modo a
indicar o êxito do projeto em sua conclusão devido à projeção de uma eficiência elevada
após o perfeito ajuste da freqüência de ressonância. Isso permitirá aquecer, de modo
controlado ,as cerâmicas supercondutoras. A Figura 3 ilustra a passagem de corrente pela
bobina, ao lado da bobina de trabalho.
(b)
Figura 1. (a) Ilustração do campo magnético de um imã sendo repelido por um material supercondutor, resultando na levitação
magnética [adaptado de <http://supraconductivite.fr/>]. (b) Fotografia da levitação no lab. de superconducontividade da UEPG.
OBJETIVOS
O presente projeto tem por objetivo o desenvolvimento de um forno a indução de
baixa potência para ser utilizado na oxigenação de amostras supercondutoras com base em
YBa2Cu3O7-x (YBCO).
(a)
(b)
Figura 3. (a) Ilustração das correntes elétricas numa bobina de indução [adaptada de http://thefutureofthings.com]. (b) Bobina de
trabalho ligada ao banco de capacitores, formando um circuito ressonante.
MATERIAIS E MÉTODOS
O aquecimento por indução permite que a indutância do sistema, composto pela
bobina indutora e pela amostra em seu interior, possa ser constantemente monitorada por
meio da frequência de ressonância do sistema. Esse monitoramento poderá ser usado para
extrair algumas das propriedades elétricas da amostra em tempo real. A metodologia
utilizada se caracteriza como pesquisa aplicada, uma vez que é utilizado o conhecimento
para a modelagem de um protótipo. A Figura 2 mostra o esquema elétrico do forno de
indução.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao final o protótipo deverá atender as necessidades dos processos envolvidos no
tratamento de uma amostra do material cerâmico supercondutor de alta temperatura crítica
YBa2Cu3O7-x (YBCO). A próxima etapa que se faz necessária é o ajuste da freqüência gerada
para que esta entre em ressonância com a bobina de trabalho e o banco de capacitores. Para
este ajuste será utilizado um osciloscópio, uma vez que o sinal da frequência é concebido em
forma de onda e torna possível o ajuste fino do comportamento do circuito ressonante.
REFERÊNCIAS
[1] SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6a. ed. São Paulo: Pearson, 2008.
[2] MURAKAMI, M. Melt Processed High-Temperature Superconductors. Singapure: World Scientic, 1992.
[3] RUDNEV, V. Handbook of induction heating. Volume 61 de Manufacturing engineering and materials
processing, Marcel Dekker, 2003.
Figura 2. Esquema elétrico do protótipo.
REALIZAÇÃO:
Agências de financiamento: EDITAL IFRS PROPI Nº 004/2011 – Fomento Interno
APOIO: