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B. Engenharias - 1. Engenharia - 14. Engenharia
FREIO ELETROMAGNÉTICO
Diogo de Mendonça Alves Maciel 1   (autor)   diogocefetmg@ibest.com.br
Marcia da Mota Jardim Martini 1   (orientador)   marciamj@lactea.cefetmg.br
1. Depto. de Engenharia Mecânica, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG
INTRODUÇÃO:
Este projeto visa a construção de um protótipo que permita uma visualização simplificada de correntes parasitas (Correntes de Foucault), induzidas por campos magnéticos externos, em massas metálicas. Um disco girando em torno de seu eixo central com certa velocidade, será freado pela ação destes campos, mas sem nenhum contato físico. Bobinas devidamente colocadas próximas ao disco criam os campos magnéticos que combinado ao movimento de rotação do disco induz uma f.e.m. (força eletromotriz), segundo a Lei de Faraday, na massa metálica. Uma vez induzida a f.e.m. aparece a corrente induzida. Essa corrente induzida gera um novo campo magnético que se opõe ao campo magnético indutor (Lei de Lenz). Da interação dos campos magnéticos criado pela bobina e pela corrente parasita aparece a força que irá frear o disco. Esse mesmo princípio é usado para frenagem do movimento dos trens.
O aspecto quantitativo relacionado às correntes de Foucault, se analisado mais a fundo, é bem complexo e exige um conhecimento de cálculo avançado tais como o método dos elementos finitos. Com esse protótipo propõe-se um método alternativo para o cálculo da intensidade dessas correntes parasitas. Para isso é necessário controlar uma série de variáveis e condições iniciais.
METODOLOGIA:
A construção deste objeto faz parte de uma série de projetos desenvolvidos no Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte (LACTEA) do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG), onde um trabalho de investigação sobre a pedagogia de projetos vem servindo de base à proposição de novos processos de ensino-aprendizagem, voltados para o desenvolvimento científico, tecnológico e humanístico integral de estudantes de Engenharia, bem como para o incentivo às inovações de materiais, equipamentos e tecnologias. A montagem do protótipo será feita com materiais de baixo custo, reciclados ou reaproveitados redimensionados segundo um planejamento destinado à economia de materiais bem como energia gasta.
RESULTADOS:
O protótipo final apresenta-se com quatro pares de bobinas, alimentadas em 12V de corrente contínua em volta de um disco de ferro de diâmetro igual a trinta centímetros. Apresenta ainda um sistema de controle de rotação do disco coordenado por um motor. Deste modo pode-se controlar a velocidade inicial de rotação de qualquer ponto do disco antes de iniciado a frenagem. As bobinas foram colocadas de modo que seus campos magnéticos atingissem pontos de maior raio do disco. Com isso produz-se um maior torque e um melhor aproveitamento da força gerada pelas correntes parasitas maximizando o processo de frenagem. Com isso o tempo medido entre o instante em que se desliga o motor até a parada total do movimento do disco é mínimo.
CONCLUSÕES:
Para uma mesma velocidade inicial o tempo medido para o disco parar somente pela ação do atrito com o eixo foi em média de 1 minuto e quarenta segundos. Já o tempo medido para o disco parar pela ação dos campos das bobinas foi em média de dez segundos. Verificou-se assim, uma frenagem segura, sem contato físico, mas que mesmo assim dissipa uma pequena parcela da energia cinética em calor na massa metálica.
O protótipo possibilitou uma visualização muito simplificada do fenômeno de modo que até mesmo alunos do ensino médio pudessem entender.
Palavras-chave:  Correntes parasitas; freio eletromagnetico; leis de Faraday e Lenz.

Anais da 56ª Reunião Anual da SBPC - Cuiabá, MT - Julho/2004