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B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

PROTÓTIPO PARA ESTUDO DE CORRENTES PARASITAS EM MEIOS NÃO FERROMAGNÉTICOS

Diogo de Mendonça Alves Maciel 1 (diogocefetmg@yahoo.com.br), Márcia da Mota Jardim Martini 2 e Brenno Brummel de Figueiredo 3

(1. LACTEA/DAEM/CEFET-MG; 2. LACTEA/DADB/CEFET-MG; 3. LACTEA/DAEE/CEFET-MG)

INTRODUÇÃO: Este projeto visa a construção de um protótipo que permita uma visualização simplificada de correntes parasitas, induzidas por campos magnéticos externos, em meios não ferromagnéticos. Um disco girando em torno de seu eixo central com certa velocidade, pode ser freado, por bobinas elétricas e sem nenhum contato físico. Pode-se ainda utilizar a montagem para realizar um levantamento experimental de dados que poderão ser utilizados para obtenção de uma equação que relacione o tempo de frenagem do disco com as condições iniciais, a saber, a velocidade inicial e o campo magnético gerado pelas bobinas. Primeiramente, mantém-se o campo magnético constante e varia-se a velocidade inicial. Escolhe-se um intervalo de variação da velocidade e o número de medições. Para cada velocidade mede-se o tempo para a frenagem do disco obtendo vários pontos (V, t). Com isso consegue-se gerar uma curva do tempo de frenagem x velocidade inicial de rotação do disco. Agora, mantendo-se a velocidade constante e fazendo-se variar o campo magnético, de maneira análoga à anterior, obtêm-se vários pontos (B, t). Consegue-se, então, gerar uma curva do tempo de frenagem x campo magnético indutor. Os efeitos das correntes de Foucault são desconhecidos de grande parte dos alunos de segundo grau e também de engenharia. Por ser uma montagem simples e interativa, o protótipo permite a popularização dos conceitos e aplicações das correntes de Foucault em diversos ramos.

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 foi 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 tensão de corrente contínua, colocadas perifericamente em volta de um disco de cobre de diâmetro igual a 210mm. 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.O protótipo possibilitou uma visualização simplificada do fenômeno de modo que até mesmo alunos do ensino médio pudessem compreendê-lo. Por ser uma montagem simples e interativa, o protótipo, permite a popularização dos conceitos e aplicações das correntes de Foucault em diversos ramos da engenharia. Colocando o disco a girar sem influência dos campos magnéticos, com certa velocidade inicial e somente sobre a influência do atrito nos mancais, ele foi freado em aproximadamente, 90s. Com a mesma velocidade inicial, mas agora fazendo atuar os campos magnéticos externos, o disco foi freado em 7s.

CONCLUSÕES: O protótipo permitiu, para os alunos de segundo grau e também para os graduandos em engenharia, uma interface científico-pedagógica no sentido em que ilustra o fenômeno com clareza e dá abertura a abordagens mais complexas. Os efeitos provocados pelas correntes de Foucault nos freios eletromagnéticos ainda não são totalmente conhecidos na comunidade científica e não foi ainda completamente descrito. Como o protótipo desenvolvido é mais prático e permite a obtenção de dados experimentais tem-se uma idéia do que seja esse algo ainda desconhecido. A frenagem propriamente dita produzida pelo protótipo apresentou certas peculiaridades por falta do controle de todas as variáveis influentes no processo. O eixo do disco deve ser perfeitamente concêntrico com eixo de suporte e este deve estar perfeitamente alinhado com os rolamentos para evitar vibrações na rotação. Sabe-se que isso é impossível. O que se consegue é uma melhora na tolerância de posição para que se minimize os efeitos de vibração. De posse das curvas, apresentadas no item “introdução” é possível levantar, por regressão linear, ou outra ferramenta matemática ou computacional, uma única função que, simultaneamente, relacione B,V e t, e que representa uma superfície no espaço tridimensional de funções t, B e V.

Palavras-chave:  corrente parasita; freio eletromagnético; meios não ferromagnéticos.

Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005