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O que são Pastilhas de Peltier?


Pastilhas de Peltier são dispositivos baseados no efeito Peltier e são aplicadas para produzir efeito refrigerador ou aquecedor.
Este trabalho aborda conceitos envolvidos na fabricação e funcionamento desses dispositivos tais como: histórico do efeito Peltier e desenvolvimento de placas de efeito Peltier. 
É feito um estudo de eficiência da refrigeração de água utilizando uma placa de efeito Peltier existente no Campus Natal – Zona Norte. Para isso, é implementada uma estrutura de refrigeração de água e são feitas medições para determinar a eficiência de sistema. Por fim, são apresentadas conclusões sobre o estudo desenvolvido.

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Vamos responder neste artigo a pergunta ” O que é refrigeração “

A refrigeração é o processo de reduzir a temperatura de um corpo ou espaço determinado tirando uma parte do seu calor natural. Não se deve confundir refrigeração com esfriamento. Se um corpo quente toma a temperatura do ambiente onde ele se encontra, isso é considerado como esfriamento. Mas realmente O que é refrigeração ? A refrigeração consiste em tirar o calor de um corpo, até que sua temperatura seja inferior à do ambiente. Há muitos anos, os homens têm tentado esfriar os corpos a temperaturas inferiores à do ambiente.

Os primeiros testes ficaram limitados a  reduzir a temperatura uns poucos graus, apenas. Os alimentos e os líquidos eram guardados em porões para não serem afetados pela temperatura ambiente. Em outros lugares, a neve e o gelo eram utilizados no verão, para conservar alimentos e esfriar bebidas.

Em épocas recentes, o gelo era utilizado em conservadoras feitas de madeira e dessa maneira, os alimentos e outros produtos eram mantidos longe da temperatura ambiente. Ainda hoje, o gelo é utilizado em alguns lares, porém, apresenta o problema de não poder manter uma temperatura uniforme no interior, do que passou a ser chamado de geladeira.

É bom lembrar daqueles móveis de madeira maciça onde em sua parte superior era introduzida uma barra de gelo e pela parte inferior, por meio de uma torneira, era retirada a água, produto da troca de calor. A invenção e o aperfeiçoamento da geladeira permitiu obter uma solução às necessidades, de forma cômoda, eficiente e econômica, tanto no lar como nos locais comerciais.

A principal razão para empregar a refrigeração é a conservação dos alimentos, tais como a carne, as frutas, etc., que se estragam rapidamente, ao estar em contato com a temperatura ambiente. A moderna geladeira pode ter sua  temperatura ajustada de acordo com o alimento que deve ser conservado, e inclusive, poder ter sua temperatura com valores inferiores aos 18 ºC negativos. Espero que você tenha gostado desta resposta sobre o que é refrigeração

Fonte: Refrimaq

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Fonte: UOL

O ar frio resseca a mucosa, que protege o organismo das bactérias, diminuindo a resistência

No verão, o ar condicionado acompanha os brasileiros em casa, no carro e no trabalho. Mas apesar de ser um alívio contra o calor, o eletrodoméstico é um meio de disseminação de doenças e pode prejudicar a saúde.

Segundo a alergista Maria Jussara Fernandes Fontes, professora da faculdade de medicina da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais), o ar condicionado é um dos maiores causadores de doenças respiratórias.

O ar frio resseca a mucosa do nariz, responsável por defender o organismo da entrada de bactérias para o pulmão.

“A mucosa nasal é revestida por cílios que têm papel de varredura, levando as bactérias e os vírus para fora do organismo. Uma vez agredida pelo ar frio, ela resseca e perde essa defesa, diminuindo a resistência e aumentando as chances de infecção, expondo o organismo”, explica a alergista.

Já para o pneumologista Ricardo Millinavicius, diretor da SBPT (Sociedade Paulista de Pneumologia e Tisiologia), ficar mais de três ou quatro horas em um ambiente com ar condicionado aumenta as chances de contrair gripe, resfriado e infecções. "As pessoas que sofrem de asma, sinusite ou DPOC (doença pulmonar obstrutiva crônica) são ainda mais sensíveis e têm mais chance de ter exacerbações.”

A pneumonia é o problema mais grave que pode ser provocado por uma infecção nos pulmões, de acordo com o especialista.

Troca do filtro e limpeza

Para evitar a proliferação de vírus e bactérias, é fundamental fazer a manutenção do aparelho.

“O grande problema é que o filtro do ar não consegue reter todas as impurezas, e o que não é filtrado fica retido nos tubos. Para tentar prevenir infecções, deve ser feita uma limpeza adequada, não só trocar o filtro”, diz o pneumologista.

A troca do filtro deve ser feita pelo menos uma vez por ano e os tubos precisam ser limpos a cada seis meses.

No caso do carro, Millinavicius ainda informa que o filtro deve ser trocado a cada 10 mil quilômetros.

Mudanças bruscas de temperatura

Outro problema causado pelo eletrodoméstico nesta época do ano é a mudança brusca de temperatura de um ambiente muito frio para outro muito quente, o que também resseca a mucosa.

Para evitar danos à saúde, o pneumologista da SBPT afirma que a temperatura do ar condicionado não pode ficar tão fria. “O ideal é que fique entre 20ºC e 22ºC”, indica.

Ele sugere que, antes de sair de um ambiente frio para outro quente, a pessoa coloque um agasalho para evitar a mudança brusca. Então, é preciso esperar até que a temperatura do corpo se equilibre.

Evitar lugares refrigerados com um grande número de pessoas também diminui as chances de ter uma infecção.

“O ar condicionado não é um vilão. Hospitais têm ar condicionado. É só uma questão de usar com bom senso”, afirma Fábio Muchão, pneumologista do AME (Ambulatório Médico de Especialidades). Ele diz que 23º C é uma temperatura agradável e não terá um contraste muito grande em relação ao ambiente externo.

Hidratação

Para combater a umidade baixa provocada pelo ar condicionado, os especialistas recomendam a ingestão de bastante água e o uso de soro fisiológico no nariz para umidificar a mucosa ressecada.

Outra sugestão para quem dorme com o aparelho ligado é usar umidificadores ou manter tigelas com água no ambiente.

Por fim, Millinavicius recomenda a imunização a idosos e alérgicos. A vacina da gripe aumenta a imunidade e evita infecções.

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Para garantir o bom funcionamento de um sistema de refrigeração, é importante que se não haja umidade ou gases não condensáveis nele. A maneira mais eficaz de se retirar esses produtos indesejados dos cilindros ou dos equipamentos é utilizar uma bomba de vácuo.

Os cilindros e equipamentos de refrigeração devem ser evacuados no início do processo de enchimento e nunca devem ser carregador sob pressão de ar positiva, garantindo assim o funcionamento correto do sistema.

A falta de vácuo no sistema de refrigeração altera a qualidade do fluído refrigerante pois, em contato com o ar, ele reage e há formação de ácido fluorídrico e clorídrico. Esses ácidos corroem o verniz isolante dos fios de cobre dos motores associados ao sistema e, dessa maneira, ocasionam a queima do equipamento.

Os ácidos formados também interagem com os metais presentes nos tubos e canos originando compostos indesejados que ocasionam entupimento de filtros, tubos capilares e válvulas de expansão.

É importante destacar que o vácuo de um sistema não é medido por tempo e sim por um medidor de pressão adequado, chamado vacuômetro, visto que o vácuo nada mais é do que ausência de pressão.

O tamanho do circuito e a velocidade com que se precisa que o vácuo seja gerado determinam a capacidade da bomba a ser utilizada. Atualmente, as bombas de vácuo são medidas em CFM (pés cúbicos por minuto). É de extrema importância para a manutenção e bom rendimento do sistema que se determine corretamente qual a demanda necessária, para não haver gastos desnecessários com a bomba.

A manutenção de um sistema a vácuo é uma das etapas fundamentais para garantir o bom funcionamento do maquinário. Recomenda-se checar o nível de óleo da bomba de vácuo com frequência e realizar um check up completo do sistema periodicamente, para que as características originais do produto sejam mantidas, evitando assim gastos e desgastes desnecessários.

 

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No fresamento, uma questão importante é: Qual é melhor: usinagem com ou sem refrigeração?  Por todo o mundo a questão - 'com refrigeração ou sem refrigeração’ é um tema comum de discussão. Para complicar ainda mais a decisão, técnicas de corte como new-to-dry e MQL (Mínima Quantidade de Refrigeração) podem representar um compromisso de sucesso, e portanto trazer uma resposta eficiente e eficaz para esta questão problemática. Como em muitas áreas da usinagem, fazer tais escolhas não é fácil, esta pergunta tão comum exige uma análise cuidadosa e embasada.

Óleo solúvel não é recomendado para fresamento em desbaste de aço com uso da fresa de canal extendido T490.
Imagem: DivulgaçãoNo fresamento, uma questão importante é:

Qual é melhor: usinagem com ou sem refrigeração?

Por todo o mundo a questão - 'com refrigeração ou sem refrigeração’ é um tema comum de discussão.

Para complicar ainda mais a decisão, técnicas de corte como new-to-dry e MQL (Mínima Quantidade de Refrigeração) podem representar um compromisso de sucesso, e portanto trazer uma resposta eficiente e eficaz para esta questão problemática.

Como em muitas áreas da usinagem, fazer tais escolhas não é fácil, esta pergunta tão comum exige uma análise cuidadosa e embasada.

Refrigeração com emulsão

Refrigerante líquido, mistura de arrefecimento, óleo solúvel, lubrificante de corte, fluido de corte e refrigerante são todos termos comuns de chão de fábrica que são familiares a todos os envolvidos na usinagem. Cada expressão refere-se a um fluido, que é utilizado em diversos processos, tanto para fins de refrigeração como de lubrificação.

Todas as atividades de corte geram um atrito indesejável entre as superfícies da ferramenta que está sendo utilizada e a peça de trabalho com a qual está em contato. A presença da refrigeração assegura que o atrito entre as duas superfícies seja reduzida e dessa forma faz com que a remoção de uma camada de metal pela ferramenta seja muito mais fácil (lubrificação).

Durante o processo de usinagem, a temperatura numa zona de corte torna-se extremamente alta. A aplicação do líquido refrigerante baixa a temperatura da zona de corte e reduz a carga térmica sobre a ferramenta (arrefecimento). Além disso, a utilização de refrigerante contribui para melhorar a evacuação dos cavacos e também reduz a concentração de pó de metal no ambiente de fabricação. Portanto, o uso da refrigeração está diretamente relacionado com várias tarefas importantes:

- avanço da performance do processo (usinagem de precisão e acabamento superficial)
- aumentando números econômicos (aumentando a produtividade, melhorando a vida útil e reduzindo o consumo de ferramentas)
- melhorar o controle ambiental

Ao executar uma operação de corte interrompido, processo de fresamento, a aresta de corte da ferramenta atua sob uma carga térmica cíclica; também a temperatura ambiente é alterada drasticamente quando a aresta “entra” e logo em seguida “sai” do material da peça. A aresta de corte da ferramenta é exposta a um estresse de calor severo comparável a choque térmico repetitivo. O Metal Duro, principal matéria prima da ferramenta de hoje, é um  produto sinterizado da metalurgia do pó e é sensível a carga de choque térmico que destrói arestas de corte. Ao usar este tipo de ferramenta, a aplicação da refrigeração pode aumentar esse "tratamento de choque" e involuntariamente contribuir para os danos da aresta das ferramentas. Temperaturas extremas resultam em deformação plástica da aresta de corte, enquanto a presença de diferentes temperaturas leva a trincas térmicas. Esta situação torna-se ainda mais exagerada em situações de fresamento de geração alto-calor, tal como na usinagem de materiais de difícil usinabilidade ou quando executando passes de desbaste com muito sobremetal. Como explicado, embora o fluido refrigerante proporcione benefícios inquestionáveis, ele também tem a capacidade de produzir várias grandes desvantagens dentro dos processos de fresamento.

Em muitos casos, o uso de um refrigeração eficiente não é apenas razoável, mas é absolutamente necessário, sem refrigeração, em muitos casos o fresamento produtivo seria impossível. Por exemplo, na usinagem de materiais como Titânio e Super Ligas de alta temperatura, aços inoxidáveis austenítico e duplex (autenítico-ferrítico) ou mesmo ferro fundido duro ligado para fins especiais, onde o atrito e geração de calor são consideráveis. Também, o efeito esguicho do uso da refrigeração melhora significantemente o escoamento e evacuação de cavacos e reduz o re-corte, especialmente quando fresando cavidades profundandas ou rasgos estreitos.

Óleo solúvel não é recomendado para fresamento em desbaste de aço com uso da
fresa de canal extendido T490.
Imagem: Divulgação

Comparado com a tradicional refrigeração Baixa-Pressão, normalmente empregada com cerca de 20 bar, a introdução relativamente recente da HPC (High-Pressure Cooling = Refrigeração de Alta-Pressão) na qual o fluído é aplicado a aproximadamente 80 bar de pressão (normal) ou ainda mais (Ultra HPC), tem sido um desenvolvimento bem-vindo.

Intensa geração de calor, quando se utiliza o óleo solúvel tradicional, produz um filme de calor na zona de corte que intensifica a transferência de calor. Um jato HPC, direcionado exatamente para a zona de corte, penetra efetivamente este filme e supera o obstáculo indesejável. Ele também melhora a ação de corte ação mudando o ângulo do plano de corte e criando cavacos pequenos e controláveis. Fazer uso das vantagens das técnicas com  HPC é possível apenas com o uso de máquinas ferramenta apropriadas ou com a modernização das maquinas existentes.

Usinagem Sem Refrigeração e Outras Opções

Ignorando casos em que o uso de fluido de corte é essencial, operadores de máquinas devem compreender que, se o uso do óleo solúvel traz desvantagens, eliminá-lo irá resultar em progresso perceptível.

Nesses casos, a usinagem sem refrigeração oferece oportunidades promissoras. Como explicado anteriormente, fresamento em desbaste com alta remoção, resulta em geração de extremamente alto-calor. Neste caso, o uso de refrigerante pode ser destrutivo devido ao stress térmico crítico. Em contraste, fresamento em desbaste, trabalhando sem refrigeração, a temperatura das arestas de corte do inserto irá se manter alta. Embora, se os dados de corte estão definidos corretamente, a temperatura da ferramenta permanecerá a um nível aceitável. Por exemplo, a temperatura da ferramenta irá variar dentro de um intervalo relativamente estreito que não levará ao choque térmico.

Como para cortes leves de high speed milling (fresamento de alta velocidade), especialmente para peças com valores de dureza de 45 HRC e acima, refrigeração por ar é fortemente recomendado. Nos exemplos acima, a ausência do óleo solúvel também aumentou consideravelmente a vida útil da ferramenta.

Outros fatores importantes a considerar são economia com refrigeração e trabalho seguro. Se o investimento em ferramentas de corte por lote de produção é estimado em 3% do custo da peça, no que se refere à refrigeração (compra, manutenção, filtragem, destinação etc) de acordo com diferentes fontes, o custo pode alcançar 16-17%.

Além disso, a exposição prolongada ao óleo de refrigeração por parte do operador pode causar problemas de saúde e doenças industriais. Muitas normas nacionais e internacionais e publicações de alerta a respeito de segurança e controle ambiental, fazem exigências cada vez mais rígidas relacionadas aos fluidos de corte.

Onde não há fluido de corte, não há necessidade de bomba de refrigeração, sistema de reciclagem do óleo e outros acessórios de máquinas caros reduzindo ainda mais os custos totais. Os pontos acima asseguram que fabricantes informados estão constantemente procurando por alternativas ao tradicional corte com refrigeração.

Outra opção disponível é o fresamento com MQL (minimum quantity lubrication). Ao usar esta técnica, a aresta de corte da ferramenta trabalho dentro de uma névoa formada a partir de óleo e ar comprimido que é aspergido diretamente na zona de corte. Dependendo do projeto da máquina-ferramenta e da fresa, névoa pode ser aplicada externamente ou internamente (por dentro da fresa). A principal função do MQL é a de lubrificar a aresta da ferramenta durante a ação de corte, por isso, o processo de usinagem consome apenas a quantidade necessária de óleo, e, por conseguinte, a lubrificação é mais eficaz, tornando sua limpeza muito mais fácil e rápida. O MQL aumenta a vida da ferramenta. Além disso, permite que várias partes da máquina-ferramenta trabalhem em melhores condições aumentando sua durabilidade.

Outra opção de refrigeração é a usinagem criogênica. Usando um refrigerante em temperatura extremamente baixa, a temperatura criogênica reduz drasticamente a possibilidade de superaquecimento e permite melhor desempenho e vida da ferramenta prolongada. Combinar este princípio com MQL, resulta em um método de usinagem criogênica  “mínima quantidade” mais eficaz, como refrigeração baixa-temperatura (como nitrogênio liquido) é aplicada diretamente para o zona de corte através da ferramenta. Alternativamente, alguns processos propõem a aplicação de dióxido de carbono (CO2) que é aplicado sob pressão para a zona de corte. Em cada um desses métodos, as partículas da refrigeração criogénica vaporizam da aresta da ferramenta, e ao fazê-lo, removem o calor. Contudo, é óbvio que, apesar dos claros benefícios, a refrigeração criogênica não é um método barato e requer também a utilização de máquinas-ferramentas especialmente desenvolvidas.

A Ferramenta

Então – Com ou Sem Refrigeração? Como podemos ver, isso depende da aplicação específica (o material da peça, operação, etc.) e máquinas ferramenta disponíveis. No entanto, os fabricantes de ferramentas de corte levam em conta as necessidades dos clientes e fornecem ferramentas que irão garantir uma usinagem produtiva com o uso de métodos de refrigeração diferentes.

A grande maioria das fresas indexáveis modernas possuem canais internos que permitem aplicar o líquido de refrigerante diretamente através do corpo da ferramenta. Isso permite um direcionamento eficaz do refrigerante diretamente para a zona de corte. Para fresas de facear de uma geração anterior, sem canais de refrigeração, A ISCAR sugere um parafuso de fixação com um bico ajustável - em muitos casos, isso não só melhora a aplicação do refrigerante, mas também contribui para um melhor escoamento de cavacos.

Ao explorar fresas destinadas para HPC e usinagem criogénica, o corpo da fresa ser projetado de acordo. A forma dos canais internos, seus tamanhos e elementos de vedação (se necessário) devem assegurar ao máximo o livre fluxo do líquido de refrigeração, sem qualquer obstrução. Os elementos mais importantes são os bicos que são montados nas saídas dos canais, já que eles otimizam o efeito do jato de fluido de refrigeração de alta velocidade e os direcionam exatamente para a área necessária.

Por último, mas não menos importante - devemos considerar inserto de metal duro por si só.

Embora a aresta do inserto execute o corte, como ele se relaciona com o método de refrigeração? A chave para entender essa relação é a classe do inserto de metal duro e mais especificamente - seu revestimento, que fornecem uma barreira contra a penetração de calor. O revestimento deve ser resistente ao choque térmico que causa um efeito destrutivo. Compreensivelmente, não há revestimento "universal", que é igualmente adequado para fresamento produtivo com refrigerante e sem ele. Alguns revestimentos são mais eficazes para usinagem com óleo solúvel, enquanto outros proporcionam vantagens para usinagem sem refrigeração. Apesar dos insertos indexáveis de metal duro estarem disponíveis com revestimentos para atender todas as aplicações, o campo das camadas de revestimentos dos insertos é tão complexa que vale a pena uma discussão inteiramente separada.

 

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