sábado, 10 de maio de 2014

Neste vídeo, mostraremos o primeiro teste do controlador de temperatura e qual temperatura conseguimos atingir com 1 dissipador e 1 cooler.
 

terça-feira, 6 de maio de 2014

sábado, 12 de abril de 2014


DISSIPADOR
         Para que este projeto tenha o efeito desejado devemos instalar corretamente um dissipador de calor com cooler no lado quente da pastilha, o desempenho será bom, quanto menor for a temperatura do lado quente, mais gelado ficará o outro lado. Para o lado quente da pastilha, o projeto usará uma placa de metal (dissipador) encostada no PELTIER para dissipar bem o calor, deve-se utilizar pasta térmica entre ambos e vedar bem para evitar que o lado frio seja aquecido de alguma forma.
          Em boa parte das aplicações com o PELTIER, o alumínio tem respondido bem às variações de temperatura e esta é uma das razões porque iremos empregá-lo aqui.
           Dissipador de calor é um objeto de metal geralmente feito de cobre ou alumínio, que, pelo fenômeno da condução térmica, busca maximizar, via presença de uma maior área por onde um fluxo térmico possa ocorrer, a taxa de dissipação térmica - ou seja, de calor - entre qualquer superfície com a qual esteja em contato térmico e o ambiente externo.
Dissipadores térmicos têm por objetivo garantir a integridade de equipamentos que podem se danificar caso a expressiva quantidade de energia térmica gerada durante seus funcionamentos não seja deles removida e dissipada em tempo hábil. Um dissipador térmico é essencialmente usado nos casos em que a fonte de energia térmica implique por si só uma elevada radiância térmica, a exemplo em circuitos eletrônicos com elevado grau de integração. Em essência, o dissipador busca estabelecer uma maior condutividade térmica entre os sistemas integrados e o ambiente externo de forma que a taxa de dissipação de energia térmica requisitada ao componente não implique, entre o ambiente externo e o interno, uma diferença de temperaturas que possa comprometer a estrutura interna do componente.
          No caso do nosso projeto ele será essencial para dissipação do calor que a parte quente irá liberar quando a parte fria da pastilha PELTIER estiver agindo dentro da caixa térmica e para que não haja um superaquecimento na parte externa da pastilha e corremos o risco de não alcançarmos a temperatura ideal para refrigerar o interior da caixa térmica, já que a pastilha atinge uma diferença de temperatura de 60°C e temos que chegar a próximo de 5°C na parte fria, o dissipador auxiliará a pastilha PELTIER a chegar na temperatura desejada.  

O dissipador de calor a ser utilizado para o projeto é de alumínio 95 mm comprimento por 76 mm largura por 50mm.


          COOLER

Cooler (refrigerador, em inglês) foi desenvolvido para amenizar a temperatura existente nos processadores, onde há um grande movimento de elétrons ocasionando a elevação de temperatura.
Esse aparelho, em suas versões mais comuns, é uma espécie de ventilador que fica dentro das máquinas resfriando as peças. Em alguns casos como, por exemplo, nos painéis elétricos ele é instalado nas portas ou laterais das caixas de painéis para jogar para fora o calor existente no interior da caixa e muitas vezes dependendo do caso são instalados dois coolers.
No nosso projeto ele será instalado do lado de fora da caixa para dissipar o calor do lado quente da pastilha; para alcançarmos a temperatura de 5ºC no interior da caixa refrigeradora.

O tipo de cooler utilizado será o Air-cooler (refrigerador a ar).

Esse é o mais simples e conhecido dos coolers que trabalha a base de ar.

Ele irá trabalhar junto com o dissipador de calor de alumínio, para auxiliar  na retirada de calor da parte quente da pastilha PELTIER.

Dimensões: 80 X 80 X 25 mm

Velocidade: 2600 RPM

Fluxo de ar: 32 c.f.m

Ruído: 34 dba

Tempo de vida útil: 30.000 horas

Adaptador de fonte: 4 vias macho e fêmea

Tensão: 12 V

Corrente: 0,18ª


    FONTE CHAVEADA

·                                  FONTE DE ALIMENTAÇÃO


Com base nos dados do fabricante da célula modelo TEC1-12706-U, a corrente máxima é de: 6,4 A com uma tensão máxima de 14,9V CC.
        O cooler terá uma alimentação de 12 V AC e o circuito de controle terá alimentação de 5 V CC. Estimasse que o circuito de controle consuma aproximadamente 500 mA, sendo que será reservado 1 A para este circuito. A fonte de 5 V cc terá que ser simétrica devido a utilização dos amplificadores operacionais. Logo, o circuito terá duas fontes distintas e com transformadores separados, uma de 12 V CC para o acionamento de potência e outra de + 5 V CC e – 5 V CC para o circuito de controle. As duas fontes utilizarão circuitos integrados do tipo regulador de tensão para controlar a tensão de saída. Sendo que a fonte de 15Vcc utilizará também transistores de potência para aumentar a corrente de saída.
·        Circuito da fonte de alimentação simétrica 5 V:
        Esta fonte utilizará os circuitos integrados LM7805 e LM7905 para regular, respectivamente, a tensão positiva e negativa. A retificação será feita por diodos na configuração ponte e do tipo 1N4007. Os capacitores responsáveis pela filtragem serão de 1000 http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-177.jpg/16 V e os capacitores http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-178.jpg e http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-179.jpg serão de 100 http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-180.jpg, conforme orientação do fabricante do integrado.
        CONTROLADOR DE TEMPERATURA
        Determinação do sensor de temperatura.
       O principal critério para escolha do sensor de temperatura é que ele tenha uma resposta linear entre a temperatura e a grandeza elétrica (Tensão ou Resistência). Outro critério é que ele tenha o range de temperatura adequado ao projeto que é de 0°C até 68°C.

          Características do Sensor de Temperatura

Marca: Coel

Modelo: TLZ 10

Tensão: 12, 24, 100, 240 Vca
              12, 24 Vcc

Frequência: 48 a 63 Hz

Consumo: Aproximadamente 3 VA

Entradas: 1 entrada para sonda de ambiente PTC (KTY 81-121 990 ohlms a 25C°) ou NTC (103AT-2 10 Kilo ohlm a 25C°)

Saída: 1 saída a relé: OUT SPST-NA inrush (16A 250 Vca) ou SPDT (16A 250 Vca)

Dimensões: 33mm X 75 mm frontal X 64 mm profundidade

Peso: 115 gramas







 

4.         Pasta Térmica

Outro elemento muito importante para o bom empenho da pastilha Peltier em nosso projeto é a pasta térmica, que também tem papel muito importante no resfriamento da pastilha. Sua composição permite a transmissão de calor e ajuda o dissipador a fazer contato com a pastilha.

A pasta térmica nada mais é do que um produto que permite uma melhor transmissão do calor entre a pastilha Peltier, a chapa metálica do dissipador e o cooler. É uma pasta branca e firme com consistência de pomada, facilmente encontrada em lojas de componentes eletrônicos. Deve ser passada uma fina camada entre a pastilha e o dissipador apenas o suficiente para "unir" as duas peças retirando todo ar que possa haver entre elas.

A pasta térmica também ajuda a reduzir o calor, porém não se deve exagerar, caso contrário  a eficiência da pasta térmica será menor, pois apesar dela acabar com a camada de ar entre a pastilha e o dissipador de calor, ela não é um transmissor de calor tão eficiente quanto os metais.

Pasta térmica

Figura 10

5.      MONTAGEM DO CONJUNTO

 

Este item será desenvolvido no próximo semestre quando efetivamente realizaremos a montagem do nosso protótipo de caixa refrigeradora, utilizando todos os itens descriminado acima.

quarta-feira, 9 de abril de 2014

VANTAGENS  E  DESVANTAGENS  DA  REFRIGERAÇÃO  ELETRÔNICA
  Verificando o efeito PELTIER em produtos no mercado e em equipamentos para laboratórios, pode-se verificar uma grande vantagem sobre os outros equipamentos em relação a economia de energia.
  O bebedouro eletrônico em relação ao bebedouro a compressor; ele economiza 40% de energia.
   Em uma adega termoelétrica para 6 garrafas consome por volta de 75w, enquanto uma adega a compressor consome 0,085 kW/h.
  Para adegas de até 12 garrafas, muito provavelmente, utilizam placas PELTIER. Isso indica que até esta capacidade de refrigeração ainda tem-se condições de manter a temperatura exigida mas seu limite de atuação com eficiência é de até 3m³. Assim temos que considerar uma desvantagem.
  Contudo, lembre-se que a utilização da pastilha PELTIER tem três grandes vantagens que fazem deste dispositivo assunto para maiores investigações e estudos pois são muito econômicos; silenciosos e não provocam vibrações.
 
DIMENSIONAMENTOS
  O cálculo de carga térmica se faz necessário devido a necessidade de se saber qual é a potência térmica necessária para satisfazer os parâmetros do projeto. Através do valor da potência térmica obtida nos cálculos poderá ser definida a célula PELTIER mais adequada disponível no mercado.
  Além do exposto, para cada material termoelétrico, o coeficiente de efeito frigorífico depende, da configuração geométrica adotada (secção e comprimento dos termopares), das temperaturas das fontes quente e fria e da intensidade de corrente.
   Assim para temperaturas de 45°C e 5°C um determinado termopar apresenta variação . O projeto realizado é bem simples, para esse tipo de projeto pode-se basear os cálculos térmicos em unidade de energia conhecida como,  BTU (British Thermal Unit) – (Unidade térmica Britânica).

  BTU é uma unidade de medida não-métrica (não pertencente ao SI) utilizada principalmente nos Estados Unidos, mas também utilizada no Reino Unido. É uma unidade de energia que é equivalente a 252,2 calorias e a 1055 joules.
  Entre 778 e 782 ft.lbf (pés-libra-força).
  A quantidade de 1 BTU é definida como a quantidade de energia necessária para se elevar a temperatura de uma massa de uma libra de água em um grau fahrenheit. Para se derreter a mesma massa de gelo, é necessário 143 Btu. 1Watt é aproximadamente 3,41BTU/h.

Exemplo:
 
 Temos 60 Watts dissipados pela célula de PELTIER, se usada nessa configuração.
60 Watts x 3,41BTU/h = 204,6 BTU/h.
  Em média 600BTU são suficiente para gelar uma área de 1m².
  Como a caixa térmica tem apenas 7 litros.

  Vale lembrar que estes valores de calculo é somente um exemplo e não é os valores que dimensionamos para o nosso projeto.
 Nas próximas publicações colocaremos os valores reais do protótipo.

 OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho é verificar como o efeito PELTIER pode contribuir com a eficiência energética dos equipamentos que possui sistemas de refrigeração, diminuindo a temperatura sem utilizar movimento mecânico ou gás, mas sim com um equipamento eletrônico e sem agredir o meio ambiente.
 

     METODOLOGIA
A metodologia aplicada para atingir aos objetivos desejados envolveu as seguintes etapas:
·        Levantamento de informações sobre os diferentes efeitos físicos similares e ao efeito PELTIER; para nos auxiliar no dimensionamento do protótipo.
·        Entender como aumentar a potência das células PELTIER para melhorar e ampliar sua gama de uso.
 
Entender como aumentar a potência das células PELTIER para melhorar e ampliar sua gama de uso.
        COMO SURGIU A  CÉLULA PELTIER
  A história do efeito termoelétrico começa em 1821 através do físico Thomas Johann Seebeck (1770 - 1831) que descobriu o efeito termoelétrico que se refere a uma junção de metais distintos que produz uma tensão elétrica cujo valor depende dos materiais que a compõem e da temperatura a que se encontra (Figura 1). Este efeito é conhecido como efeito de Seebeck e é neste princípio que se baseia o funcionamento do termopar. Os termopares são dispositivos elétricos com larga aplicação para medição de temperatura.
  Em 1834, 13 anos após Seebeck ter descoberto o efeito Seebeck, Jean Charles Athanase PELTIER (1785 - 1845), descobriu que uma junção metálica pode produzir calor ou frio, dependendo da direção da corrente elétrica conhecida pelo o nome de Efeito PELTIER, em sua homenagem. Embora o Efeito Seebeck, que produz energia elétrica através do calor, tenha sido descoberto 13 anos antes por Thomas Johann Seebeck, PELTIER descobriu a capacidade reversível dos termopares para refrigerar, ou seja, gerar frio na junção metálica. O efeito Seebeck é portanto reversível. 
  William Thomson, conhecido como o 1º barão Kelvin (1824 - 1907) por desenvolver a escala Kelvin de temperatura absoluta, em 1857, descobriu que um condutor simples submetido a um gradiente de temperatura, sofre uma concentração de elétrons em uma de suas extremidades e uma carência dos mesmos na outra.
  A aplicação da termoeletricidade se restringiu durante muitos anos, quase que exclusivamente, à medida de temperaturas por meio dos chamados termopares. As primeiras considerações objetivas a respeito da aplicação do efeito PELTIER à refrigeração, foram feitas pelo cientista alemão Alternkirch que demonstrou qualitativamente que um material termoelétrico é bom quando, apresenta um alto coeficiente Seebeck (ou poder termoelétrico), uma alta condutividade elétrica e uma baixa condutividade térmica.
      No início da década de 1930 até o final dos anos de 1970, houve inúmeras descobertas mostrando que materiais semicondutores exibiam melhores propriedades termoelétricas. Até então metais como a liga de bismuto e antimônio eram os mais utilizados. Com o desenvolvimento da técnica dos semicondutores, que apresentam um coeficiente Seebeck bastante superior ao dos metais é que a refrigeração termoelétrica tomou algum impulso. O grande passo na refrigeração termoelétrica foi dado em 1955 com a descoberta do Telureto de Bismuto (Bi2Te3) cujas propriedades, como material semicondutor permite criar diferenças de temperatura entre a fonte quente e a fonte fria da ordem de 72 °C.
pertencem a uma interessante classe de fenômenos físicos reversíveis que surgem em conjunção com dois ou mais processos irreversíveis.
Cinco são os efeitos que se observam quando uma corrente elétrica circula através de um semicondutor.
Para que se compreenda o Efeito PELTIER é preciso conhecer os outros efeitos físicos que atuam simultaneamente: o efeito Seebeck, o efeito Thompson e o efeito Volta.
              O  EFEITO  PELTIER  E  OUTROS  EFEITOS  FÍSICOS
O Efeito PELTIER descreve a capacidade de um equipamento em transformar uma corrente elétrica em absorção de calor, que pode ser observado em pastilhas termoelétricas.
As pastilhas termoelétricas de efeito PELTIER em geral utilizam o material semicondutor telureto de bismuto que é altamente dopado para criar semicondutores do tipo P e tipo N, assim um dos materiais passa a ter facilidade de receber elétrons e o outro, facilidade para doar elétrons.
A montagem em série de vários semicondutores positivos alternados com negativos é que permite a formação de uma bateria termoelétrica ou sistema de refrigeração termoelétrica.
Os melhores materiais termoelétricos, tem sido fabricados com os semicondutores, que são materiais de propriedades intermediárias entre os isolantes e os condutores propriamente ditos. 
 EFEITO SEEBECK
Thomas Seebeck, define que num circuito fechado, formado por dois condutores diferentes, forma uma diferença de temperatura,  criando o Efeito Seebeck.
O EFEITO THOMPSON
Thompson concluiu com base na leis de Seebeck e de PELTIER, que a condução de calor tinha, onde os fios metálicos de um par termoelétrico, cria uma distribuição por igual de temperatura em cada fio, dando origem ao Efeito Thomson.
   EFEITO VOLTA
E o efeito de volta explica a experiência de PELTIER da seguinte forma, “Quando dois metais estão em contato com um equilíbrio térmico e elétrico, existe entre eles uma diferença de potencial que pode ser da ordem de volts”.
 
 
 

 
 

sábado, 5 de abril de 2014


 Este blog tem por objetivo mostrar e relatar o Tcc do grupo de Eletrotécnica do 4º S, da ETEC Getúlio Vargas-Ipiranga, do ano de 2014.
 Após algumas reuniões do grupo, decidimos elaborar uma protótipo de uma geladeira térmica, para ser utilizada em veículos, onde o condutor desde veículo possa condicionar alimentos e bebidas, mantendo em uma temperatura segura para o consumo destes alimentos. Nossa maior preocupação foi por quem iria ser utilizada esta geladeira portátil e como otimizar o uso dela para veículos sem ocupar muito espaço, porque no inicio tínhamos em mente utilizá-la em veículos de pequeno porte.
 Depois de algumas conversas, reuniões e pesquisas de campo, decidimos focar principalmente para o uso de caminhoneiros e motorista de ônibus de viagem, que passam grande período em seus veículos em viagens longas e passam com isso muito tempo sem se alimentar ou se alimentando de forma incorreta, com alimentos industrializados ou nada nutritivos.
 Determinado então estes pontos começamos a pensar na construção deste protótipo, tamanho, forma, material utilizado como caixa refrigeradora, equipamentos elétricos para o seu funcionamento, modo de refrigerar este recipiente, como ligá-lo no veiculo, tensão de entrada, corrente elétrica consumida, potencia, quanto este equipamento iria consumir de energia, se seria realmente útil e viável, se seria aceito pelo mercado, enfim até onde valeria a pena insistir nesse projeto. Foi a partir deste ponto que começamos as pesquisas com os possíveis consumidores, motorista de ônibus e caminhões que conhecíamos, e percebemos que esse projeto poderia realmente ser muito útil.
 Pesquisamos com fornecedores e na Internet todo material que iríamos necessitar para construção do protótipo, custo dos materiais, cálculos necessário para alcançarmos a refrigeração ideal  etc.
 
                                                                COMO REFRIGERAR ?
 
Com pesquisas sobre refrigeração de pequenos ambiente, conhecemos através de pessoas envolvida na área de refrigeração e amigos que trabalham conosco a Pastilha Peltier, que é um componente termoelétrico utilizado para refrigerar ou aquecer pequenos ambientes.
 
PASTILHA PELTIER
O Efeito PELTIER descreve a capacidade de um equipamento em transformar uma corrente elétrica em absorção de calor, que pode ser observado em pastilhas termoelétricas.
As pastilhas termoelétricas de efeito PELTIER em geral utilizam o material semicondutor telureto de bismuto que é altamente dopado para criar semicondutores do tipo P e tipo N, assim um dos materiais passa a ter facilidade de receber elétrons e o outro, facilidade para doar elétrons.
http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-15.jpg
Figura 01 – Circuito PELTIER
                http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-16.jpg
A montagem em série de vários semicondutores positivos alternados com negativos é que permite a formação de uma bateria termoelétrica ou sistema de refrigeração termoelétrica.
Os melhores materiais termoelétricos, tem sido fabricados com os semicondutores, que são materiais de propriedades intermediárias entre os isolantes e os condutores propriamente ditos.