REALIZAÇÃO: APOIO:

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 supercondutorasKOSSMANN, 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: sidneikossmann@gmail.com. Orientador: lincoln.pinheiro@erechim.ifrs.edu.br

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).

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.

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.

INTRODUÇÃO

MATERIAIS E MÉTODOS

OBJETIVOS

RESULTADOS

CONSIDERAÇÕES FINAIS

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.

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.

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.

Agências de financiamento: EDITAL IFRS PROPI Nº 004/2011 – Fomento Interno

REFERÊNCIAS

Figura 2. Esquema elétrico do protótipo.

[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 materialsprocessing, Marcel Dekker, 2003.

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.

(a) (b)

(b)(a)