Projeto Motor de Rotor Líquido: setembro 2011

Olhar e saber como funcionam equipamentos eletrônicos, como uma televisão, um rádio, uma geladeira ou um computador, por exemplo, deve ser muito legal, não acham? E o que diriam em saber o funcionamento de equipamentos médico-hospitalares? Pois é exatamente esse assunto que estudamos no curso de Equipamentos Biomédicos, no Cefet-MG.

Mas, o que seria esse curso? E qual é a base do funcionamento de todos esses equipamentos?

→ Circuitos Elétricos, o que é?

Primeiramente, a base de todo o funcionamento desses equipamentos eletrônicos é a matéria denominada Circuito Elétrico. O circuito elétrico é formado por uma ou mais fontes de energia elétrica, fios condutores e algum elemento de circuito como resistores, capacitores e receptores. O circuito elétrico estará completo quando a corrente elétrica, que sai de um dos terminais da fonte de energia (positivo), percorre os componentes do circuito e fecha seu percurso no outro pólo da fonte de energia (negativo).

A corrente elétrica é formada por elétrons livres em movimento organizado. A energia elétrica transportada pela corrente nada mais é do que a energia cinética dos elétrons. Assim, nos circuitos elétricos, a energia cinética dos elétrons livres pode transformar-se em energia luminosa ou em energia cinética dos motores, por exemplo. Ao percorrer o circuito, do pólo positivo da pilha até o pólo negativo, por exemplo, os elétrons livres perdem totalmente a energia que transportavam. E sem a reposição dessa energia não seria possível a permanência de uma corrente elétrica. A função de uma pilha é, portanto, fornecer a energia necessária aos elétrons livres do fio, para que eles permaneçam em movimento. Dentro da pilha, os elétrons adquirem energia ao serem levados do pólo positivo ao negativo. Ao chegarem ao pólo negativo, movimentam-se novamente pela parte externa do circuito até alcançarem o pólo positivo, e assim sucessivamente. Ao levar certo número de elétrons do pólo positivo para o negativo, a pilha cede a eles certa quantidade de energia. O valor da energia que esses elétrons recebem, dividido pela quantidade de carga que eles têm, é a tensão elétrica existente entre os pólos da pilha. Nas pilhas comuns, esse valor é 1,5 volts.

→ E esse curso?

No curso de Equipamentos Biomédicos, estudamos o funcionamento dos equipamentos eletrônicos. O mesmo tem como objetivo a formação de profissionais qualificados para a manutenção e gerenciamento de equipamentos médico-hospitalares. Assim, estaremos capacitados para trabalhar na manutenção desses equipamentos e na elaboração de novos projetos compreendidos nessa área, em um Hospital, por exemplo, além de podermos continuar esse curso em um semelhante na faculdade: a Engenharia Biomédica! Muito interessante, não acham?

Segue abaixo um vídeo mostrando as aplicações da engenharia biomédica :

Apresentaremos, neste blog, um projeto simples, mas bastante interessante, chamado Motor de Rotor Líquido.

→ Materiais:

· Um pino metálico de alumínio (eletrodo);

· Uma rolha de borracha para o bico do funil;

· Um funil de alumínio de bico curto e largo (para poder encaixar uma rolha);

· Ímã em anel, tirado de um alto-falante grande;

· Uma peça de metal em anel;

· Uma borracha em anel;

· Uma trava elástica;

· Fios de ligação (com terminações de ´´jacaré``);

· Uma fonte de alimentação de 12VDC (bateria de carro);

· Solução iônica para colocar dentro do funil (foi usada uma solução a 10% de sulfato de cobre, mas qualquer outro sal também serve).

→ Procedimento:

Primeiramente, encaixamos a rolha de borracha no eletrodo e alargamos o gargalo do funil para encaixá-lo, também, no eletrodo, por cima da rolha. Depois, colocamos o imã na parte inferior do funil, colocamos a peça de metal para prender o imã ao funil, a borracha para dar sustentação e a trava elástica para fixá-los. Ligamos os terminais positivo e negativo no funil e na parte inferior do eletrodo, respectivamente e ligamos os ´´jacarés`` na bateria de 12 volts. E, enfim, colocamos a solução iônica de 10% de sulfato de cobre. O acabamento fica a preferência.

Assim o líquido começar a girar num sentido que depende do sentido da corrente elétrica. Invertendo-se o sentido da corrente, inverte-se também o sentido de rotação do líquido.

→ Funcionamento:

Após a ligação dos terminais na bateria, a corrente sai do pólo positivo em direção ao pólo negativo. Porém, como a corrente não consegue passar do funil para o eletrodo, em função da borracha que a isola, a mesma começa a circular na solução iônica, através do campo de indução magnética mantida pelo imã. As forças magnéticas surgem sempre no sentido de arrastar as cargas, movimentando-as. Esse "arrastão" leva consigo o líquido todo e esse se põe a girar, de acordo com a regra da mão direita.

→ Ato adicional I - o SULFATO DE COBRE

É um composto químico , um sal que apresenta-se sob duas formas , de acordo com o grau de desidratação. Existe o sulfato na forma anidra ( CuSO4), que possui coloração verde opaco ou cinzento, encontrado num metal raro chamado calcocianita enquanto na sua forma pentahidratada ( CuSO4 5H2O ), é encontrada na natureza como calcantita ou pedra azul e possui a coloração azul brilhante , que é o que a gente vai utilizar no processo. Ele é uma substância tóxica , muito perigosa, podendo causar irritação por contato com a pele e as mucosas . Essa forma de sulfato , pra ser convertida na forma anidra , basta aquecê-la que as 5 moléculas de água vão evaporar. As utilizações do sulfato de cobre são: ele é usado como fungicida misturado com o cal , ou seja , mata os fungos de melão, uva e outras frutas; misturado com o carbonato de amônio é utilizado pra evitar a queda das plântulas ( que são os embriões vegetais das plantas que se encerram nas sementes ), inibe o crescimento de algumas bactérias , é utilizado para detectar se uma pessoa é portadora de anemia (O teste é realizado jogando-se um pouco de sangue numa solução de sulfato de cobre com densidade conhecida – sangue contendo hemoglobina suficiente afunda rapidamente por sua densidade, enquanto sangue que não contém hemoglobina suficiente flutua ou afunda vagarosamente), no controle de plantas aquáticas exóticas invasivas, na coloração dos vidros, utilizado por pecuaristas no banho das patas do cavalo , para o endurecimento das cascas, entre outras.

→ Ato adicional II : a REGRA DA

MÃO DIREITA

Regra da mão direita é geralmente utilizada quando se necessita diferenciar ou estabelecer como padrão uma entre duas orientações espaciais possíveis em um sistema físico pertinente.

Esta regra permite-nos facilmente obter o sentido da força magnética resultante em um fio condutor de corrente elétrica imerso em uma região onde há um campo magnético: posicionando-se a mão direita de forma que o polegar desta aponte ao longo do condutor o sentido da corrente elétrica convencional que nele circula e de forma que os demais dedos apontem no sentido do campo magnético, a mão estará posicionada de forma que o movimento associado a um "tapa" dado com a mesma fornece a direção e o sentido da força magnética que atua no condutor.

Posicionando-se o dedão da mão direita ao longo de um condutor de forma a orientá-lo com a corrente convencional que circula pelo mesmo também permite a obtenção do sentido de "giro" do campo magnético oriundo desta corrente, bastando para tal acompanhar a orientação dos dedos quando estas "abraçam" o fio.

Assim, o campo magnético do projeto, muda a circulação da solução iônica de acordo com o sentido da corrente.

*Na figura, W representa a corrente.

→ Comprovações:

Através deste projeto, conseguimos comprovar várias leis físicas, tais como:

· A passagem da corrente, quando se tem uma fonte de tensão e um material condutor;

· A não-passagem de corrente, quando se tem algum material isolante (no caso, a rolha de borracha);

· O campo magnético gerado pelo imã através da passagem de corrente, com a ocorrência da circulação do líquido;

· Os elétrons livres na solução iônica de sulfato de cobre, o que faz com que o campo magnético movimente o líquido;

· A regra da mão direita.

→ Dificuldades:

Apesar do resultado esperado, tivemos algumas dificuldades na realização desse projeto:

· Encontrar certos materiais;

· Abrir a rolha de borracha, para encaixá-la no eletrodo;

· Alargar o gargalo do funil, de modo que o mesmo ficasse sobre a rolha de borracha, encaixada também no eletrodo;

· Fixar o imã ao funil;

· Ligar os terminais no funil e no eletrodo;

· Encontrar uma fonte de tensão com uma amperagem maior (antes, tentamos com uma pequena pilha de 12 volts, sem conseguirmos o resultado esperado);

· Acertar na concentração de sulfato de cobre na água;

· Fazer um bom acabamento no projeto, de modo que ele ficasse organizado e com uma boa aparência.

Apesar de todas essas dificuldades, conseguimos o resultado esperado, com muita dedicação e esforço de todos, além de termos aperfeiçoado nossos conhecimentos em relação a esse tema.

Fonte

Endrereços eletrônicos:

· http://www.efeitojoule.com/2010/09/circuitos-eletricos-circuito-eletrico.html

· http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/circuitos-eletricos/circuitos-eletricos-1.php

· http://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_cobre_(II)

· http://pt.wikipedia.org/wiki/Regra_da_m%C3%A3o_direita

· http://www.feiradeciencias.com.br/