CURSO TÉCNICO EM ELETROMECÂNICA
REFRIGERADOR PORTÁTIL PARA LATINHAS
ARTHUR GARZON E ENTONY GLASENAPP
São Leopoldo, RS 2021
ARTHUR GARZON E ENTONY GLASENAPP
REFRIGERADOR PORTÁTIL PARA LATINHAS
Trabalho de Conclusão, desenvolvido no terceiro ano do Curso de eletromecânica da Escola Técnica Estadual Frederico Guilherme Schmidt como requisito para aprovação nas disciplinas do curso sob orientação da Professora Linamir Rosa e sob coorientação da Professora Fernanda Miron.
São Leopoldo, RS 2021
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 4
1.1 TEMA E SUA DELIMITAÇÃO 4
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA 4
1.3 Objetivo Geral 4
1.3.1 Objetivos Específicos 4
1.4 JUSTIFICATIVA………. 5
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA………...6
2.1 REFRIGERADORES CONVENCIONAIS………....…….6
2.1.1 Freezers Horizontais…………...………..6
2.1.2 Frigobar………....……….………..7
2.2 EFEITO PELTIER………..………...…7
2.2.1 Pastilhas Peltier………....………...…..7
3. METODOLOGIA………. 8
3.1 COLETA DE INFORMAÇÕES………....8
3.2 COMPONENTES………..9
3.3 ETAPAS………....10
4. RESULTADOS……….. 11
5. CRONOGRAMA………...12
6. CONCLUSÃO PARCIAL……….13
1. INTRODUÇÃO
O projeto tem como objetivo desenvolver um refrigerador prático, portátil e acessível para uso comum.
A refrigeração será feita com as placas termoelétricas de Efeito Peltier ligadas a um conjunto que não necessita de gás, o tornando uma alternativa acessível e ecologicamente correta comparada aos já existentes. A proposta é que as placas proporcionem refrigeramento estável onde o formato do protótipo atinja maior eficácia sem utilização de gás.
1.1 TEMA E SUA DELIMITAÇÃO
Refrigeração de latinhas com o uso de placas de Efeito Peltier.
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA
É acessível desenvolver um protótipo para o refrigeramento de latinhas sem o uso de gás?
1.3 OBJETIVO GERAL
Tem-se como objetivo geral criar o protótipo de refrigeração de latinhas portátil e de fácil uso, que seja potente e que funcione fazendo uso de pastilhas Peltier. Essas pastilhas evidenciam, através de estudos, a possibilidade de serem utilizadas para atingir um tempo menor de refrigeração.
1.3.1 Objetivos Específicos
● Propor um meio de refrigeração individual de latinhas com uso de pastilhas termoelétricas.
● Desenvolver um aparelho de refrigeração que não seja nocivo ao meio ambiente.
● Efetuar um protótipo que tenha um design prático e acessível.
● Avaliar o desempenho do produto.
1.4 JUSTIFICATIVA
Com a frequente evolução do mercado de eletrônicos, há diversos modelos de produtos menores que prometem manter a temperatura ou até mesmo congelar ou refrigerar um produto com o uso de gases que podem ser nocivos ao meio ambiente se o descarte for irregular. Com as placas Peltier, a distribuição da temperatura é feita de forma mais segura por meio da ventilação de um cooler.
O protótipo, cuja promessa é de fácil transporte, poderá substituir freezers maiores que não podem ser transportados com a mesma facilidade.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O trabalho em desenvolvimento utiliza conhecimentos de física, fenômenos de transportes e suas aplicações para a realização de um protótipo que consistirá no refrigeramento de latinhas com base no Efeito Peltier.
2.1 REFRIGERADORES CONVENCIONAIS
Os refrigeradores são equipamentos que operam segundo os mecanismos tradicionais de transferência de calor. Um ciclo de refrigeração é um processo não espontâneo e que ocorre pelo abaixamento de temperatura do produto às custas do aumento de temperatura para um meio de maior temperatura. Dessa forma, um refrigerador constitui-se de equipamentos específicos ligados em série para que o processo termodinâmico ocorra adequadamente.
O conjunto de equipamentos utilizados na refrigeração mecânica por compressão é composto por quatro principais dispositivos, sendo eles: evaporador, compressor, condensador e válvula de expansão. Para cada um desses dispositivos existe um mecanismo de funcionamento e uma condição termodinâmica que se deve avaliar antes de projetá-lo. Ainda, torna-se necessário um agente que promova as trocas energéticas no sistema: o refrigerante.
Existem outros sistemas de refrigeração, entretanto, esse é o processo de abaixamento de temperatura utilizado em todas as residências do nosso país pela simplicidade e custo acessível.
2.1.1 Freezers horizontais
O funcionamento de um freezer, seja ele horizontal ou vertical, é semelhante ao de uma geladeira: o sistema transforma o calor do ambiente externo em frio por meio de uma substância refrigerante. A diferença é esse tipo de eletrodoméstico ser mais potente e contar com um evaporador interno que mantém a temperatura mais baixa por mais tempo.
2.1.2 Frigobar
O frigobar pode ser comparado a uma geladeira, mas com tamanho reduzido. Ou seja, ele se torna muito mais versátil em questão de armazenamento, já que você pode guardar e conservar bebidas, alimentos e outros produtos.
2.2 EFEITO PELTIER
O Efeito Peltier foi descoberto em 1834 pelo físico francês Jean Charles Athanase Peltier. A base do experimento foi a junção dos metais bismuto (Bi) e cobre (Cu), onde notou-se que a corrente elétrica enquanto percorria o bismuto, o tornava mais quente. Em contrapartida, quando percorria o cobre, ficava mais frio.
2.2.1 Pastilhas Peltier
As pastilhas Peltier são usadas em pequenas aplicações de resfriamento como microprocessadores, ou médias aplicações como geladeiras portáteis. As mais potentes pastilhas podem transferir no máximo 250W, o que torna inviável o uso em um aparelho de ar condicionado, por exemplo. Pode-se empilhar algumas pastilhas para chegar a temperaturas menores, mas para alcançar níveis criogênicos são necessários processos muito complexos.
A maior vantagem destas pastilhas é a ausência de:
● Peças móveis;
● Gás Freon;
● Barulho;
● Vibração.
Além dessas ausências, elas possuem tamanho reduzido, alta durabilidade e precisão. Hoje em dia são usadas em diversos setores, especialmente os de bens de consumo, automotivo, industrial e militar.
3. METODOLOGIA
Para tal projeto ser realizado, primeiramente foi apresentado o estudo da arte em relação ao tema do projeto. Foi definido, então, que os materiais e componentes que serão utilizados na construção do protótipo deverão ser de fácil aquisição e de baixo custo, os quais serão especificados no item 3.2. Como embasamento teórico, utilizaremos as pesquisas já realizadas referentes ao Efeito Peltier e bibliografia sobre fenômenos de transportes que abrangem as trocas de calor entre os meios.
3.1 COLETA DE INFORMAÇÕES
As informações adquiridas para realização do projeto vieram de fontes como:
● Bibliografia técnica em livros de Fenômenos de Transportes;
● Sites acadêmicos;
● Profissionais com experiência acerca do tema do projeto;
● Aparelhos com sistemas similares.
3.2 COMPONENTES
A seguir, serão especificados e detalhados os componentes a serem utilizados para a realização do projeto:
● Kit de refrigeração por Pastilha Peltier
Módulos Peltier, também conhecidos como pastilhas termoelétricas, são pequenas unidades que contém uma série de semicondutores (transistores) agrupados em pares, para operarem como bombas de calor.
● Arduino
Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre e de placa única, projetada com um microcontrolador com suporte de entrada/saída embutido, uma linguagem de programação padrão, a qual tem origem em Wiring, e é essencialmente C/C++.
● Espuma térmica
A espuma de isolamento térmico produzida de poliuretano é um dos melhores materiais isolantes do mercado, já que possui baixíssima condutividade térmica, o que consequentemente gera menor troca de calor entre ambientes.
● Kit para estrutura
● Componentes (conectores)
3.3 ETAPAS
● Busca de materiais;
● Análise de projeto e elaboração de plano de execução de oficina;
● Construção do protótipo;
● Teste do protótipo;
● Reuniões com o orientador.
4. RESULTADOS
A proposta do trabalho será utilizar as pastilhas de refrigeração por Efeito Peltier, onde a refrigeração será liberada em uma caixa feita sob medida especificamente para aumentar o desempenho do isolamento térmico.
O processo consiste em aproveitar a refrigeração gerada pelas pastilhas em conjunto com o design e praticidade do projeto. Com a ajuda de sub-isolamentos, a eficácia da propagação será ampliada e direcionada.
Serão feitos testes e modificações conforme a realização da montagem do projeto para melhores resultados.
5. CRONOGRAMA
Atividades Desenvolvidas
MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Escolha do Tema e sua delimitação Construção da
Introdução Levantamento
Bibliográfico Problema de Pesquisa e
objetivos Referencial
Teórico Metodologia
Resultados esperados Conclusão
parcial Referências
Entrega do Projeto Exposchmidt
6. CONCLUSÃO PARCIAL
Após pesquisa bibliográfica e descritiva, estudos e orientação de professores, foi possível arquitetar o plano de desenvolvimento de um aparelho de refrigeração individual de bebidas com o uso de pastilhas de Efeito Peltier, tendo como objetivo desenvolver um protótipo portátil, acessível e ecologicamente correto, por não utilizar o uso de gás para a refrigeração.
REFERÊNCIAS
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<https://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/8266/1/CT_COEAU_2016_2_07.pdf
>. Acesso em: 20 de abril de 2021.
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Disponível em:
<http://www.univasf.edu.br/~joseamerico.moura/index_arquivos/Cap6.pdf>.Acesso em: 15 de abril de 2021.
FRANDAZOLO MAIDANA, Cristiano. MARIN RICARDO, Alex. ADAMSKI ROBERTO, Muraro.TRINDADE, Augusto.”EFICÁCIA DAS PASTILHAS TERMOELÉTRICAS", 2018. Disponivel em :
<http://143.54.70.55/pss/medterm/20072/peltier.pdf>. Acesso em: 18 de Junho de 2021.
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PERINI BORTOLO, Otávio. RIBEIRO, Michel.“Trocas de calor”,2019. Disponível em:<https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-quimica/trocador-de-cal or>. Acesso em: 14 de maio de 2021.
RODRIGO AUGUSTO, Santos. DIAS DE FREITAS, Damaris. JOSÉ DA SILVA, Sérgio. HENRIQUE, Marcos. “Principais Caracteristicas Das Pastilhas De Efeito Peltier”,2007. Disponível
em:<https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_87.pdf>. Acesso em: 7 de Setembro de 2021.
