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Brasil constrói um dos mais sofisticados aceleradores Síncrotron do planeta

O avanço da tecnologia depende do desenvolvimento de ferramentas cada vez melhores para enxergarmos aquilo que os nossos olhos não…

O avanço da tecnologia depende do desenvolvimento de ferramentas cada vez melhores para enxergarmos aquilo que os nossos olhos não veem. Cada vez que damos um passo em direção a ferramentas melhores, a ciência ganha novas informações e descobre novos detalhes sobre a composição dos seres e das coisas, em nível atômico.

Primeiro os cientistas criaram o microscópio, depois o microscópio com duas lentes, na sequência o microscópio eletrônico. E o grande salto nessa evolução foi a criação da Luz Síncrotron, que permite identificar os átomos e as moléculas que compõem cada material. Revolução no mundo da ciência.

Luz Síncroton

Em um acelerador de partículas, quando elétrons são acelerados até velocidades próximas a da luz e têm a sua trajetória desviada por um campo magnético, eles emitem uma luz com alto brilho que penetra a matéria e revela a estrutura atômica de materiais. Essa é a Luz Síncrotron.

Para você entender melhor, o Engenheiro Eletricista da WEG, com Especialização em Máquinas Elétricas Girantes e Gestão de Projetos, Eduardo Constantino Ramos, fez uma comparação bem simples: uma lanterna X um laser point. A diferença é que na lanterna a divergência da luz é maior, distribuindo a luz em mais direções, mas com alcance relativamente pequeno. Já um laser point, a luz é concentrada em uma única direção, permitindo maior alcance, mesmo que possua uma potência mais baixa que a lanterna.

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Luz Síncrotron no Brasil

Atualmente, há um acelerador de elétrons que funciona como fonte de luz síncrotron instalada no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), vinculado ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, em Campinas/SP. Essa fonte é considerada de segunda geração, mas é a única fonte de Luz Síncrotron aberta ao uso da comunidade acadêmica e industrial na América Latina.

Entenda melhor nesse episódio do programa Brasil Ciência  na Discovery Brasil

Conheça o LNLS

Nos últimos 20 anos, esse acelerador de partículas do LNLS já serviu como base para milhares de pesquisas. Mas, é necessária uma luz mais brilhante para estudos avançados em áreas como medicina, biologia, química, física e ciências de materiais.

Nesse sentido, de olhar para o futuro da ciência e ampliar os estudo e conhecimento sobre átomos e moléculas é que foi criado o projeto Sirius, que será uma das mais sofisticadas fontes de luz síncrotron do planeta.

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Obra do Projeto Sirius em andamento

Projeto Sirius

O Sirius, que tem previsão para ser inaugurado ainda em 2018, será um superlaboratório de 68 mil m² em um terreno de 150 mil m² junto ao campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). A área total equivale a 21 campos de futebol.

A ideia é criar uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, colocando o Brasil na liderança mundial de produção deste tipo de radiação eletromagnética. Esse novo laboratório abrirá novas perspectivas de pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, física, ciências ambientais e muitas outras.

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Simulação do túnel dos aceleradores com os imãs em azul, verde e amarelo.

 

O projeto ganhou o nome de Sirius em referência à estrela de maior brilho no céu durante à noite, localizada na constelação do Cão Maior. A designação do nome Sirius em referência à estrela é justificada porque o Sirius foi concebido para entregar a luz sincrotron mais brilhante entre os aceleradores existentes ao redor do planeta na mesma classe de energia, podendo suportar até 40 pesquisas simultâneas.

Segundo Eduardo Ramos, foi adotado como premissa pelo LNLS, entidade responsável pela coordenação deste projeto, a preferência pelo desenvolvimento das demandas com indústrias nacionais, através de parcerias de cooperação para desenvolvimento tecnológico. Com a WEG, a parceria iniciada em 2012 foi uma das primeiras e mais importantes para a construção do Sirius.

WEG na Ciência

Para criar o campo magnético que guia a trajetória dos elétrons, os aceleradores de partículas precisam de eletroímãs (dipolos, quadrupolos, sextupolos e corretoras). Esses eletroímãs são de certa forma o coração do acelerador e têm que ser fabricados em uma qualidade extrema, senão, o acelerador não atinge a performance esperada.

Desde 2013, a WEG participara do desenvolvimento e vem produzindo esse componente fundamental para o Sirius.

Veja um carregamento de ímãs sendo entregue no LNLS

O Engenheiro Eletricista Eduardo Ramos explicou que existem outros aceleradores de partículas no mundo, e cada um possui um design e quantidade de eletroímãs específico, de acordo com a ótica projetada e/ou experimentos planejados. Por isso, os eletroímãs do Sirius foram desenvolvidos pelo LNLS em parceria com a WEG especialmente para a ótica do Sirius e com as melhores características magnéticas já desenvolvidos ao redor do mundo.

Ou seja, a WEG surpreende mais uma vez! Encarou o desafio de produzir eletroímãs para um acelerador de partículas, mesmo não fazendo parte do escopo de produtos da empresa. Novamente os profissionais da WEG mostram sua competência e capacidade de ampliar horizontes.

Viva a Ciência e Tecnologia!

 

Texto validado pelo LNLS – Laboratório Nacional de Luz Síncrotron e CNPEM – Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais

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O que é um gerador elétrico?

Gerador elétrico (Alternadores, Turbo e Hidrogeradores) é uma das máquinas elétricas mais utilizada para conversão de energia mecânica – na…

Gerador elétrico (Alternadores, Turbo e Hidrogeradores) é uma das máquinas elétricas mais utilizada para conversão de energia mecânica – na forma de torque – em energia elétrica. Para essa função também são utilizados, mas em menor escala, o gerador de corrente contínua, o gerador assíncrono e o alternador de ímãs permanentes.

Os aspectos construtivos dos alternadores sofrem variações dependendo da escolha da máquina acionante, ou máquina primária.

Aplicações do gerador elétrico

Para aplicação em turbinas hidráulicas, de geração de energia em hidroelétricas, se dará atenção ao sistema de excitação de rápida resposta e às fixações dos polos do rotor, que precisam ser resistentes à velocidade de disparo dessas turbinas.

Para aplicação em turbinas à gas e à vapor se deposita atenção aos mancais e seus sistemas de lubrificação, bem como aos sistemas de refrigeração dedicados. Para aplicação em motores à combustão, seja do Ciclo Otto ou Diesel, se dá atenção à suportabilidade do alternador a níveis de vibração severos.

Listadas as características associadas à cada máquina primária, os conceitos eletromagnéticos e mecânicos para projeto, fabricação e controle de qualidade dos alternadores são comuns a todas as aplicações.

Alternadores

Os alternadores são utilizados para fornecimento de energia ao Sistema Elétrico Interligado, através das hidroelétricas e termelétricas, para geração em regime de emergência.

Por exemplo, em casos de falta de energia da concessionária, geradores a diesel, gás ou etanol podem ser montados em grupos ou em sistemas remotos isolados, como grupos geradores em regiões não cobertas pelo Sistema Elétrico Interligado ou em micro e pequenas centrais elétricas.

Em menores quantidades os alternadores são utilizados para tração híbrida, nobreaks rotativos e em conversores rotativos de frequência.

Geradores elétricos (Alternadores, Turbo e Hidrogeradores)

Em termos construtivos, um gerador basicamente contém:

– Estator (Armadura) que, através de seus terminais fornece energia para carga ou rede;
– Rotor (Campo ou Induzido) que normalmente é formado por eletroímãs, mas pode ser fabricado com ímãs permanentes. Nos dois casos há o agrupamento de pares de polos, sempre se intercalando um polo de polaridade Norte com um de polaridade Sul;

Nos casos em que o rotor é formado por eletroímãs, a energia que chega a esse rotor pode ser conduzida por anéis e escovas, ou pode ser fornecida por uma segunda máquina elétrica chamada Excitatriz Principal ou Excitatriz Rotativa.

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Como surgiu o gerador elétrico?

Em 1820, o Dinamarquês Hans Christian Oersted identificou, durante suas aulas, que ao circular corrente elétrica em um fio condutor, esta corrente gerava um campo magnético ao redor deste mesmo condutor, e essa constatação permitiu que outros cientistas pudessem buscar criar movimento usando eletricidade.

Em 1831, Michael Faraday descobriu que se a posição entre ímãs e condutor (ou superfície condutora) sofresse diferença durante o passar do tempo era gerada Energia Elétrica (Potencial Elétrico). E contruiu o primeiro Gerador Elétrico Experimental.

Essa foi a demonstração do primeiro gerador que transforma a energia mecânica em energia elétrica. Até então, as únicas fontes de energia elétrica eram as pilhas e baterias.

Faraday criou seu próprio gerador com um disco de cobre que girava no campo magnético formado pelos polos de um ímã com formato semelhante a uma ferradura, onde, ao girar a manivela produzia uma corrente elétrica contínua.

Graças aos esforços destes cientistas, e dos que se seguiram, hoje temos acesso à energia elétrica em nossos lares com segurança, controle e qualidade. Podemos utilizar essa energia gerada pelos geradores nas nossas mais diversas necessidades, desde iluminação, ar condicionado até os diversos eletrodomésticos, portões eletrônicos e elevadores.

Quer saber mais? Venha visitar o Museu WEG, a entrada é gratuita!