Você sabia que a Engenharia Mecânica está presente nos "coolers" dos computadores?

Como já é de conhecimento popular, os computadores atuais são equipados com um sistema de dissipação de calor no processador, conhecido como “Cooler”. O “Cooler consiste basicamente num mini equipamento de resfriamento de pequena grandeza, constituído basicamente de um ventilador e de aletas dispostas paralelamente entre si.

 Aletas são superfícies estendidas que tem o papel de otimizar a troca de calor de um fluido com outro, através do aumento da superfície de contato do meio por onde ele escoa, tornando-se um modo mais fácil e freqüente na troca de calor com outro fluido.

Principais tipos de aletas:

Processadores e aletas

O processador realiza milhões de cálculos por segundo. A atividade interna nele só é possível graças à energia elétrica que transita de um lado para o outro. Acontece que essa grande carga de trabalho gera calor, visto que os materiais oferecem resistência à passagem de corrente. Resultado? Os processadores aquecem muito quando estão efetuando tarefas.

Para evitar a queima ou possíveis danos ao componente, é preciso resfriá-lo. O item-chave nessa hora é o cooler (palavra do inglês que significa “refrigerador”).

Cooler com 20 aletas de 1 mm de espessura cada.

Curso de Engenharia Mecânica

No curso de engenharia mecânica os alunos estudam uma disciplina chamada Fenômenos de Transporte 3, mais conhecida em algumas Universidades como Transferência de Calor e Massa. Disciplina que estuda fenômenos de condução, convecção e irradiação de calor. Trocadores de calor. Condensadores.

Um dos livros mais adotados nesta disciplina é: 

Incropera, F.P., Dewitt, D. P., Bergman, T. L., Lavine, A. S. “Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa”, Editora LTC, 2008. 

Livro o qual  tem um capitulo que aborda com muita riqueza de informações as superfícies estendidas - aletas.

Condução

O calor flui da superfície para a aleta por condução.

A condução térmica é um tipo de propagação do calor que consiste na transferência de energia térmica entre as partículas que compõe o sistema. Por exemplo: coloca-se uma das extremidades de uma barra metálica na chama de fogo. Após alguns instantes, percebe-se que a outra extremidade também esquenta, mesmo estando fora da chama de fogo. Esse fato ocorre porque as partículas que formam o material receberam energia e, dessa forma, passaram a se agitar com maior intensidade. Essa agitação se transfere de partícula por partícula e se propaga em toda a barra até alcançar a outra extremidade. 

Esse tipo de transferência ocorre com maior ou menor facilidade dependendo da constituição atômica do material, a qual faz com que ele seja classificado condutor ou isolante de calor. Nas substâncias condutoras esse processo de transferência acontece mais rápido como, por exemplo, nos metais. Já nas substâncias isolantes, como na borracha e na lã, esse processo é muito lento.

Nos estudos de transferência de calor e massa é possível saber a temperatura em cada aleta, podendo dimensiona-la, afim de obter construções cada vez mais eficientes, que possibilitem maior eficiência na dissipação de calor.

Então podemos perceber, que no caso dos cooler, que são condutores, essa transferência de calor ocorre mais rapidamente, ocorrendo a dissipação do calor, ou seja, proporcionando o arrefecimento do processador. Uma solução de arrefecimento é necessária para manter a temperatura do processador em um nível aceitável, garantindo o bom desempenho durante o processamento de dados.

Inovação Tecnológica.

Tecnologia da MSI deixa o cooler da placa de vídeo sempre limpo.

A MSI Computer mudou algo bem simples na tecnologia utilizada pelos coolers em suas placas de vídeo. Agora, eles são capazes de auxiliar na tarefa de manter todo o sistema de refrigeração do hardware limpo por mais tempo.

Um dos piores problemas para placas de vídeo - e qualquer outro hardware que utilize um sistema de ventilação do tipo para refrescar os processadores e outras partes - é que os coolers acumulam muita poeira, o que diminui a capacidade de refrigeração de toda a placa.

Para tentar contornar este dilema, a MSI bolou um método de limpeza automática de suas placas de vídeo. O sistema é simples: o cooler apenas gira no sentido contrário e, assim, expulsa a poeira acumulada. Segundo a empresa, a ideia é realizar a operação durante 30 segundos logo após a inicialização do computador Além de girar ao contrário, o equipamento trabalha com 100% de sua potência neste tempo, o que é suficiente para eliminar todo tipo de impurezas que possam estar em cima ou dentro dos dutos de resfriamento ou nas hélices do cooler. Só não vale esquecer de limpar o gabinete para recolher a sujeira depois.

A MSI planeja inserir esta nova forma de limpeza em todos os seus próximos produtos.

Até o próximo post.

Você sabia que a Engenharia Mecânica está presente na geladeira?

A engenharia mecânica esta presente em toda casa que tem geladeira.

A geladeira é definida como um utensílio eletrodoméstico utilizado na conservação de alimentos. Consiste em um armário metálico com prateleiras e gavetas e uma porta isolante, para manter o frio no interior do utensílio. O frio é produzido por um compressor, normalmente movido por um motor elétrico. Na maior parte dos casos, o frigorífico doméstico possui um compartimento para fabricar gelo e congelar produtos frescos, embora uma cozinha possa ter um destes eletrodomésticos ainda um congelador separado (por exemplo, uma arca frigorifica).

Em todo curso de engenharia mecânica o aluno irá cursar a disciplina termodinâmica. O princípio de funcionamento da geladeira é baseado no ciclo frigorifico, matéria que faz parte da disciplina termodinâmica.

O ciclo frigorífico da geladeira consiste em:

O compressor comprime o gás refrigerante. Isto eleva a pressão e temperatura do fluido refrigerante (laranja), de modo que as serpentinas externas de troca de calor da geladeira permitem que o fluido refrigerante dissipe o calor devido à pressurização;

À medida que esfria, o fluido refrigerante se condensa em forma líquida (roxo) e flui pela válvula de expansão;

Quando passa pela válvula de expansão, o líquido refrigerante se move da zona de alta pressão para a zona de baixa pressão, e se expande e evapora (azul claro);

As serpentinas dentro da geladeira permitem que o fluido refrigerante absorva calor, fazendo com que a parte interna da geladeira fique fria. Então, o ciclo se repete.

Evolução das geladeiras

Foi, aproximadamente, a cento e cinquenta anos, que surgiu a primeira máquina refrigeradora, na Austrália. Essa máquina foi encomendada com a finalidade de refrigerar cerveja e carne. Mas tarde, por volta de 1913 surge a primeira geladeira, nos Estados Unidos e foi chamada de DOMELRE, mas o nome não pegou no gosto popular e foi substituído, mais tarde, por Kelvinator. Em 1927, surge um outro modelo de geladeira, chamado de Monitor-Top, que tinha o seu compressor localizado no topo do eletrodoméstico e teve grande sucesso de vendas, atingindo a marca de um milhão de aparelhos vendidos. Existem, ainda hoje, unidades desse modelo em funcionamento.

Os primeiros refrigeradores utilizavam gases tóxicos como agentes refrigerantes, tais como dióxido de enxofre, cloreto de metila ou amônia. Inúmeros acidentes fatais ocorreram nos anos vinte, com o vazamento do cloreto de metila dos aparelhos. Houve, então, uma união das empresas produtoras para pesquisarem e produzirem algo mais seguro para ser utilizado como gás refrigerante. Assim surgiu o clorofluorcarbono que passou a ser utilizado, também, nos tubos aerosóis. Em 1973 foi descoberto, por químicos americanos, os danos causados por esse gás à camada de ozônio do planeta e foi decidido em 1989, que as grandes nações proibiriam a sua produção. Já, aos demais países, foi dado o prazo até o ano de 2010 para suspenderem a produção do clorofluorcarbono. No Brasil, o primeiro refrigerador foi fabricado em 1947, em Brusque (SC) e funcionava a querosene. Em 1950 surge a fábrica Consul, em Joinville (SC).

Desde a sua invenção, os aparelhos foram se aperfeiçoando e, atualmente, temos várias marcas de geladeiras. Cada fabricante procura colocar, no mercado, modelos cada vez mais modernos e sofisticados. Existem modelos, como o frost free, que não necessitam desligar o aparelho para descongelar, já que não acumulam gelo. Hoje, pode-se adquirir geladeiras que disponibilizam água e pedras de gelo na porta. Outros modelos têm display, também localizado na porta, que possibilitam, até mesmo, envio de mensagens para celulares. Pode-se, até mesmo, personalizar a sua geladeira, informando à fábrica as cores de sua preferência para cada parte do eletrodoméstico.

Consumo de Energia

Basta multiplicar o consumo mensal pela tarifa, que na Bahia é aproximadamente 0,41 (R$/kWh), para saber quanto é o impacto da geladeira na sua conta de energia.

Exemplos:

a) 25 * 0,41 = 10,25 reais.

b) 28,1 * 0,41 = 11,52 reais.

Para economizar cerca de 30% de energia, siga as seguintes dicas:

1. Diminua o número de vezes que a geladeira é aberta; 
2. Não use a parte de trás para secar roupa;
3. Não forre as prateleiras; 
4. Verifique as borrachas de vedação;  
5. Não coloque alimentos quentes dentro da geladeira; 
6. Deixe espaço para ventilação na parte de trás;
7. Descongele regularmente;

Esse é a engenharia mecânica presente na geladeira.

Não foram abordados aspectos da cadeia produtiva, o processo de fabricação das  
geladeiras, no qual a presença da engenharia mecânica é vasta. 

Até o próximo post.

Engenharia Mecânica no cotidiano.

Uma definição completa de Engenharia Mecânica seria: A área da engenharia que cuida do desenvolvimento, do projeto, da construção e da manutenção de máquinas e equipamentos. O engenheiro mecânico desenvolve, projeta e supervisiona a produção de máquinas, equipamentos, veículos, sistemas de aquecimento e de refrigeração e ferramentas específicas da indústria mecânica. Calcula a quantidade necessária de matéria-prima, providencia moldes das peças que serão fabricadas, cria protótipos e testa os produtos obtidos. Organiza sistemas de armazenagem, supervisiona processos e define normas e procedimentos de segurança para a produção. Controla a qualidade, acompanhando e analisando testes de resistência, calibrando e conferindo medidas. Costuma trabalhar com engenheiros eletricistas, de materiais, de produção e de automação e controle, na montagem e automação de sistemas, na manutenção de aeronaves e na indústria de eletroeletrônicos. Pode dedicar-se à venda de máquinas e equipamentos.

É possível trazer a definição acima para a realidade do cotidiano, enxergar isso no dia a dia?

Sim. É possível. As várias disciplinas da engenharia mecânica estão muito presentes nas nossas vidas.

O produto que todos associam o engenheiro mecânico é o automóvel, a pessoa fala: Sou engenheiro mecânico. Logo acham que ele trabalha na indústria automotiva. Sim, automóveis fazem parte do mundo do engenheiro mecânico, mas é uma especialidade de muitas.

A intenção deste Blogger é mostrar que a engenharia mecânica esta presente em diversos produtos, equipamentos e processos das nossas vidas, e que as vezes as não percebemos tal presença.

Na maioria das vezes começarei as postagens assim:

Você sabia que a Engenharia Mecânica esta presente...

Exemplo 1: Você sabia que a Engenharia Mecânica esta presente na geladeira.

Exemplo 2: Você sabia que a Engenharia Mecânica esta presente nos aparelhos de ar condicionado.

Desta forma irei apresentando assuntos onde há presença da Engenharia Mecânica, com postagens de maneira periódica.

Em breve a primeira postagem - Você sabia que a Engenharia Mecânica esta presente...