Potência e Fator de Potência em Lasers Médicos

Prévia do material em texto

Portfólio III do Módulo de Corrente Alternada
Eixo temático: Eletrônica Médica
Tema: Potência e Fator de Potência
Título: Lasers Médicos
Data: Abertura 25/10/2021 Fechamento 1/11/2021
Aluno: Henrique Casanova Pagotti Silva
Matrícula (RA): 00275602
RESUMO OBJETIVO DO PROBLEMA: 
Um engenheiro foi contratado por uma empresa produtora de lasers médicos para resolver um problema. O problema consistia na correção do fator de potência do circuito dos lasers produzidos pela empresa em questão quando estavam em modo stand-by. 
OBJETIVOS:
· Conhecer a aplicação de laser;
· Entender os possíveis riscos biológicos do uso de lasers;
· Diferenciar as potências em um circuito;
· Aprender a importância do fator de potência para um circuito;
TERMOS DESCONHECIDOS:
 
1. Ablação
Ablação é o nome dado a uma técnica de cauterização de tecidos cardíacos que estão em arritmia. [1]
2. Fototerapia dinâmica
Fototerapia trata-se de um tratamento de células cancerígenas no qual estas são mortas por uma reação química causada pela exposição de um composto injetado nelas quando entra em contato com laser aplicado. As células doentes são identificadas devido ao maior tempo de retenção desse químico, uma vez que as células sadias os eliminam em mais ou menos 36 horas. [2]
3. Laser Nd:YAG
Laser Nd:YAG trata-se de um tipo de equipamento de laser utilizado para depilação, sendo o com maior profundidade de penetração devido a emissão de energia luminosa com o comprimento de onda de 1064nm. [3]
4. Stand-by
Stand-by é um anglicanismo (expressão em inglês utilizada na língua portuguesa recorrentemente) que se refere ao ato de esperar ou estra em espera. [4]
QUESTÕES:
1. Disserte sobre a utilização de lasers na área da saúde e sobre seus possíveis riscos em decorrência do aumento da temperatura.
Hipótese: O laser é utilizado na área de estética (rejuvenescimento e remoção de tatuagens) e medicinal. Seu possível risco é sua utilização em faixas de temperatura incorretas, causando danos aos tecidos. 
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta.
Resposta: O laser foi construído e proposto para utilização pela primeira vez em 1960 e 1965 respectivamente por um físico americano, tendo sua primeira aplicação sendo voltada para a oftalmologia. Existem dois tipos de equipamentos que são popularmente chamados de laser: os lasers propriamente e os equipamentos IPL, sendo que a principal diferença entre eles é a emissão de uma luz monocromática (laser) e uma policromática (IPL). Ambos os equipamentos se trata da aplicação de luz de uma determinada frequência em um espaço determinado, sendo que as áreas de aplicação de ambos são muito variadas, incluindo, oftalmologia, odontologia, estética, cardiologia, dermatologia e otorrinolaringologia. Basicamente os perigos relativos ao uso dos lasers para qualquer uma dessas aplicações consiste no risco de queimaduras, uma vez que a temperatura da lâmpada aumenta quando usada. [5]
2. Explique e diferencie as potências citadas no texto (ativa, reativa, aparente e fator de potência).
Hipótese: A potência reativa é usada para criar um campo eletromagnético. A potência ativa é a potência necessária para o bom funcionamento dos equipamentos. A potência aparente é a potência total.	
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta.
Resposta: Potência aparente é o nome dado à potência total do sistema, uma máquina ideal utilizaria toda essa potência aparente para transformar em trabalho, não havendo perda energética. A potência ativa possui esse nome pois é a parcela da potência total (aparente) que é efetivamente transformada em trabalho, tais como: energia mecânica, luminosa, térmica etc. Já a potência reativa é a parcela da potência total que é transformada em campo magnético. [6]
3. Determine a potência ativa, reativa e aparente do equipamento nas condições de stand-by e operação (resolução do circuito).
 
Hipótese: Para determinar as potencias pedidas deverá primeiro ser encontrado as reatâncias de cada dispositivo para então achar a impedância total. Assim, acharíamos a corrente total. Com a formula de P = U*i, acharíamos a potência ativa do circuito. Sabendo ainda que Potência ativa = Potência aparente * Fator de potência, acharíamos a potência aparente e pôr fim a potência reativa. 
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta. 
Resposta: Considerando que o conjunto de dois componentes em série forma uma carga que está em paralelo com outra, é necessário encontrar a impedância equivalente de uma carga, e partir dela calcular a corrente que passar por ela e com isso descobrir as potências reativa, aparente e ativa. Para achar o valor total das potências deve-se somá-las. Posteriormente basta somar o total obtido em stand-by com o valor da carga somente encontrado no modo de operação. [6]
Em Stand-by:
Em operação:
4. Apresente uma solução para que a corrente nominal fosse a menor possível (correção do fator de potência).
Hipótese: Seguindo as fórmulas dadas na questão 3, quanto menor o fator de potência, menor seria a potência ativa do circuito e consequentemente a corrente nominal. 
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta. 
Resposta: O fator de potência é dado (dependendo da potência (ativa ou reativa)) pelo seno ou cosseno de ângulo φ que é o ângulo formado entre os vetores da potência ativa e reativa quando colocados em um gráfico. Como quando o vetor da potência reativa aumenta (ou seja, a potência reativa aumenta) o ângulo entre os vetores também aumenta (isso considerando uma potência ativa constante). Assim sendo, para a obtenção de um φ igual ou minimamente próximo de 1, deve-se diminuir a potência reativa do sistema. Para que isso seja feito, deve-se adicionar capacitores em paralelo para que que o campo eletromagnético no sistema seja reduzido (sendo esse diretamente ligado à potência reativa do sistema). [6]
MAPA CONCEITUAL: 
RESUMO CRÍTICO:
O problema proposto exigia uma pesquisa básica sobre lasers médicos e seu funcionamento. Para que fosse possível resolver o problema, foi necessário o aprendizado sobre cálculos que deveriam ser realizados para a correção de potência em um sistema. Considerando a forma como as perguntas foram elaboradas pelo grupo e as aulas dadas durante a semana, o problema foi de uma resolução não muito complexa. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
1. Ablação. Disponível em: https://www.einstein.br/especialidades/cardiologia/exames-tratamento/ablacao-arritmias. Acesso em: 29 out. 2021.
2. CASTELLÓN, L. Terapia dinâmica - ISTOÉ Independente. Disponível em: https://istoe.com.br/30453_TERAPIA+DINAMICA/. Acesso em: 29 out. 2021.
3. EQUIPE BODY HEALTH. Laser ND Yag: prós e contras da tecnologia para sua clínica - Body Health Brasil. Disponível em: https://www.bodyhealthbrasil.com/laser-nd-yag-pros-e-contras/. Acesso em: 29 out. 2021.
4. SIGNIFICADOS. Significado de Stand By. Disponível em: https://www.significados.com.br/stand-by/. Acesso em: 29 out. 2021.
5. LASER e IPL na medicina. Disponível em: https://www.fisica.net/optica/LASER-na-Medicina.pdf. Acesso em: 30 out. 2021.
6. REGIS, Talitha Nicoletti. Aula 3_POTÊNCIA. São Paulo: Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, 2021. 54 slides, color.