Buscar

Supercondutividade e suas aplicações - Texto

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 19 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 19 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 19 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Supercondutividade e suas aplicações 
 
 
 
 
Descoberta há 99 anos pode completar seu centenário com uma grande a-
tenção da comunidade científica, e detentora de muitos investimentos futuros. 
O entendimento recente do fenômeno da supercondutividade é responsável 
por grandes invenções que prometem revolucionar nossa sociedade, princi-
palmente na qualidade de vida e nos meios de transportes. 
Ímãs especiais, fios sem perda energética, exames médicos de qualidade altís-
sima e até trens flutuantes são algumas das muitas possibilidades advindas da 
descoberta dos materiais com propriedades supercondutoras. 
Mesmo com grandes avanços desde sua descoberta e com as grandes con-
tribuições da física quântica o fenômeno da Supercondutividade ainda é cer-
cado de mistérios e novidades. 
O trabalho tem como objetivo explicar os fenômenos, apresentar seus materi-
ais e temperaturas idéias de funcionamento. Assim como mostrar exemplos de 
aplicações da tecnologia e como isso afeta o nosso cotidiano. 
Tendo como referências principais sites e livros didáticos sobre o assunto, cada 
integrante ficou responsável por um assunto específico e desenvolveu seu te-
ma de acordo com as pesquisas realizadas. De forma semelhante foi elabora-
da a conclusão, apresentando um fechamento sobre o tema e falando sobre 
suas perspectivas. 
Supercondutividade; Eletromagnetismo; Maglev 
 
Autores: 
 
Marcos Alexandre van Boekel Marques - 0813454 
Pedro Carraro 
Pedro Saieg 
Renan Salvate Campos - 0811859 
Rustam Câmara Mesquita - 0820472 
 Supercondutores e suas aplicações 
2 
 
 
Índice 
 
 
Introdução ...................................................................................................................... 3 
Objetivos.......................................................................................................................... 4 
Fundamentação ............................................................................................................ 5 
Os pares de Cooper ............................................................................................... 5 
Teoria BCS ................................................................................................................ 6 
Supercondutores a “altas” temperaturas ....................................................... 6 
Materiais Supercondutores: .................................................................................. 8 
Dados Obtidos e discussões ......................................................................................... 9 
Trens MagLev .............................................................................................................. 9 
Suspensão Eletromagnética ............................................................................... 10 
Indução Magnética ............................................................................................. 10 
Suspensão Eletrodinâmica .................................................................................. 11 
Ressonancia Magnética Nuclear .......................................................................... 13 
Magnetos Supercondutores: .............................................................................. 13 
Bobinas de Gradiente: ......................................................................................... 13 
Bobinas de Radiofreqüência: ............................................................................. 14 
Fios de alta tensão e armazenamento de energia ............................................ 15 
Fios de Alta Tensão ............................................................................................... 15 
Armazenamento da energia elétrica ............................................................... 15 
Conclusões .................................................................................................................... 17 
Revisão Bibliográfica ................................................................................................... 19 
 
 
 
 Supercondutores e suas aplicações 
3 
 
Introdução 
 
O efeito da Supercondutividade foi descoberto em 1911 pelo físico holandês 
Kamerlingh Onnes. Onnes percebeu que em temperaturas muito baixas, pró-
ximas a 0 K, apresentavam resistência elétrica quase nula, ou seja, os elétrons 
da rede cristalina ficavam livres para transitar sobre ela. Frente à grande des-
coberta, vários cientistas de todo o mundo iniciaram a busca por novos mate-
riais que apresentam esse comportamento, preferencialmente a temperaturas 
mais elevadas. 
Teve grande crescimento com Leon Cooper, que em 1956 descobriu que elé-
trons geram uma “supercorrente” quando se deslocam em pares pela estrutu-
ra cristalina do material. 
Em materiais supercondutores dois elétrons de mesma carga podem se asso-
ciar em um “par de cooper” e se deslocarem juntos na estrutura cristalina por 
meio dos fônons. 
Em 1957, os físicos John Bardeen, Leon Cooper e Robert Scrieffer apresentaram 
um modelo teórico que concordava muito bem com as observações experi-
mentais nos supercondutores. Esse modelo ficou conhecido por Teoria BCS, 
das iniciais dos autores, e lhes rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1972. 
Em abril de 1986 Georg Bednorz e Alex Mueller publicaram suas pesquisas a 
respeito da condutividade elétrica em uma cerâmica do tipo Perovskita, silica-
tos semelhantes à areia. Com a comprovação do efeito Meissner nesse siste-
ma, e a temperaturas de transição mais elevadas, outras cerâmicas foram 
descobertas nos meses seguintes, principalmente com as contribuições de Pa-
ul Chu em 1987. 
Hoje em dia os supercondutores têm temperaturas de transição elevadas, a-
proximadamente -143ºC, temperatura acima da temperatura de liquefação 
do Nitrogênio, o que torna a tecnologia mais viável e afirma promessas de me-
lhores condições. 
As novas tecnologias passam principalmente pelo ramos dos transportes em 
massa com a criação do Maglev e de transmissão de energia. Com uma resis-
tência elétrica quase nula, esses materiais são perfeitos para transmitir e arma-
zenar energia. 
Essas novas tecnologias estão sendo desenvolvidas pare revolucionar a forma 
de como nos relacionamos com o mundo, facilitando e barateando a vida. 
Mas para isso, depende ainda de muita pesquisa e muitos investimentos na 
área, principalmente para a descoberta de novos materiais com temperaturas 
de transição elevadas. 
 Supercondutores e suas aplicações 
4 
 
Objetivos 
• Caracterizar os materiais supercondutores 
• Informar sobre o funcionamento do efeito da supercondutividade 
• Informar sobre os materiais descobertos atualmente 
• Exemplificar a utilização em meios de transporte (Maglev) 
• Exemplificar a utilização em redes de transmissão e armazenamento de 
energia. 
• Exemplificar a utilização na medicina com ressonância magnética nu-
clear. 
• Avaliar a viabilidade e apresentar novas perspectivas 
 
 Supercondutores e suas aplicações 
5 
 
Fundamentação 
Os materiais supercondutores apresentam esse efeito a uma temperatura es-
pecífica. Chamada de temperatura de transição varia nos materiais, em sua 
maioria metais. O Hg, por exemplo, tem sua Temperatura de transição a 4K ≈ -
269ºC. 
Os materiais supercondutores são caracterizados por dois efeitos: 
A primeira é o fato de a resistência elétrica ser 0 (zero) assim como o campo 
magnético no seu interior. 
A segunda é conhecida como efeito meissner, que é o fato do imã flutuar so-
bre o supercondutor. As linhas de campo magnético do imã são impedidas de 
entrar no supercondutor e agem como se houvesse um imã idêntico no seu 
interior, fazendo com que o imã sofra uma repulsão que compensa seu peso. 
 
Figura 1: Efeito Meissner em supercondutor tipo 1 
(http://www.vale1clique.com/tag/efeito-meissner/)A magnitude do efeito meissner caracteriza o supercondutor, é do tipo 1 se for 
total, e do tipo 2 se houver uma pequena penetração das linhas de campo no 
supercondutor. O tipo 2 suporta maiores correntes e funcionam a maiores 
temperaturas, sendo mais usuais. 
Os pares de Cooper 
A “supercorrente”, descoberta por Leon Cooper em 1956, que aparece quan-
do se deslocam em pares pela estrutura cristalina do material é devida ao sur-
gimento dos fônons. 
 
Um fônon é uma excitação mecânica na rede cristalina de um sólido. Deslo-
ca-se como uma onda pelo material em todas as direções, é causada pelos 
pequenos deslocamentos dos átomos da rede. Quanto maior a temperatura 
maior o número de fônons. 
 Supercondutores e suas aplicações 
6 
 
Os átomos da rede cristalina de um metal não são eletricamente neutros. Co-
mo perdem elétrons, se tornaram positivamente carregados. São esses elétrons 
perdidos que transportam a corrente elétrica pelo sólido. Um elétron que se 
desloca através do material vai perturbando os átomos da rede, atraindo-os. 
Essa perturbação é o fônon, que sai atrás do elétron, como uma turbulência 
que segue um carro. 
O fônon pode capturar outro elétron que esteja por perto. Formando o par de 
Cooper: dois elétrons ligados através de um fônon da rede. O fônon formado 
de cargas positivas deslocadas permite que os elétrons, que normalmente se 
repelem, viajem em conjunto pelo sólido. 
Em temperatura alta, a agitação térmica é tão forte que um par de Cooper 
não consegue manter-se. Em baixas temperaturas as chances melhoram. 
Teoria BCS 
Em 1957, os físicos John Bardeen, Leon Cooper e Robert Scrieffer elaboraram a 
teoria BCS que lhes rendeu o Nobel em 1972. 
A teoria explica porque os pares de Cooper conseguem se deslocar sem im-
pedimento pela rede cristalina, enquanto os elétrons individuais sofrem resis-
tência. 
Durante o acoplamento dos elétrons e fônons nos pares de cooper, esses elé-
trons tem uma energia menor do que os elétrons individuais. Em um condutor 
comum, quando os elétrons se chocam, ocorre uma troca de energia. A e-
nergia transferida por um elétron a um átomo excita esses átomos, o que pro-
voca uma vibração na estrutura cristalina e aquece o material. Em um super-
condutor, a diferença de energia no par de cooper exige que a troca de e-
nergia entre elétrons e átomos seja maior. Em temperaturas normais, existe 
muita energia para se realizar a sobreposição do “gap” de energia nos pares 
de cooper, mas quando a temperatura é menor do que a necessária para o 
gap, os choques ocorrem sem realizar troca de energia. 
A temperatura na qual o material fica supercondutor, chamada de tempera-
tura crítica ou temperatura de transição, Tc, é uma medida do tamanho do 
"gap" de energia. Em um supercondutor típico, do tipo conhecido até a dé-
cada de 80, a energia do "gap" era bem pequena, da ordem de 0,01 eletrons-
volt. Por isso, as temperaturas críticas desses supercondutores é tão baixa. 
Quanto maior o “gap” maior a temperatura de transição. 
Supercondutores a “altas” temperaturas 
Em abril de 1986 Georg Bednorz e Alex Mueller publicaram suas pesquisas a 
respeito da condutividade elétrica em sistemas Ba-La-Cu-O, uma cerâmica do 
tipo Perovskita, silicatos semelhante a areia. Com a comprovação do efeito 
 Supercondutores e suas aplicações 
7 
 
Meissner nesse sistema, e a temperatura de transição em 30K ≈ -243ºC, outras 
cerâmicas foram descobertas nos meses seguintes, entre elas a YBa2Cu3O7 
(Óxido de Ítrio, Bário, e Cobre) de Paul Chu em 1987, com Tc a 90K ≈ -183ºC. 
 
Figura 2: Estrutura Cristalina e Tc do YBaCuO 
Hoje em dia os supercondutores tem Tc acima de 130K ≈ -143ºC, temperatura 
acima da temperatura de liquefação do Nitrogênio (77K = -169ºC). Como o H 
é abundante na natureza e barato de se liquefazer, os supercondutores com-
postos por cerâmicas são mais viáveis que os metais. Esse tipo de supercondu-
tor é conhecido como SCAT e são formados por cerâmicas com estrutura pe-
rovskita modificada. 
 
 
Figura 4: YBCO 
 
 
Figura 3: Placa de YBCO 
 Supercondutores e suas aplicações 
8 
 
 
 
 
Materiais Supercondutores: 
Materiais Temperatura Crítica 
Elementos Tc (K) Tc (ºC) 
Tungstênio (W) 0,02 -272,98 
Titânio (Ti) 0,40 -272,6 
Estanho (Sn) 1,18 -271,82 
Mercúrio (Hg α) 4,15 -268,85 
Chumbo (Pb) 7,19 -265,81 
Compostos Ligas 
Nb-Ti 10,2 -262,8 
Nb-Zr 10,8 -262,2 
PbMo6S8 14,0 -259 
V3Ga 16,5 -256,2 
Nb3Sn 18,3 -254,7 
Nb3Al 18,9 -254,1 
Nb3Ge 23,0 -250 
Compostos Cerâmicos 
YBa2Cu3O7 92 -181 
Bi2Sr2Ca2Cu3O10 110 -163 
Tl2Ba2Ca2Cu3O10 125 -148 
HgBa2Ca2Cu2O8 153 -120 
 
 
 
 Supercondutores e suas aplicações 
9 
 
Dados Obtidos e discussões 
As principais informações sobre supercondutores são referências as tecnologi-
as a serem desenvolvidas, ou seja, suas aplicações. O trabalho tem como ob-
jetivo apresentar essas aplicações e mostrar suas viabilidades. 
Trens MagLev 
Os trens convencionais, com os quais estamos acostumados, tiveram o início 
de seu desenvolvimento no século XIX onde, ainda no final desse século, al-
cançavam a marca dos 177 km/h. Porém, com o tempo eles não eram mais 
novidade e precisavam ser melhorados para manter a concorrência. Com 
essa idéia, surgiram no século XX os trens bala, que dotados com a mesma 
tecnologia dos anteriores, mas com maior precisão em seus ajustes e qualida-
de de controle, alcançavam até 290 km/h. 
Contudo, foi só neste século que chegamos ao auge da eficiência do trans-
porte terrestre, uma idéia existente desde 1900, que consistia em acabar com 
o atrito entre as rodas e os trilhos, foi finalmente posta em prática através do 
Maglev. 
 
 
Figura 5: Maglev no Japão 
Maglev vem de Magnetic Levitation Transport, que como o nome indica é um 
transporte que levita. Mais especificamente ele é um trem que levita sob os 
trilhos devido às forças magnéticas. 
 
Atualmente existem três tipos de Maglev em funcionamento, que utilizam dife-
rentes modos de sustentar sua levitação: a suspensão eletromagnética (SEM), 
a suspensão eletrodinâmica (SED) e a suspensão por indução magnética. Am-
bos utilizam as forças de repulsão ou atração magnética, permitindo o grande 
efeito deste novo transporte, que deslizando apenas contra a força do ar, al-
cança até 650 km/h (em fase de testes) sem fazer ruído algum. O trabalho é 
focado na suspensão eletrodinâmica, já que a eletromagnética e a indução 
magnética não usam materiais supercondutores. 
 Supercondutores e suas aplicações 
10 
 
 
Suspensão Eletromagnética 
 
Este tipo de suspensão é baseado principalmente nas forças atrativas de ele-
troímãs. 
O comboio possui em sua parte inferior um formato de “gancho” que é atraí-
do pelos trilhos através de bobinas eletromagnéticas. Outras bobinas ficam 
também localizadas na parte lateral, evitando o deslocamento excessivo em 
relação aos trilhos, mantendo-o centralizado. 
 
Figura 6: Mecanismo utilizado na suspensão eletromagnética (Tese de Eduardo Alves da Costa 
[2004]) 
 
Indução Magnética 
Nesse modelo são usados imãs permanentes à temperatura ambiente, como 
imãs comuns, apenas mais potentes. Abaixo dos vagões esta localizada a ca-
deia de Halbach, uma cadeia de seguidos imãs que formam uma configura-
ção específica de forças atrativas e repulsivas. Isso torna possível que não haja 
campo magnético dentro do trem ou em cima de sua plataforma, apenas 
embaixo. 
 Supercondutores e suas aplicações 
11 
 
 
Figura 7: Mecanismo utilizado na indução magnética 
(Tese de Eduardo Alves da Costa [2004]) 
 
Suspensão Eletrodinâmica 
Em baixo dos veículos estão localizadas bobinas, feitas de material supercon-
dutorrefrigerado, que geram um campo magnético. 
Nos trilhos há também bobinas, eletromagnéticas, que quando sofrem (perce-
bem) uma variação de fluxo magnético, induzem uma corrente que ao inte-
ragir com o campo magnético do comboio produz uma força de repulsão. 
 
Figura 8: Mecanismo utilizado na suspensão eletrodinâmica 
(Tese de Eduardo Alves da Costa [2004]) 
 
Está é a razão pela qual este modelo de Maglev precisa possuir rodas. Diferen-
te do outro este precisa estar a uma velocidade maior que 100 Km/h para que 
a variação do fluxo magnético seja suficiente a ponto da força de repulsão 
resultante ser capaz de levitá-lo. 
 
Este novo sistema de transporte ainda não é aplicado por todo o mundo devi-
do à sua complexidade e exigência de investimentos. Como foi visto a cima o 
material supercondutor necessita de uma temperatura específica, bem baixa, 
que para alcançá-la não é tão simples. Atualmente neste projeto japonês é 
usado um sistema de refrigeração com hélio e nitrogênio líquidos que permi-
tem alcançar a marca dos 77 Kelvins, excelente para compostos cerâmicos. 
 Supercondutores e suas aplicações 
12 
 
 
 
Figura 9: detalhe do sistema interno da suspensão eletrodinâmica 
(http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/superconductivity101/MAGLE
V.html) 
Contudo, os benefícios a longo e curto prazos são enormes e por isso existem 
projetos já em funcionamento como uma linha experimental no Japão. Trata-
se do projeto MLX. 
 
 
Figura 10: Linha de trem Maglev do projeto MLX – Japão 
(http://theurbanearth.wordpress.com/2008/05/13/o-trem-bala-japones-the-japanese-bullet-
train/) 
 
 Supercondutores e suas aplicações 
13 
 
Ressonancia Magnética Nuclear 
Uma aplicação comercial da supercondutividade usada nos dias de hoje é a 
obtenção de ímãs ultra potentes para pesquisas científicas e diagnósticos mé-
dicos. 
 
O componente mais visível e provavelmente mais discutido do sistema de res-
sonância magnética é o magneto. O magneto produz o potente campo 
magnético estático (intensidade constante) ao redor do qual os prótons estão 
em precessão. 
Magnetos Supercondutores: 
 
Última novidade em termos de ressonância magnética, o magneto construído 
com supercondutor também utiliza o princípio do eletromagneto. Além disso, 
utiliza uma propriedade que é apresentada por alguns materiais em tempera-
turas extremamente baixas, a característica da supercondutividade. Assim, o 
custo elétrico de operação do magneto é mínimo. 
Por outro lado, o custo do sistema de refrigeração para manter o supercondu-
tor em temperaturas baixas é alto. Os materiais utilizados na refrigeração, 
chamados de criogênicos, são o nitrogênio líquido (-196°C) e o hélio líquido (-
268°C). 
 
Figura 11: Aparelho de RMN com Supercondutores 
 
Bobinas de Gradiente: 
Além dos potentes magnetos, um segundo importante componente do siste-
ma de ressonância magnética é a bobina de gradiente. A presença de um 
 Supercondutores e 
 
gradiente magnético ao longo do corpo do paciente causa a precessão 
prótons em velocidades 
paciente, permitindo que o computador determine a localização no paciente 
da qual se originou o sinal de ressonânci
ção é, obviamente, fundamental para a reconstrução de imagem do pacie
te. Os gradientes são muito mais fracos que 
podem ser produzidos por bobinas de fio relativamente simples.
Figura 
 
Bobinas de Radiofreqüência:
 
Um terceiro componente fundamental do sistema de ressonância magnética 
são as bobinas de radiofreqüência (RF) ou bobinas de “emissão e recepção”. 
Estas bobinas de RF atuam como antenas para produzir e detectar as ondas 
de rádios que são denominadas de “sinal de ressonância magnética”. Estes 
sinais são amplificados e recebidos pelo computador que os transforma em 
imagem. 
A grande vantagem da RNM reside na sua segurança, já que não usa radi
ção ionizante, nas diversas capacidades em promover cortes tomográficos em 
muitos e diferentes planos, dando uma visão panorâmica da área do corpo 
de interesse e, finalmente, na capac
rentes tecidos do corpo.
Supercondutores e suas aplicações 
 
magnético ao longo do corpo do paciente causa a precessão 
em velocidades ligeiramente diferentes, em diferentes localizações 
, permitindo que o computador determine a localização no paciente 
se originou o sinal de ressonância magnética recebido. Esta inform
obviamente, fundamental para a reconstrução de imagem do pacie
são muito mais fracos que os campos magnéticos estáticos
produzidos por bobinas de fio relativamente simples. 
 
Figura 12: Bobina de campo magnético gradiente 
Bobinas de Radiofreqüência: 
Um terceiro componente fundamental do sistema de ressonância magnética 
as bobinas de radiofreqüência (RF) ou bobinas de “emissão e recepção”. 
F atuam como antenas para produzir e detectar as ondas 
de rádios que são denominadas de “sinal de ressonância magnética”. Estes 
sinais são amplificados e recebidos pelo computador que os transforma em 
 
Figura 13: Bobinas RF 
A grande vantagem da RNM reside na sua segurança, já que não usa radi
ção ionizante, nas diversas capacidades em promover cortes tomográficos em 
muitos e diferentes planos, dando uma visão panorâmica da área do corpo 
de interesse e, finalmente, na capacidade de mostrar características dos dif
rentes tecidos do corpo. 
14 
magnético ao longo do corpo do paciente causa a precessão dos 
diferentes, em diferentes localizações do 
, permitindo que o computador determine a localização no paciente 
a magnética recebido. Esta informa-
obviamente, fundamental para a reconstrução de imagem do pacien-
os campos magnéticos estáticos e 
 
Um terceiro componente fundamental do sistema de ressonância magnética 
as bobinas de radiofreqüência (RF) ou bobinas de “emissão e recepção”. 
F atuam como antenas para produzir e detectar as ondas 
de rádios que são denominadas de “sinal de ressonância magnética”. Estes 
sinais são amplificados e recebidos pelo computador que os transforma em 
 
A grande vantagem da RNM reside na sua segurança, já que não usa radia-
ção ionizante, nas diversas capacidades em promover cortes tomográficos em 
muitos e diferentes planos, dando uma visão panorâmica da área do corpo 
idade de mostrar características dos dife-
 Supercondutores e suas aplicações 
15 
 
Fios de alta tensão e armazenamento de energia 
Fios de Alta Tensão 
A corrente elétrica durante o processo de transporte, que vai das usinas gera-
doras até os centros consumidores, sofre significativa perda de energia. Essa 
perda ocorre em razão da resistência elétrica dos fios condutores de eletrici-
dade. Ocorre que boa parte da energia elétrica é transformada em energia 
térmica, sendo dessa forma dissipada para o meio ambiente. Como forma de 
diminuir essa perda de energia usa-se fios condutores com baixa resistência 
como o cobre, por exemplo, e conduz a corrente sob alta-tensão, mas mesmo 
assim em distâncias que ultrapassam 400 km as perdas ainda acontecem, po-
dendo chegar até 20%. Em virtude disso muitos cientistas buscam conseguir os 
chamados condutores ideais, aqueles que conduzem energia elétrica sem 
hajam perdas para o meio ambiente. 
Esses condutores ideais podem ser feitos de materiais supercondutores, com 
resistência elétrica nula, não haveria perdas por aquecimento para o ambien-
te, e toda a energia transmitida poderia ser utilizada pelo consumidor final. O 
que diminuiria o desperdício e o preço pago pela energia. 
Pesquisadores da Universidade Autônoma de Barcelona, na Espanha, construí-
ram um cabo supercondutor que bateu o recorde mundial de intensidade de 
corrente elétrica, atingindo 3.200 Ampéres a 24.000 volts.Os resultados dos testes indicaram que o novo cabo supercondutor tem uma 
capacidade de 100 MVA (milhões de volt-ampere), cinco vezes mais do que 
um cabo de cobre convencional com as mesmas dimensões. 
 
Figura 14: Cabo supercondutor em teste 
 
Armazenamento da energia elétrica 
Os estudos objetivando aplicações da supercondutividade na geração e no 
armazenamento da energia elétrica constituem pesquisas tecnológicas extre-
mamente importantes. Embora já sejam viáveis tecnicamente, as bobinas su-
percondutoras ainda não são economicamente viáveis. Quando as bobinas 
supercondutoras se tornarem economicamente viáveis, os reatores nucleares 
 Supercondutores e suas aplicações 
16 
 
se tornarão desnecessários, evitando- se a poluição nuclear, assim como os 
riscos normalmente envolvidos com a operação desses reatores. 
Sabemos que os dispositivos utilizados para o armazenamento direto da ener-
gia elétrica como, por exemplo, baterias, pilhas e outros dispositivos só podem 
ser usados durante um período muito curto após receber sua “carga máxima". 
O único método de armazenamento de energia elétrica sem nenhuma perda 
consiste na utilização de bobinas supercondutoras ou de anéis superconduto-
res que armazenam permanentemente esta energia sob a forma de energia 
magnética através das correntes persistentes que circulam em uma bobina 
supercondutora. 
 
Figura 15: Bobina Supercondutora 
 
 Supercondutores e suas aplicações 
17 
 
Conclusões 
 
A supercondutividade tem permitido conhecer novos mecanismos básicos da 
natureza, assim como utilizar suas propriedades para importantes aplicações 
em equipamentos científicos e tecnológicos nas mais diversas áreas. 
Porém ainda a muito a ser pesquisado sobre este tópico, como novos materi-
ais com melhores parâmetros críticos. Além de buscar aplicações em tempe-
raturas cada vez mais próximas da temperatura ambiente. 
E se isto for alcançado, terá um impacto gigante na nossa civilização. Um e-
xemplo seria a viabilidade econômica, nas aplicações de transmissão de e-
nergia e de veículos MAGLEV. 
Hoje temos projetos em desenvolvimento, que prometem ser economicamen-
te viáveis, que é o caso do MAGLEV Cobra. 
O MAGLEV Cobra é um trem de levitação desenvolvido na UFRJ (Universidade 
Federal do Rio de Janeiro) pela Coppe (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-
Graduação e Pesquisa em Engenharia) e pela Escola Politécnica através do 
LASUP (Laboratório de Aplicações de Supercondutores). O trem brasileiro, as-
sim como o MAGLEV alemão, flutua sobre os trilhos, tendo atrito apenas com o 
ar durante seu deslocamento. O MAGLEV Cobra se baseia em levitação, mo-
vendo-se sem atrito com o solo através de um motor linear de primário curto. 
O custo de implantação do MAGLEV Cobra é significativamente menor do 
que o do metrô, chegando a custar apenas um terço deste. Calcula-se que o 
MagLev Cobra custe bem menos que o metrô. Enquanto os metrôs custam de 
R$ 100 a 300 milhões/km, o Maglev Cobra tem seu custo estimado em aproxi-
madamente R$ 33 milhões/km. Sua velocidade normal de operação ocorrerá 
dentro de uma faixa de 70 a 100 km/h, compatível à do metrô e ideal para o 
transporte público urbano. Mas por se tratar da tecnologia mais moderna, a-
inda não existe linha de teste em escala real no mundo. Outros países, além 
do Brasil, construíram linhas em modelo reduzido. 
Já nas aplicações de transmissão de energia seria extremamente importante, 
a aplicabilidade em temperatura próxima a ambiente, já que os fios poderiam 
ser consideravelmente mais finos e não teriam nenhuma perda, mesmo que 
transportando correntes muito intensas. 
Também não seria necessária a elevação excessiva da voltagem, que tam-
bém é uma das causas de perdas consideráveis de energia causadas pela 
fuga de cargas para o ar (o chiado que pode ser ouvido nos dias úmidos perto 
das linhas de transmissão de alta tensão é um indicativo dessas perdas de e-
nergia). 
 Supercondutores e suas aplicações 
18 
 
Assim, em qualquer tipo de equipamento elétrico (máquinas industriais, por 
exemplo), a resistência responsável pelas perdas poderia ser eliminada com-
pletamente. 
Quando for possível obter estes dispositivos supercondutores operando em 
condições próximas as ideais, equipamentos com velocidades e capacidades 
até então inimagináveis passarão a ser construídos e estarão ao nosso alcan-
ce. 
Tudo indica que, em um futuro não muito longe, a física e as ciências dos ma-
teriais obterão importantes resultados nesse sentido. 
 
 Supercondutores e suas aplicações 
19 
 
Revisão Bibliográfica 
1. Livro: Ciência e Engenharia de Materiais: Uma introdução - William D. Callis-
ter, Jr. - LTC - 7ª Edição 
2. Dissertação de Mestrado de Eduardo Alves da Costa sobre Controle de 
Suspensão Eletromagnética de um Veículo MAGLEV (2004) 
3. Revista CBPF: FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA 
4. Revista Univerciência: http://www.revistas.univerciencia.org/ 
5. Artigo MundoEducação: Supercondutividade, o que é isso? 
(http://www.mundoeducacao.com.br) 
6. http://seara.ufc.br/especiais/fisica/supercondutividade/supercondutividad
e1.htm 
7. http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0102-
47442001000400004&script=sci_arttext 
8. http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvi/cd/resumos/T0454-1.pdf 
9. http://www.youtube.com/watch?v=sucZqkcZmMU 
10. http://www.youtube.com/watch?v=BHW1YdGY-00 
11. http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/superco
nductivity101/MAGLEV.html 
12. http://ciencia.hsw.uol.com.br/trens-MAGLEV.htm 
13. Revista Univerciência – Dezembro de 2002 
14. http://pt.wikipedia.org/wiki/Maglev_Cobra 
15. http://www.inovacaotecnologica.com.br

Outros materiais

Materiais relacionados

Perguntas relacionadas

Materiais recentes

Perguntas Recentes