Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CENTRO UNIVERSITÁRIO CLARETIANO Curso Engenharia Elétrica Disciplina Micro-ondas Tutor Laudo Correa de Miranda Código da Turma DGEEL1402RVDA0Q Aluno Daniel Bezerra Alves – RA 1156178 Aluno Moisés Lemes dos Santos – RA 1158365 Unidade Polo de Rio Verde – GO 2018 Descrição da atividade: Nesta atividade você deverá realizar uma pesquisa com a seguinte proposta: 1) Realize um estudo sobre a todas as possíveis aplicações da tecnologia de micro-ondas e as características técnicas limitantes de cada uma. A abordagem será feita a partir de uma descrição pormenorizada a ser entregue em formato digital. Após concluir sua atividade, poste-a no Portfólio. Desenvolvimento Micro-ondas são ondas eletromagnéticas, de alta frequência, do mesmo tipo das ondas de rádio, muito curtas, no entanto, elas não são fonte de calor, mas sim de energia, tem comprimento de onda de 1 mm a 300 mm, frequência de 109 Hz até 1011 Hz. As micro-ondas, também usadas em comunicações, são geradas em válvulas eletrônicas especiais. No campo das telecomunicações, são empregadas para carregar informações de sistemas de telefonia e de televisão. Sua vantagem sobre as ondas de rádio é que, devido às altas frequências que apresentam, podem carregar mais informações, já que a quantidade de informações transmitidas é proporcional à frequência. A grande desvantagem das micro-ondas é que o sinal não sofre reflexão na atmosfera e, por esse motivo, elas não podem ser captadas além da linha do horizonte. A transmissão de micro-ondas a grandes distâncias requer a construção de uma rede de antenas receptoras, posicionadas em locais altos e separadas por, no máximo, 40 km, ou o uso de satélites de comunicação que funcione como estações repetidoras. Como qualquer outra radiação eletromagnética, as micro-ondas propagam-se pelo espaço em todas as direções. Em algumas aplicações, entretanto, elas precisam ser guiadas ou direcionadas. A estrutura responsável pelo direcionamento de uma micro-onda é a antena, que funciona como uma antena comum, mas tem construção diferente. Possui uma guia de onda estrutura em forma de tubo metálico oco, circular ou retangular, que mantém a micro-onda confinada a uma determinada região do espaço, lentes e refletores. Uma antena receptora, semelhante à antena transmissora, é usada para receber as micro-ondas, que são então enviadas para instrumentos adequados ao seu processamento. A radiação das micro-ondas é classificada como radiação não-ionizante, pois seus efeitos são estritamente térmicos e, portanto, não alteram a estrutura molecular do material que está sendo irradiado. Já as radiações ionizantes, como a ultravioleta, os raios X e os raios gama podem, ao irradiar tecido vivo, provocar, por exemplo nas células, mutações que as tornem cancerosas. As micro-ondas são geradas e usadas em um grande número de aplicações e, como resultado, a maioria das pessoas acaba se expondo a um baixo nível de radiação. Assim como para outras novas tecnologias e materiais, é difícil determinar os efeitos biológicos, a longo prazo, desses baixos níveis de radiação das micro-ondas sobre as pessoas. Pesquisas recentes levantaram a suposição, ainda não confirmada, de que a radiação em telefonia celular pode alterar o metabolismo das células humanas desencadeando o câncer e provocando dores de cabeça devido ao aquecimento dos tecidos. Por esse motivo, leis americanas limitam a exposição de pessoas a um nível de radiação de micro-ondas de até 5 mW/cm2, valor que muitos consideram ainda demasiadamente alto. Principais aplicações das micro-ondas na produção refino de petróleo A maior parte das descobertas de reservas de petróleo realizadas no Brasil nos últimos anos tem sido de reservatórios de óleos pesados de baixo grau API (<20°), alta viscosidade e elevada acidez total. A produção e o processamento desses óleos pesados têm sido de alto interesse na Petrobras, que vem investindo em programas de pesquisa e desenvolvimento (i.e. PRAVAP, PROTER e PROPES) através do seu centro de pesquisa (CENPES) apontando desafios tecnológicos visando viabilizar a recuperação e a comercialização de óleos pesados. Dentre as melhorias tecnológicas a serem atingidas, destaca-se a necessidade de avanços nas unidades de dessalgação e de hidrorrefino envolvendo reações catalíticas da Petrobras. O processo de dessalgação visa reduzir a concentração de sais no petróleo antes do seu processamento nas unidades de destilação. Constitui uma operação indispensável que, em última análise, depende da separação das gotas de água por gravidade ou decantação. Para que as pequenas gotas de água se depositem, deve ocorrer coalescência de gotículas com formação de gotas suficientemente grandes, capazes de sedimentar com o auxílio da ação da gravidade, resultando na formação de uma camada líquida contínua, em um tempo razoavelmente curto. Para que a coalescência das pequenas gotas e o seu assentamento se processem mais fácil e rapidamente, estabelecem-se condições e empregam-se agentes capazes de favorecer a realização de tais objetivos. Essas condições variam desde o simples aquecimento, para diminuir a viscosidade do óleo, até o emprego de agentes químicos ou de aplicações de campos elétricos ou magnéticos, que promovem a coalescência das gotas de água salgada. Porém, as elevadas estabilidades das emulsões de óleos pesados assim como as altas viscosidades dificultam a separação da água emulsionada do óleo durante o processo de dessalgação, tornando deficientes os tratamentos empregados nesse processo. De modo análogo, as unidades de hidrorrefino existentes (hidrotratamento, hidrocraqueamento e hidrogenação) apresentam limitações quanto à capacidade de processamento de óleos pesados. Estes óleos são ricos em compostos de alto peso molecular e estruturas cíclicas, implicando em maior complexidade das operações de fracionamento e obtenção de derivados realizadas nas unidades de hidrorrefino. Estes óleos exigem um maior número de etapas incorrendo em alto consumo energético e intensa geração de poluentes. Assim, novas técnicas devem ser estudadas com o objetivo de suprir a falta de processos eficazes para separar a água dos óleos pesados e, por outro lado, para o aumento da seletividade e eficiência das operações de hidrorrefino. Neste contexto, a irradiação por microondas representa uma alternativa promissora para ambos os processos. Isto se deve ao fato da irradiação por microondas permitir aquecimento rápido e seletivo de materiais, além de possibilitar processos limpos e de baixo custo. O aquecimento de misturas empregando microondas está fundamentado na interação da matéria com o campo elétrico da irradiação incidente, originando a movimentação de íons e de dipolos induzidos ou permanentes das moléculas, movimentação esta que geralmente produz calor. Em particular, o aquecimento de emulsões de petróleo é bastante vantajoso para fins de separação das fases, sendo facilmente atingível via irradiação por microondas. Por outro lado, a absorção seletiva de energia microondas por certas moléculas pode causar a iniciação de reações catalíticas semelhantes às encontradas nas unidades de hidrorrefino. Sabe- se que algumas sínteses orgânicas envolvendo sistemas catalíticos podem ser aceleradas quando submetidas à irradiação por microondas. Estas elevadas velocidades reacionais podem ser provocadas pelos efeitos térmicos e, como alguns autores já apontaram, por efeitos específicos (não puramentetérmicos) geralmente associados à interação das microondas com a matéria a nível molecular.Aplicações Industriais do Aquecimento por Microondas As maiores aplicações do aquecimento por microondas são temperar carne congelada e produtos vindos de aves; pré cozinhar bacon para comida de serviço; cozinhar salsichas; secar vários tipos de comida; cozer pão, biscoitos e produtos de confeitaria; descongelação de produtos congelados; escaldar vegetais; aquecer e esterilizar fast food, refeições pré-cozinhadas e cereais; e pasteurização e esterilização de vários alimentos. - Aquecer peixe, carne e aves O maior uso do processo de microondas na indústria é aquecer carne congelada para que atinja uma temperatura que permita o corte. As microondas penetram facilmente em todo o produto congelado, chegando assim efetivamente às regiões internas do produto, num curto espaço de tempo evitando assim perdas de nutrientes. - Pré-cozinhar Bacon Pré cozinhar Bacon é a segunda maior aplicação do aquecimento por microondas na indústria alimentar. O aquecimento por microondas é o sistema ideal para cozinhar bacon, quando comparado com o grelhar tradicional. Como um alimento de duas componentes, o bacon perde a componente gordura e as suas características desejáveis quando é grelhado. - Cozinhar salsichas A terceira grande aplicação do processamento por microondas é a confecção de salsichas. A qualidade da salsicha pode ser melhorada assim como o seu resultado após ser processada através do processo de micro-ondas. O processo de micro- ondas na confecção de salsichas também pode ser usado para reduzir a perda de água, gordura, nutrientes e sabor. - Cozer O primeiro sucesso comercial das microondas/ rádio frequências foi na indústria panificadora. O tempo de cozedura utilizando energia de micro-ondas é reduzido em 50% em relação à fonte de calor convencional. - Secagem O aquecimento por microondas oferece benefícios distintos na desidratação devido à sua capacidade de penetração, e o seu aquecimento uniforme resulta na vaporização da água de dentro do produto. Isto induz uma pressão interna que mantém as características do produto seco, preservando a sua cor, sabor e valor nutricional. A secagem por microondas é rápida e mais energética - eficiente quando comparado com a secagem por ar quente. - Escaldar Vegetais Escaldar, a unidade operativa na embalagem de alimentos em latas, desidratação e congelação, envolve a exposição por um curto período de tempo do produto em água a ferver, em vapor ou a microondas com o propósito primário de inativar enzimas oxidativas, que de outra maneira causariam mudanças indesejáveis na cor, sabor e textura dos produtos durante a sua armazenagem. Nos enlatados também serve para reduzir a carga microbiana, eliminar o oxigênio dissolvido e facilitar o embalar dos produtos. A maioria dos resultados indica que este procedimento é mais eficaz em reter vitaminas solúveis em água em vegetais quanto comparado com o mesmo método tradicional. Desenvolvimentos Recentes em Alimentos para Microondas e Embalagens Recentemente, os processadores de alimentos desenvolveram uma nova geração de alimentos para microondas com embalagens apropriadas para o efeito. O polipropileno de alta densidade (HDPP) é uma solução de baixo custo para o processo de microondas relativamente a outros materiais que poderiam suportar a temperatura alvo. Os produtos próprios para microondas expandem-se durante a confecção e a tampa abre-se automaticamente. A embalagem tem um papel significativo no processo da confecção dos alimentos através de micro-ondas. - Pasteurização e Esterilização por Microondas A pasteurização é um processo que usa um tratamento de calor médio nos alimentos para destruir os microrganismos patogénicos, e inactivar bactérias vegetativas e enzimas para que os alimentos sejam seguros para consumo. A esterilização por microondas é um tratamento alimentar térmico mais severo que foi estudado com potenciais aplicações comerciais, no entanto, a sua comercialização enfrentou vários problemas. Tanto a pasteurização como a esterilização baseiam-se numa combinação de processos tempo/temperatura, aplicada a produtos alimentares para atingir a mortalidade do alvo. Limitações e o Futuro do Aquecimento por Microondas A maior desvantagem na esterilização por microondas é a sua falta de perfis de temperatura recentes. A medição de temperaturas em alguns locais não garante a verdadeira distribuição de temperatura do produto, durante o aquecimento por microondas, uma vez que o padrão de aquecimento pode ser irregular e difícil de prever e mudar durante o aquecimento. A cinética da degradação, seja da qualidade, do sabor ou dos nutrientes depende de muitos fatores, como a natureza dos produtos alimentares, a sua geometria, propriedades dielétricas e o design do micro-ondas, quando comparados com o processamento térmico convencional. As alterações das propriedades dielétricas podem afetar o aquecimento qualitativamente, enquanto que para processamentos térmicos convencionais isso não é relevante. A novidade do processo de esterilização depende da seleção adequada do equipamento e da embalagem, que podem assegurar o seu sucesso nas indústrias de processamento alimentar. É bastante reconhecido que a esterilização por microondas pode produzir produtos alimentares de alta qualidade e com um longo prazo de validade. Aplicação de microondas no processo de beneficiamento da castanha do Brasil A castanha do Brasil oriunda da região Amazônica, durante toda sua trajetória comercial, sofre ação depredatória. O clima e o grau pluviométrico na época da safra são fatores que favorecem a penetração de insetos, parasitas e microrganismos, provocando a deterioração total ou parcial da amêndoa. Outra dificuldade que ocorre no beneficiamento da castanha é durante a secagem do produto, pois esta etapa não oferece garantias quando as condições de armazenamento e transporte dos produtos se não forem adequadas, havendo o risco de se reumedecerem. Está sendo estudado, um sistema piloto de secagem assistido a microondas combinado com aplicação de ar quente na secagem de amêndoas de castanha do Brasil, comparando-o com os processos convencionais. Outro objetivo foi o de estudar a preservação da amêndoa seca, armazenada durante seis meses. Foi também elaborado, de forma complementar, um estudo econômico preliminar destes processos alternativos. A operação do sistema piloto foi otimizada a partir de diferentes combinações de potências de microondas e tempos de residência, com as demais variáveis - umidade, temperatura e velocidade do ar - fixadas. Seu desempenho operacional foi avaliado e comparado com os dos secadores a ar quente convencionais. A qualidade da amêndoa seca foi monitorada através de determinações de atividade de água, índice de estabilidade oxidativa, assim como determinações de índice de peróxido. Com os resultados obtidos foi possível confirmar a viabilidade técnica deste sistema piloto e estimar preliminarmente a viabilidade econômica da sua eventual aplicação em escala industrial. Bibliografia: Micro-ondas- Física. Disponível em < https://www.coladaweb.com/fisica/ondas/microondas >, acessado dia 16/09/2018. Principais aplicações das microondas na produção e refino de petróleo. Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/244751204_Principais_aplicacoes_das_m icroondas_na_producao_e_refino_de_petroleo > acessado dia 16/09/2018. Microondas. Disponível em < http://www.esac.pt/noronha/pga/0910/trabalho_mod2/pga_microondas_t2_word.pdf> , acessado dia 16/09/2018. Aplicação de microondas no processo de beneficiamento da castanha do Brasil(Bertholletia excelsa). Disponível em < http://bdtd.ibict.br/vufind/Record/CAMP_428bb8e090b7a5ac62d56392612b0373>, acessado dia 16/09/2018.
Compartilhar