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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENERGIA E FENÔMENOS DE TRANSPORTE VALIDAÇÃO DE CONCEITO PARA APLICAÇÃO DE UM SISTEMA PORTÁTIL DE REFRIGERAÇÃO DE LÍQUIDOS PARA BICICLETAS por Alessandro Moreira Aquiles Eduardo Iturriaga Galarce Fabio Coleti Lisbôa Fernando Teixeira Borges Trabalho Final da Disciplina de Medições Térmicas Professor Dr. Paulo Smith Schneider [email protected] Porto Alegre, Junho de 2009

VALIDAÇÃO DE CONCEITO PARA APLICAÇÃO DE UM … · inside a container simulating similar conditions of a bike trip with medium intensity ... O presente trabalho tem como objetivo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ENERGIA E FENÔMENOS DE TRANSPORTE

VALIDAÇÃO DE CONCEITO PARA APLICAÇÃO DE UM SISTEMA PORTÁTIL DE REFRIGERAÇÃO DE LÍQUIDOS PARA BICICLETAS

por

Alessandro Moreira

Aquiles Eduardo Iturriaga Galarce

Fabio Coleti Lisbôa

Fernando Teixeira Borges

Trabalho Final da Disciplina de Medições Térmicas

Professor Dr. Paulo Smith Schneider

[email protected]

Porto Alegre, Junho de 2009

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Alessandro Moreira

Aquiles Eduardo Iturriaga Galarce

Fabio Coleti Lisbôa

Fernando Teixeira Borges

VALIDAÇÃO DE CONCEITO PARA APLICAÇÃO DE UM SISTEMA PORTÁTIL DE REFRIGERAÇÃO DE LÍQUIDOS PARA BICICLETAS

Trabalho apresentado ao Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos para obtenção de aprovação na disciplina de Medições Térmicas

Orientador: Prof. Dr. Paulo Smith Schneider

Porto Alegre 2009

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecânica

VALIDAÇÃO DE CONCEITO PARA APLICAÇÃO DE UM SISTEMA PORTÁTIL DE REFRIGERAÇÃO DE LÍQUIDOS PARA BICICLETAS

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. PAULO S. SCHNEIDER

UFRGS / DEMEC

Porto Alegre 2009

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MOREIRA, A. L., GALARCE A. E. I. LISBÔA F. C. BORGES F. B. Validação de Conceito

Para Aplicação de Um Sistema Portátil de Refrigeração de Líquidos para Bicicletas 2009. 13f. (Trabalho de Medições Térmicas do Curso de Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2009. RESUMO O presente trabalho apresenta um experimento para aplicação de módulos termoelétricos de efeito Peltier na refrigeração de líquidos no interior de um recipiente simulando condições semelhantes às de um passeio ciclístico de nível médio de intensidade. Através do fornecimento de uma corrente elétrica constante, foram obtidas curvas de diferença de temperatura entre o líquido no interior do recipiente e o ar exterior. Para fins de comparação, os ensaior realizados consideraram os mesmos parâmetros de operação para dois materiais distintos para armazenagem de água, uma garrafa de plástico e uma de inox. Os resultados mostram que a é possível a aplicação de módulos Peltier na refrigeração de líquidos apresentando até 10,63°C de diferença de temperatura entre a água e o ar ambiente. PALAVRAS-CHAVE: Caramanhola, Efeito Peltier, Refrigeração de Água.

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MOREIRA, A. L., GALARCE A. E. I. LISBÔA F. C. BORGES F. B. Validação de Conceito

Para Aplicação de Um Sistema Portátil de Refrigeração de Líquidos para Bicicletas 2009. 13f. (Trabalho de Medições Térmicas do Curso de Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2009. ABSTRACT The present work shows an experiment to apply Peltier thermoelectric modules for cooling water inside a container simulating similar conditions of a bike trip with medium intensity level. By applying a constant electric current in the Peltier module, curves of difference of temperature between the liquid and the air have been obtained. In order to compare the results, the measure-ments made consider the same parameters of operation of the Peltier module and external condi-tions for two different materials containing water, the first one with a plastic bottle and the second one with a metallic bottle. The results show that is possible the Peltier modules applica-tion for cooling liquids in this conditions presenting 10.63°C of temperature difference between the water and the air. KEYWORKS: Water bottle, Peltier effect, Cooling water.

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LISTA DE SÍMBOLOS Qin [w] Carga térmica a ser retirada do líquido no interior da caramanhola. Qp [w] Carga térmica gerada internamente pelo efeito Joule da pastilh Peltier. Qt [w] Carga térmica total a ser transferida para o ar ambiente. �T [°C] Variação de temperatura entre o líquido e o ar ambiente.

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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 8

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 8

2.1. ACONDICIONAMENTO DE LÍQUIDOS 8

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 8

4. DEFINIÇÃO DO PROBLEMA 10

5. TÉCNICAS EXPERIMENTAIS 12

5.1. EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTAÇÃO UTILIZADOS 12

5.1.1. VENTILADOR 12

5.1.2. ANEMÔMETRO 13

5.1.3. SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS 13

5.1.4. MULTÍMETRO 14

5.1.5. MÓDULO TERMOELÉTRICO PELTIER 14

5.1.6. FONTE DE TENSÃO E CORRENTE AJUSTÁVEL 15

5.2. ARRANJO EXPERIMENTAL E PARÂMETROS DE OPERAÇÃO 16

6. RESULTADOS E ANÁLISES 17

7. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS 18

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 19

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1. INTRODUÇÃO

A bicicleta é uma invenção que afetou consideravelmente a história tanto no campo

industrial como cultural. No início, a bicicleta inspirou-se em tecnologias pré-existentes nos séculos XV e XVI; porém seu surgimento como tal só aconteceu no século XIX na Europa. A bicicleta foi amplamente difundida como veículo de transporte utilitário para curtas distâncias desde sua invenção, com os meios de transportes mais modernos e rápidos ela passou a ser vista mais como um objeto de diversão e lazer nos centros urbanos.

Nas grandes cidades, a bicicleta volta com muita força como meio alternativo de transporte. As pessoas com o intuito de fugir do trânsito congestionado e dos engarrafamentos freqüentes vêm optando pelo uso da bicicleta. Os ciclistas da atualidade contam com diversos tipos de equipamentos e acessórios para suas jornadas. Observou-se que o transporte de bebidas energéticas para o consumo durante o uso da bicicleta é um problema para os ciclistas.

As garrafas de bicicletas, mais conhecidas como caramanholas, não são muito eficientes na conservação da temperatura das bebidas, mesmo os recipientes térmicos não conservam por grandes períodos de tempo o líquidos em sua temperatura.

A caramanhola refrigeradora é uma proposta que visa suprir essa deficiência dos outros recipientes, refrigerando e/ou mantendo refrigerados os líquidos em seu interior nos dias quentes durante todo o percurso percorrido por um ciclista.

O presente trabalho tem como objetivo construir um modelo térmico equivalente (semelhança funcional) e através de medições de temperatura e tempo, testar e validar o conceito.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. ACONDICIONAMENTO DE LÍQUIDOS

Para verificar o carater inovador do objetivo proposto, foram efetuadas pesquisas em

diversos bancos de patentes, INPI – Instituto Nacional da Propriedade Industrial, ou WIPO – World Intellectual Propoerty Organization, USPTO – United States Patents and Trademark Office, banco de dados do site freepetentesonline.com e Google Patents.

Na primeira pesquisa realizada foram utilizadas as palavras chave “refrigerador bicicleta” ou em inglês, “bicycle refrigerator”, e foram encpontradas duas patentes nos Estados Unidos, citadas a seguir: (a) US Patent 601798 [1898], intitulada “Refrigerator Lunch-Box”, composta por uma caixa de metal com três compartimentos distintos, um para bebida, um para comida e o outro contendo gelo; (b) US Patent 4981022 [1991], intitulada “Refrigerated Bicycle Beverage Carrier”, sendo um recipiente de polietileno com dois volumes distintos em seu interior e em um deles sendo armazenado o líquido a ser consumido e no outro para armazenar pedaços de uma solução congelada composta por 90% de água e 10% de propilenoglicol que serve para armazenar o líquido do outro compartimento a uma temperatura agradável para consumo.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Pastilhas termoelétricas com efeito Peltier são pequenas unidades (cubos) de telureto de

bismuto (Bi2Te3), prensadas por duas placas cerâmicas que funcionam como bombas de calor, e como o próprio nome diz, funcionam com o princípio do Efeito Peltier, descoberto em 1834.

Através da aplicação de uma corrente elétrica, obtem-se um diferencial de temperatura entre as duas placas cerâmicas, sendo o calor transferido de um lado para o outro da pastilha,

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conforme verificado na patente US Patent 0073716 [2002]. Esse comportamento é possível porque, ao passar uma corrente elétrica pela junção de dois materiais semicondutores distintos, ocorre uma transferência de calor através dos elétrons que mudam de um estado mais baixo para um mais alto, ou vice-versa, A. W. VAN HERWAARDEN and P. M. SARRO [1986]. Segue abaixo uma descrição mais detalhada desse fenômeno.

Pastilhas Peltier são compostas por materiais semicondutores do tipo-n e tipo-p agrupados em pares e quando a corrente passa por esses materiais, ocorre o aquecimento na “junta quente” e o resfriamento na “junta fria”. Vale ressaltar que essa variação de temperatura causada pela transferência de calor de um lado ao outro das juntas dos semicondutores possibilita a transferência de calor do ambiente no entorno da junta fria da pastilha para a junta quente. Um esquema desse princípio pode ser visualizado na figura abaixo:

Figura 1- Princípio de funcionamento dos módulos termoelétricos Peltier. (Fonte –

www.efeitopeltier.com.br).

Após sua descoberta, foram feitos estudos para aplicação desta tecnologia, em diversos campos de atuação, e um deles é no condicionamento de alimentos e líquidos.

Na utilização de módulos termoelétricos Peltier, mais especificamente no resfriamento da água na caramanhola, deve-se estimar a temperatura em que se deseja manter a água, e também ter uma idéia da temperatura externa. Através da estimativa da temperatura interna e externa, e conhecendo a carga térmica a ser retirada da “parte fria”, é feita a seleção do dispositivo mais adequado ao processo.

Neste trabalho, não serão feitas as estimativas descritas acima, pois, além de exigir soluções analíticas de processo iterativo, foi utlizada uma pastilha termoelétrica de Efeito Peltier do Laboratório de Estudos Térmicos e Aerodinâmicos (LETA) do Departamento da Escola de Engenharia, portanto, sem a possibilidade de se realizar a seleção do dispositivo.

Antes do processo iterativo, conforme citado acima, é necessária uma estimativa da carga térmica a ser retirada do volume a ser resfriado, baseada numa temperatura interna e externa pré definidas (temperatura da água e do ar exterior respectivamente).

Através do valor de carga térmica a ser retirado da água, e com a sua temperatura conhecida, é possível calcular a temperatura na superfície fria da pastilha Peltier, e a temperatura da junta quente também, sendo a essa superfície acrescida a carga térmica devida ao efeito Joule.

A quantidade de calor a ser retirada do sistema pode ser descrita conforme a Equação. 1

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tpin QQQ =+ (1)

onde, Qin é o calor a ser transferido para fora da caramanhola englobando todas as resistências internas e eficiências de aletas que porventura existam, Qp o calor gerado pelo efeito Joule da pastilha Peltier e Qt é o calor total a ser removido para o exterior da junta quente da pastilha através de algum dispositivo dissipador para evitar que a pastilha queime.

Para um dado dispositivo Peltier, de posse da carga térmica, e agora conhecendo todas as temperaturas (temperatura da água, temperatura da junta fria, temperatura da junta quente e temperatura do ar exterior), é possível definir o ponto de operação da pastilha peltier. Para isso, basta entrar com os dados de Qc e �T calculado entre a superfície quente e fria da pastilha no gráfico do Data Sheet do fabricante e estimar a corrente a ser fornecida para o dispositivo. Após, é recalculada a carga térmica devida ao afeito Joule, e calculado um novo �T entre as superfícies da pastílha para definir então novamente a corrente a ser fornecida. Esse processo é iterativo, e deve ser realizado até que o valor de ∆T atinja a convergência.

Vale ressaltar que, se a variação de temperatura entre a junta quente e fria da pastilha for menor que a variação de temperatura desejada entre o liquido e o ar exterior, é necessário selecionar outro dispositivo e fazer os cálculos novamente. Além disso, módulos Peltier apresentam diferença de temperatura constante entre as superfícies quente e fria respectivamente, independente da temperatura ambiente, desde que mantidos constantes os parâmetros de operação da pastilha.

4. DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

Um cooler de garrafas de cerveja de 600ml foi adapatado para, através da utilização de uma pastilha termoelétrica de efeito Peltier refrigerar água no seu interior quando uma corrente constante passa pelo material semicondutor da pastilha. O cooler possui dois corpos distintos: (a) um copo que é o recipiente que recebe a garrafa de cerveja, sendo este utilizado para armazenar água diretamente; (b) o envoltório exterior do cooler, onde foi adaptado um dissipador de alumínio com o objetivo de transferir o calor da superfície quente da pastilha para o ambiente externo.

Como o cooler tem dois corpos distintos, a pastilha Peltier foi utilizada como “recheio” entre os dois, sendo a superfície fria da pastilha mantida em contato com o copo que armazena a água, e a superfície quente da pastilha em contato com o dissipador que transfere calor da superfície quente da pastilha para o ar exterior. Abaixo as Figura 2, 3, 4 e 5 ilustram melhor o arranjo descrito acima:

Figura 2 – Recipiente para armazenagem da água (corpo interno).

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Figura 3 – Fixação sob pressão do dissipador no corpo externo do cooler.

Figura 4 – Posicionamento do módulo Peltier sobre o dissipador no corpo externo do cooler.

Figura 5 – Dissipador de calor fixado no corpo externo do cooler.

Com o arranjo descrito acima foram feitas medições de temperatura da água no interior do cooler e da temperatura ambiente, e para fins de comparação, numa segunda medição foi realizado o mesmo arranjo utilizando uma garrafa térmica de inox substituindo o copo interno do cooler, conforme as Figuras 6 e 7 a seguir. Esse procedimento foi realizado com o intuito de alterar a superfície que realiza troca de calor com a água e comparar as temperaturas obtidas.

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Figura 6 – Substituição do copo interno do cooler por um em aço inox.

Figura 7 – Posicionamento do corpo em inox no interior do revestimento externo do cooler.

5. TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

A seguir, serão descritos os procedimentos e técnicas experimentais adotadas para a realização do trabalho proposto. Como as medições a serem comparadas foram realizadas em dias distintos, sem controle preciso da temperatura ambiente, o que foi comparado foi o ∆T obtido entre o líquido no interior da caramanhola e o ar ambiente.

5.1. EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTAÇÃO UTILIZADOS

Para a realização do trabalho foram utilizados os seguintes equipamentos listados abaixo:

5.1.1. VENTILADOR

Como o objetivo proposto é verificar a validade da aplicação proposta, foi utilizado um ventilador existente no LETA para simular uma ventilação não uniforme sobre o dissipador de calor do dispositivo. A velocidade do vento incidente foi mantida aproximadamente igual a 5m/s,

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quantidade de vento equivalente a um passeio de bicicleta com velocidade média de 18km/h. A seguir a Figura 8 ilustrando o ventilador utilizado. Como o vento não precisa ter um padrão uniforme ao longo do ensaio, optou-se pela utilização do ventilador ao invés do túnel de vento.

Figura 8 – Ventilador da marca Arno utlizado para simular o vento de um passeio de bicicleta.

5.1.2. ANEMÔMETRO

Foi utilizado um anemômetro marca ICEL modelo AN-20 para verificação e

posicionamento do cooler em frente ao ventilador, onde a velocidade incidente é aproximadamente igual a 5m/s, conforme Figura 9 abaixo.

(a) (b) Figura 9 – (a) posicionamento do anemômetro em frente ao ventilador; (b) verificação da

velocidade ideal para o ensaio.

5.1.3. SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Para a aquisição de dados, foram utlizados dois termistores tipo PT100 ligados a uma

unidade de aquisição de dados – Data Aquisition / Switch Unit, marca HP, modelo 34970A. Os dois termistores foram utlizados para medição da tempertaura do ar ambiente e temperatura da

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água no interior da caramanhola respectivamente ao longo do tempo. Os dados foram adquiridos e armazenados em um computador do LETA. Abaixo na Figura 10 o arranjo utilizado. O software utlizado no computador foi o Agilent Benchlink Data Logger. Para medições de temperatura com a utilização do PT100 o equipamento apresenta uma incerteza de ±0,08°C.

(a) (b) Figura 10 – Sistema de aquisição de dados: (a) Dados sendo adquiridos no computador; (b)

equipamento de aquisição de dados

5.1.4. MULTÍMETRO

Foi utilizado um multímetro digital Minipa modelo ET-2075A, para medições eventuais na

superfície do dissipador em contato com a face quente da pastilha Peltier. Essas medições foram feitas com a utlização de um termopar do tipo K, e são justificadas apenas para controle em função do receio de uma sobrecarga na pastilha. Ele também foi verificado para verificações ocasionais da tensão e da corrente estabelecidas no módulo termoelétrico. A seguir na Figura 11 o multímetro utilizado.

Figura 11 – Multímetro Minipa.

5.1.5. MÓDULO TERMOELÉTRICO PELTIER

O módulo utilizado foi o modelo fabricado pela Danvic DV-40-10-15.4, existente no

LETA. O módulo possui dimensões aproximadas de 40 x 40 x 3mm, e tensão máxima de

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alimentação de 15,4V e corrente máxima aplicável de 10A. Segue abaixo na Figura 12, o módulo sendo testado pela primeira vez antes da montagem do experimento.

Informações adicionais podem ser visualizadas no Data Sheet do dispositivo que sem nos anexos do presente trabalho.

Figura 12 – Módulo termoelétrico Peltier sendo testado pela primeira vez.

5.1.6. FONTE DE TENSÃO E CORRENTE AJUSTÁVEL

Para o controle dos parâmetros de operação do módulo Peltier, foi utlizada uma fonte de

tensão e corrente ajustável da marca Minipa modelo MPL-3303 conforme Figura 13 abaixo. A fonte possui duas saídas ajustáveis de tensão ou corrente constante e uma fixa de 5 Volts e 3 Ampères. A faixa de operação é de 0 a 30 Volts para os casos onde se fornece uma tensão constante, e de 0 a 3 Ampères para os casos onde se fornece corrente constante.

Figura 12 – Fonte de corrente para alimentação do módulo Peltier.

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5.2. ARRANJO EXPERIMENTAL E PARÂMETROS DE OPERAÇÃO

O cooler com o dispositivo termoelétrico foi posicionado em frente ao ventilador em uma

posição onde a velocidade do vento medido pelo anemômetro é de aproximadamente 5m/s. Essa velocidade foi definida através da informação de que um passeio de nível médio de intensidade apresenta esse valor. Após, foram posicionados os sensores PT100, um no interior da caramanhola com água e outro medindo a temperatura do ar ambiente do laboratório. Foram adquiridos os valores de temperatura em função do tempo para os dois termistores até a verificação de estabilização da temperatura da água no interior da caramanhola.

O processo descrito acima foi adotado para dois casos: (a) utilizando um copo de plástico em contato com a superfície fria da pastilha Peltier e; (b) uma garrafa de aço inox em contato com a superfície fria da pastilha Peltier.

Nos dois casos foram mantidos os mesmos parâmetros de operação da pastilha e condições externas, sendo elas definidas abaixo:

• Corrente igual a 3A (±0,05% + 5mA). • Em função da resistência interna do módulo termoelétrico ser fixa, a tensão foi

mantida em 3,24V (±0,05% + 5mV). • Velocidade do vento produzido pelo ventilador aproximadamente igual a 5m/s

(±0,20m/s). • O volume de água foi mantido em 500ml (±10ml). • Posicionamento do PT100 no centro do volume de água no interior do recipiente.

A Figura 13 abaixo iustra o arranjo descrito acima.

Figura 13 – Arranjo geral do experimento para a aquisição de dados.

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6. RESULTADOS E ANÁLISES

A seguir, seguem os resultados para os casos ensaiados e comentários sobre o procedimento experimental realizado.

No Gráfico 1, são apresentadas as curvas para os dois casos ensaiados: (a) a curva obtida para a diferença de temperatura entre a água e o ar exterior utilizando-se uma superfície de plástico para realizar a transferência de calor entre a água e o módulo termoelétrico Peltier; (b) a curva obtida para a diferença de temperatura entre a água e o ar exterior utilizando-se uma superfície de aço inox para realizar a transferência de calor entre a água e o módulo termoelétrico Peltier.

Gráfico 3 – Comparação entre as duas garrafas utilizadas para a variação de temperatura em

função do tempo.

Na utilização de um recipiente de plástico para armazenar a água, a maior diferença de temperatura obtida entre a água e o ar exterior foi de 7,5°C e a constante de tempo calculada aproximadamente igual a 3,5h. Durante o ensaio, a temperatura da água chegou a aproximadamente 15.1 °C e a ambiente em torno de 22,6°C. Entretanto, para a utilização de uma superfície em inox a maior diferença de temperatura obtida entre a água e o ar exterior foi de 10,63°C, e a constante de tempo calculada com valor aproximadamente igual a 1h. A temperatura atingida pela água no interior da garrafa foi de 14.1°C e a temperatura ambiente no laboratório em torno de 24,73°C.

Fica evidente no gráfico acima observar a diferença entre a eficiência das superfícies utilizadas para transferência de calor entre a água no interior da garrafa e a superfície fria do módulo termoelétrico Peltier, uma vez que o �T obtido para a garrafa de inox foi maior e apresentou uma constante de tempo inferior à da garrafa de plástico.

Outra observação pertinente é o fato de que a água utilizada nos experimentos teve seu resfriamento a partir da tamperatura ambiente. Para a utilização desta aplicação em bicicletas, o ideal é que já seja usada água gelada, e esta seja mantida refrigerada dentro da garrafa com a energia gerada pelo movimento de pedalar.

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7. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS

Na realização do presente trabalho foi apresentada uma metodologia para determinação da

variação de temperatura entre um líquido no interior de uma garrafa e o ar exterior utlizando um módulo termoelétrico Peltier alimentado por uma corrente elétrica constante ao longo do tempo. O objetivo maior no trabalho foi avaliar a aplicabilidade do conceito para o desenvolvimento de um dispositivo que possa ser acoplado a bicicletas e refrigerar água em seu interior aproveitando parte da energia gerada no movimento das pedaladas. Nos experimentos realizados se considerou um modelo com semelhança funcional, necessitando este de modificações em suas dimensões para uma aproximação mais real do tamanho destes recipientes utilizados em bicicletas, também conhecidos como caramanholas.

Foram considerados dois materiais para realizar transferência de calor entre a água e o módulo Peltier. Abaixo os comentários para cada caso considerado.

Na utilização de uma recipiente de plástico contendo água, verificou-se que a diferença de temperatura entre o ar ambiente e o líquido no interior da garrafa atingiu valores satisfatórios para consumo durante uma atividade física intensa e de longa duração. Entretanto, a medição realizada teve uma constante de tempo elevada, aproximadamente 3,5 horas, o que, dependendo da situação pode ter um rendimento abaixo do esperado, uma vez que antes desse tempo, o líquido contido dentro da garrafa já terá sido consumido.

Para o caso em que foi utlizada uma garrafa térmica de aço inox adaptada, a diferença de temperatura entre o líquido e o ar exterior foi de 10,63°C. Entretanto, a constante de tempo calculada com base na curva obtida foi de 1 hora. Com base nesse resultado, pode se validar o conceito e afirmar que a utilização dessa tecnologia para resfriamento de líquidos é perfeitamente aplicável.

Os resultados nos dois casos ensaiados consideraram para fins de comparação a diferença de temperatura entre o líquido e o ar ambiente, pois, além das duas medições terem sido realizadas em dias com temperatura ambiente distintas, módulos termoelétricos Peltier estabelecem variações de temperatura, ou seja, apresentam diferença de temperatura entre a face quente e fria da pastilha. É importante salientar ainda que essa diferença de temperatura está associada a capacidade de se dissipar no ambiente externo o calor transferido do líquido para a superfície quente da pastilha.

Como sugestão para o desenvolvimento de trabalhos adicionais nessa área sugere-se: (a) realizar o levantamento das curvas de temperatura do líquido em função do tempo para diferentes correntes elétricas fornecidas para o módulo Peltier; (b) utlizar um dínamo de bicicleta ou uma bateria de motocicleta como fonte de corrente para alimentação do módulo Peltier e avaliar o seu comportamento durante o resfriamento de líquidos no interior da garrafa; (c) adaptar o módulo Peltier em uma caramanhola vendida nas lojas de bicicleta, afim de aproximar o comportamento do sistema ao modelo real.

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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

A. W. VAN HERWAARDEN and P. M. SARRO, “Thermal Sensors Based On The

Seebeck Effect” Delft University of Technology, The Netherlands1986. INCROPERA, F.P.; DEWITT, D.P.; BERGMAN, T.L.; LAVINE A.S., “Fundamentals of

Heat and Mass Transfer”, John Wiley & Sons Inc 2007. MELARAGNI W., “Thermoeletric Cooler Temperature Control”, US Patent 0073716,

2002. SLOMKA A., “Refrigerator Lunch-Box”, US Patent 601798 1898. SNYDER, D. G., “Refrigerated Bicycle Beverage Carrier”, US Patent 4981022 2002. www.danvic.com acesso do dia 26/06/2009. www.efeitopeltier.com.br acesso do dia 27/06/2009.

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ANEXO A – DATA SHEET DO MÓDULO PELTIER

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ANEXO B – TABELA DE AVALIAÇÃO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Qualidade do Relatório

Fundamentação Instrumentação Resultados e conclusões

Incertezas Criatividade