Desafio 5: Banhos Térmicos

Introdução

Uma fonte de luz síncrotron de 3ª geração como o Sirius produz um feixe de luz bastante intenso, que é absorvido primariamente pelas linhas de luz. Uma linha de luz é caracterizada por uma instalação com elementos óticos (espelhos e monocromadores), mecânicos e eletrônicos que permitem o usuário realizar experimentos científicos com altíssima precisão. Devido à grande intensidade (potência) do feixe de luz e a necessidade de grande estabilidade neste feixe, todos os elementos óticos da linha necessitam de refrigeração de alta confiabilidade e estabilidade. É comum esta refrigeração ser realizada por um equipamento dedicado chamado banho termostatizado (em inglês: Thermal Baths, Circulators, recirculators chillers, etc.). Genericamente estes banhos provêm um recipiente com água/fluido de refrigeração sob a influência de um elemento resfriador, uma resistência, uma bomba para circulação e um controlador de processo. Este conjunto permite controlar a temperatura da água em um range extenso e com grande precisão e fazer com que esta agua circule pelo elemento a ser resfriado/controlado.

Parâmetros Técnicos

Este desafio trata do projeto de um banho termostatizado nacional de grande precisão, custo reduzido se comparado à um equipamento importado e principalmente prover alta confiabilidade (durabilidade) com baixo custo de manutenção. Além disso visa implementar características e funcionalidades adicionais que os equipamentos comerciais padronizados não possuem.

A tabela 1 resume as especificações básicas do equipamento, detalhando parâmetros de controlem refrigeração, circulação, mecânicos, elétricos e principalmente funcionalidades requeridas.

Demanda

Após aprovação dos protótipos estima-se uma produção inicial de 50 unidades. Como cronograma desse desenvolvimento, está previsto para julho de 2016 a entrega de um primeiro protótipo para teste das características elétricas, térmicas e para avaliação e reajustes de projeto. E dezembro de 2016 a entrega do produto finalizado para testes em campo. Em março de 2017, está previsto a entrega de um lote com 10 cabeças-de-série para teste de robustez e utilização real em campo.

Referências, quando aplicáveis, estão disponíveis no Anexo 1 do edital FAPESP/FINEP.

Parâmetro	Valor
Parâmetros de Controle
Controlador de temperatura	PID comercial (marcas: Honneywell, ômega, Omron, etc ) – 1
Faixa de controle	-20 até 80⁰C
Tipo de sensor	PT-100
Precisão de controle	< 0,01 ⁰C
Uniformidade	< 0,1 ⁰C
Parâmetros de refrigeração e circulação
Capacidade de refrigeração	>1 kW (@ 20⁰C)
Capacidade do tanque	8 litros – 2 (5 a 10 litros)
Bomba de circulação	Interna com controle de vazão. Utilizar tecnologia de baixa manutenção a alta confiabilidade. Verificar faixa de temperatura de utilização.
Vazão de bombeamento	Regulável até 25l/min e/ou >6 m.c.a
Pressão da bomba (Max)	>6 m.c.a
Parâmetros mecânicos
Material do gabinete	Aço inox e/ou alumínio. Se possível usar estrutura de fácil desmontagem como perfis de alumínio.
Isolamento térmico	Isolamento de alta eficiência para recipiente de liquido e mangueiras;
Saídas/entrada de água	Saídas de água com conexão 3/8” e válvula manual para abertura e fechamento. Acrescentar saída para bomba externa de maior capacidade;
Parâmetros Elétricos
Tipo de resistência	Alta durabilidade. Tubular blindada.
Tensão de operação	220 V
Potência	<3,5 kW
Outras características e funcionalidades
Sensor externo	Entrada para sensor de temperatura externo com chave manual para selecionar ext/int;
Entradas e saídas de controle	Entradas e saídas à relé para implementação de interlock;
Configuração flexível	Possibilidade de programação dos alarmes;
Alarmes	Alarme contra baixo nível de água, vazamento, falta de circulação e ebulição do liquido e congelamento se usado agua como liquido (configurável);
Tipo de comunicação	Preferencialmente ethernet – (RS-232 aceitável);
Transporte	Possuir rodas com trava e apoio para as mãos;
1- Marcas Sugeridas – outras marcas somente sob avaliação de confiabilidade
2 – Depende da inércia térmica requerida, tamanho e potência do equipamento (8 litros será uma boa referência)

Tabela 1: especificação básica do equipamento.

Perguntas Frequentes

Perguntas feitas pelas empresas durante o decorrer do período do Edital serão adicionadas aqui com a resposta dada pelo responsável pelo desafio. Clique na pergunta para abrir a resposta.