Potência Pulsada: o que é?
A forma com a energia é utilizada é cada vez um factor decisivo nos processos industriais, sendo que hoje em dia se procuram processos mais eficientes de aplicar a energia, e é aqui que entra a Potência Pulsada.
Por Luís Redondo
Pode definir-se Potência Pulsada como a ciência e a tecnologia associadas com o armazenamento de energia elétrica durante um tempo relativamente longo, na ordem dos milissegundos, seguido da sua libertação rápida e controlada, em pacotes de energia perfeitamente controlados, na ordem das dezenas de microssegundos.
Esta técnica permite a obtenção de potências instantâneas (i.e. tensão a multiplicar pela corrente), da ordem dos megawatts, mas com potências médias pedidas à rede da ordem das dezenas de kilowatts, possibilitando a obtenção de efeitos físico-químico formidáveis, o que de outra forma era impensável, considerando as tradicionais formas de aplicar a energia, com base em sistema de corrente alternada ou contínua.
Esta técnica dos anos quarenta, do século XX, usada inicialmente para aumentar a capacidade militar, como tantas outras vezes, mas com potencial para contribuir para o bem-estar e o desenvolvimento de todos em aplicações próximas.
De facto, existe uma crescente variedade de aplicações na área do ambiente, biomédica, alimentação e indústria que usam impulsos positivos e/ou negativos de alta tensão repetitivos, de forma a melhorar a propriedade de um produto ou de um processo. Estes impulsos podem durar desde centenas de picosegundos até dezenas de segundos, com taxas de repetição até dezenas de milhares por segundo.
O que torna a Potência Pulsada única é este conceito em que se pode gerar potências de pico extremamente elevadas durante tempos muito precisos sem a necessidade de grandes fontes de energia, vulgarmente usadas nos sistemas de tensão contínua e alternada.
No passado este tecnologia, associada com a geração de impulsos mais ou menos repetitivos de tensão e corrente elevadas, estava dominada por tubos de gás e de vácuo (i.e. válvulas electrónicas) para comutar potências elevadas necessárias para aplicações militares e física de partículas.
Com o advento tecnológico dos semicondutores nos anos setenta, e em particular dos semicondutores de potência nos anos noventa, foi possível iniciar-se o desenvolvimento de geradores de potência pulsada baseados em semicondutores, ainda, com potências reduzidas quando comparados com os a válvulas, o que é largamente compensado com a elevada flexibilidade e eficiência juntamente com o tamanho e custos reduzidos.
O que é mais extraordinário na Potência Pulsada é que é uma tecnologia potenciadora, ou seja, as aplicações em Potência Pulsada estão a provocar um desenvolvimento tecnológico em aplicações médicas, ambientais, biológicas, energéticas e industriais.
Por exemplo, na redução das emissões poluentes dos combustíveis fosseis, na diminuição dos novos micro-poluentes em água residuais, no tratamento do cancro, na estimulação do cérebro para tratamento de doenças degenerativas, na diminuição da carga térmica associada com a pasteurização alimentar, no aumento da força e precisão na moldagem e corte de chapas metálicas, e muito mais.
A Potência Pulsada, ou seja, as técnicas associadas com geração de impulsos repetitivos de tensão e correntes elevadas, que dão suporte às aplicações descritas anteriormente, têm uma história que começou há quase um século, mais precisamente há 95 anos. É pois habitualmente aceite que a Potência Pulsada se iniciou em 1923 quando o Alemão Erwin Otto Marx inventou um gerador em cascata que permite a obtenção de tensões transitórias elevadas, na ordem dos megavolts, denominado normalmente de gerador de Marx.
Nos anos 40, impulsionados pela 2ª Guerra Mundial, investigadores Britânicos começaram a desenvolver a Potência Pulsada para utilização nos radares, e até aos anos 70 a investigação na área da Potência Pulsada estava largamente confinada a laboratórios militares nos EUA e URSS, e em pouquíssimas indústrias, sendo os resultados secretos.
A investigação estava focada em aplicações militares e de laboratórios de alta energia, incluindo radiografia flash, geração de raios-X e simulação dos efeitos de armas nucleares, como impulsos electromagnéticos.
Mas com o fim da Guerra Fria em 1989, a comunidade ligada à Potência Pulsada começou a procurar por aplicações industriais para esta tecnologia, usando válvulas electrónicas coo interruptores, resultando em equipamentos volumosos, pouco eficientes e caros.
Só com a evolução dos semicondutores de potência, nos anos 90, impulsionada pelos conversores de potência para a tração elétrica ferroviária, e mais tarde na primeira década do século XXI, para os modernos conversores de potência dos geradores eólicos, a Potência Pulsada evoluiu de uma ciência que produzia impulsos únicos de muita energia, baseada em equipamentos de grandes dimensões, para equipamentos pequenos, modulares, eficientes e fiáveis que produzem impulsos repetitivos com energias mais reduzidas, adaptados a aplicações industriais.
De facto, existe uma crescente variedade de aplicações comerciais na área do ambiente, biomédica, engenharia dos materiais, alimentação que usam impulsos positivos e/ou negativos repetitivos, com o objectivos de melhorar um produto ou um processo.
Estes impulsos podem durar desde a centena de picosegundos até segundos, sendo libertados num único impulso ou numa sequência repetitiva até milhares por segundo.
Durante estes anos, a ciência e a tecnologia associadas com a Potência Pulsada foi disseminada, em primeiro lugar, pela Conferência Internacional da Potência Pulsada (“International Pulsed Power Conference, PPC”), que se realizou pela primeira vez em Lubbock, Texas, em 1976.
A subsequente foi realizada em 1979, e a cada dois anos desde então, sendo organizada pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Electrónicos, IEEE (“Institute of Electrical and Electronic Engineers”), maior organização profissional do mundo, fundada em 1963 nos EUA. Esta conferência realizou-se pela primeira vez fora dos EUA em 2017, em Brighton, Reino Unido.
Em 2006, a comunidade internacional, nomeadamente Europeia, Russa e Asiática, que trabalhava nesta área tecnológica, decidiu criar a sua própria conferência, sendo denominada Conferência Euro-Asiática de Potência Pulsada (“Euro-Asian Pulsed Power Conference”).
A primeira conferência foi organizada em 2006, em Chengdu, China, e desde aí todos os dois anos. Em 2016, esta conferência foi organizada pela primeira vez em Portugal, no Estoril. A organização esteve a cargo da Associação para o Avanço da Potência Pulsada e teve como patrocinador principal a empresa EnergyPulse Systems, empresa portuguesa fundada em novembro de 2011, que desenvolve, produz e comercializa geradores de potência pulsada para várias aplicações industriais.
Passados 95 anos, acredito que a Potência Pulsada tem hoje em dia, não só um enorme potencial para aplicações industriais, mas também para contribuir para o bem estar de cada pessoa, sendo a missão de todos a disseminação desta tecnologia e suas aplicações, de forma a inspirar e motivar a sociedade, e esta é a missão da Associação para o Avanço da Potência Pulsada.
Nota: Este artigo foi publicado na edição n.º 16 da Revista TecnoAlimentar, no âmbito do Dossier Campos Elétricos pulsados na Indústria Alimentar.
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