Desenvolvimento de magnetizador para tratamento magnético da água

Abstract

INTRODUÇÃO. A exposição a campos magneto-estáticos possui efeitos comprovados na função dos canais iônicos celulares. Pode alterar sua cinética por rotação dos fosfolipídios da membrana e consequente deformação das estruturas dos canais associados. Ou ativar canais dependentes de tensão por alterações no gradiente elétrico celular. Também foram relatados efeitos citoprotetores na quimioterapia com cisplatina e mudanças nos arranjos moleculares da água em estado líquido (domínios coerentes ou zonas de exclusão): estes rearranjos alteram várias propriedades macroscópicas (e.g., índice de refração, viscosidade, taxa de evaporação, solubilidade de gases, absorção do espectro IV, pH). Ou ainda, efeitos nos mecanismos de relaxação da energia vibracional das moléculas de água e do spin dos prótons. Estes efeitos fazem com que o tratamento magnético da água (WMT) seja usado industrialmente com sucesso comprovado em tratamento anti-incrustações em tubulações e com sucesso não tão comprovado em terapias clínicas alternativas. Porém não há padronização ou dimensionamento no WMT que favoreça a execução e reprodutibilidade de estudos. OBJETIVOS. Em função de uma lacuna de conhecimento na compreensão do princípio ativo que possibilite o desencadear os efeitos relatados, vislumbra-se a possibilidade de contribuir com a caracterização da componente magnética de forma a disponibilizar um arranjo de ímãs permanentes que possibilite a uniformização da indução magnética em 100% do volume da amostra. Permitindo-se que esta componente não mais influencie as demais variáveis de controle de forma desconhecida em sua forma de distribuição espacial e variações de intensidade. METODOLOGIA. Inicialmente, buscaram-se experimentos de WMT publicados em grau suficiente de detalhes que permitissem sua replicação por simulação, e também por layouts de arranjos magneto-estáticos de alta efetividade (Halbach e Aubert). Os cilindros Halbach (Hc) e Aubert (Au) foram aproximados a 95% do ideal teórico por anéis discretizados compostos por 16 Ímãs comerciais e foram simulados cilindros de 4, 6, 8, 12 e 16 anéis concêntricos. Os experimentos publicados e arranjos magnéticos foram simulados no software Maxwell (versão 12, ANSYS), quatro vezes cada um para atestar a convergência dos dados obtidos. Resultados são apresentados em ilustrações da indução magnética (B) nos planos XY, XZ, YZ, e valores numéricos nas linhas de corte transversal e longitudinal. RESULTADOS. B possui menor dispersão na amostra de água à medida que o cilindro aumenta (56,7% e 0,4%, respectivamente para Au-16 e Hc-16 anéis), o maior valor dos arranjos Aubert é devido à inversão de polaridade do campo presente. Além de maior dispersão longitudinal, arranjos Aubert possuem dispersão transversal, com B disposta em faixas de valores; o que não acontece com cilindros Halbach. Em compensação, cilindros Aubert mostram valores máximos (em módulo) de B progressivamente mais altos (Au-4: 159 mT, Hc-4: 193 mT; Au-6: 203 mT, Hc-6: 21 6mT; Au-8: 234 mT, Hc-8: 225 mT; Au-12: 249 mT, Hc-12: 232 mT; Au-16: 258 mT, Hc-16: 233 mT). Os dois experimentos reproduzidos a partir da literatura científica apresentaram valores bem mais fracos de B (máximos de 4,4 mT e 16 mT, respectivamente). Por último, construiu-se um protótipo em plástico ABS e ímãs de neodímio do cilindro Halbach de 8 anéis. CONCLUSÕES. Este trabalho permite concluir que para uma irradiação homogênea e constante de uma amostra de água deve-se optar por um magnetizador em cilindro Halbach. Cilindros Aubert, contudo, devem ser preferidos caso seja possível manter o volume de líquido a ser irradiado limitado a uma das faixas transversais de B. Desta forma, é possível testar diferentes valores de B para um mesmo cilindro construído. Trabalhos futuros incluem o estudo de magnetização estática e dinâmica de amostras de águas em diferentes aplicações.