Eficiência energética e a baixa emissão de carbono usando sensores magnéticos
Gabriela Hahn*, Bruno Alberelo*, Luiz F. Cotica**
A baixa emissão de carbono e a economia de energia são objetivos cruciais no contexto da gestão energética.
Sensores magnéticos desempenham um papel significativo na consecução desses objetivos, facilitando o consumo eficiente de energia e reduzindo as emissões de gases de efeito estufa.
Em outras palavras, sensores magnéticos e tecnologias relacionadas são essenciais para alcançar metas de baixa emissão de carbono e economia de energia.
Ao melhorar a eficiência energética, reduzir o desperdício e aumentar a eficiência operacional, esses sensores contribuem para um futuro mais sustentável.
Além do fator sustentabilidade, os sensores magnéticos representam uma excelente oportunidade para as indústrias aumentarem seus lucros. O mercado global de sensores magnéticos deve experimentar um crescimento significativo nos próximos anos, impulsionado pela demanda crescente de diversas indústrias, como automotiva, eletrônicos de consumo e saúde.
Abaixo temos algumas previsões:
- O tamanho do mercado global de sensores magnéticos está projetado para alcançar US$ 2.382,91 milhões em 2023 e deve crescer a uma taxa de 4,9% ao ano de 2023 a 2033, atingindo US$ 3.844,70 milhões até 2033 [1].
- Outro relatório estima que o mercado global de sensores magnéticos foi avaliado em US$ 4,43 bilhões em 2021 e espera-se que cresça a uma taxa de 7,5% ao ano de 2022 a 2030, alcançando US$ 8,02 bilhões [2].
- O tamanho do mercado de sensores magnéticos está projetado para alcançar US$ 6,2 bilhões até 2025, partindo de um valor estimado de US$ 4,3 bilhões em 2020, com uma taxa de 7,7% ao ano de 2020 a 2025 [3].
- Um relatório mais recente afirma que o tamanho do mercado global de sensores magnéticos foi avaliado em US$ 7,1 bilhões em 2022 e está prestes a crescer de US$ 8,39 bilhões em 2023 US$ USD 31,98 bilhões até 2031, com uma taxa de 18,2% ao ano de 2024 a 2031.
O crescimento é impulsionado por fatores como:
- Adoção crescente de sensores magnéticos em aplicações avançadas, como veículos autônomos [3]
- Aumento da demanda por sistemas de navegação em automóveis e smartphones [2]
- Avanços nas técnicas de detecção e regulamentações exigindo seu uso em automóveis [4]
- Integração generalizada de sensores magnéticos em várias indústrias [4]
Os Estados Unidos são atualmente o maior mercado, representando cerca de 23% da participação global [1].
Em termos de segmentação, o mercado é principalmente dividido com base no tipo (efeito Hall, magnetorresistivo, SQUID, fluxgate), alcance, aplicação (detecção de velocidade, detecção de posição, navegação), indústria de uso final (automotiva, eletrônicos de consumo, saúde, aeroespacial e defesa) e geografia.
Um pouco de ciência básica…
O magnetismo é um tópico muito presente na atualidade, tanto no âmbito científico, em pesquisas e desenvolvimento de projetos, quanto no cotidiano da população. O conhecimento do magnetismo e seu funcionamento proporcionou um grande salto na tecnologia utilizada no dia a dia e um grande exemplo são os sensores magnéticos ou magnetômetros. Como o nome sugere, são dispositivos capazes de detectar estímulos eletromagnéticos.
Podemos citar como exemplo:
- Sensor Hall: Baseiam se no efeito Hall, e são principalmente compatíveis com circuitos microelétricos, apesar disso são sensores que podem facilmente serem substituídos por outros sensores magnéticos.
- Sensor Magnetoresistivo: É baseado no efeito magnetoresistivo, este sendo a dependência que a resistividade de alguns materiais apresenta a magnetização ou com um campo magnético aplicado.
- Magnetômetro de Bobina: Seu princípio físico reside na Lei de Indução de Faraday, a sensibilidade deste sensor depende da razão da indutância e da resistência da bobina.
- Sensor SQUID: É o mais sensível de todos os sensores magnéticos, e se baseia na interação de correntes elétricas e campos magnéticos, quando materiais estão tão resfriados que tornam-se supercondutores, perdendo toda a resistência ao fluxo de eletricidade.
As principais aplicações dos sensores magnéticos abrangem várias indústrias e incluem:
- Indústria Automotiva: Sensores magnéticos são usados para determinar a posição dos freios, direção, marchas, etc., fornecendo dados para as Unidades de Controle Eletrônico (ECUs) dos automóveis.
- Automação Industrial: São utilizados para detectar a posição de válvulas, portas, nível de fluidos e posição de ferramentas em ambientes industriais.
- Robótica: Sensores magnéticos ajudam a determinar a posição de vários componentes de um robô em relação uns aos outros.
- Sistemas de Segurança: São empregados em sensores de portas ou janelas para detectar se estão abertas.
- Eletrodomésticos: São usados para determinar as posições das portas de micro-ondas, máquinas de lavar e geladeiras para garantir a operação segura.
Portanto, esses sensores são muito versáteis e podem ser aplicados onde quer que seja necessário detectar proximidade, posição e deslocamento, tornando-se componentes essenciais em uma ampla gama de aplicações em diferentes setores.
Neste artigo vamos tratar de duas áreas específicas, os sensores utilizados na indústria automotiva e na área de saúde.
Sensores utilizados em Medicina
Sensores magnéticos desempenham um papel crucial em várias aplicações médicas. Sensores de campo magnético são utilizados para detecção biomagnética, como na magnetocardiografia, magnetoencefalografia e magnetomiografia, que podem fornecer medições não invasivas dos campos magnéticos gerados pelo coração, cérebro e músculos, respectivamente. Essas medições permitem a detecção precoce de anomalias em comparação com outras técnicas.
Veja alguns exemplos na Tabela 1.
Sensores em um carro
Sensores magnéticos desempenham um papel crucial em aplicações automotivas, oferecendo medição sem contato e sem desgaste de quantidades mecânicas.
Esses sensores são utilizados em várias funções dentro dos veículos, incluindo fechamento de janelas, detecção de cintos de segurança e habilitação da condução autônoma.
Sensores de posição magnética detectam a presença de um campo magnético para determinar os dados de posição de objetos, enquanto sensores de velocidade magnética são responsáveis por detectar a velocidade e a direção de componentes rotativos, como rodas.
Alguns exemplos são apresentados na Tabela 2.
Citações:
[1] https://www.futuremarketinsights.com/reports/magnetic-sensors-market
[2] https://www.polarismarketresearch.com/industry-analysis/magnetic-sensors-market
[3] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/magnetic-field-sensors-market-521.html
[4] https://www.skyquestt.com/report/magnetic-sensors-market
[5] https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/magnetic-sensor-market
Autores:
*Gabriela Hahn e Bruno Alberelo são alunos do Curso de Engenharia Mecânica e bolsistas de Iniciação Tecnológica do NAPI EZC, sob a orientação do **Prof. Dr. Luiz F. Cotica, docente da UEM.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
