O estudante Guilherme Fidelis Peixer, orientado por Prof. Jader Riso Barbosa Jr., Ph.D. e coorientado por Prof. Jaime Andrés Lozano Cadena (D.Eng.), defenderá sua dissertação na próxima quarta-feira (28/10), às 14h, por videconferência. A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Banca:
Prof. Jader Riso Barbosa Jr.,Ph.D. (Presidente/Orientador)
Prof. Paulo Vinicius Trevizoli, Dr.Eng. (UFMG)
Prof. Christian Johann Losso Hermes, Dr.Eng.
Título: “Projeto integrado e otimização de um sistema de refrigeração magnética para aplicações em condicionamento de ar”
Resumo:
Nos últimos anos, devido a pressões ambientais e políticas governamentais, a pesquisa e o desenvolvimento na indústria de refrigeração têm se voltado cada vez mais para a busca por sistemas mais eficientes e com menor impacto ambiental. As tecnologias alternativas de refrigeração têm chamado cada vez mais a atenção e, nesse cenário, a refrigeração magnetocalórica se destaca como uma das opções mais promissoras. No entanto, os sistemas de refrigeração magnética ainda não demonstraram seu potencial para atingir altas eficiências, e os sistemas desenvolvidos até hoje são protótipos de laboratório em um estágio pré-comercial. As principais barreiras ao desenvolvimento das chamadas tecnologias calóricas, em geral, são o alto custo dos componentes, a complexidade e o custo computacional das ferramentas de simulação e otimização disponíveis, o que impede o desenvolvimento de abordagens unificadas para projetar e melhorar o desempenho combinado dos componentes. Assim, a presente dissertação se concentra no desenvolvimento de uma abordagem integrada para projetar os componentes de um condicionador de ar magnetocalórico capaz de produzir uma capacidade de resfriamento de 9.000 BTU/h (2637 W) para temperaturas dos ambientes quente e frio de 22oC e 35oC, respectivamente. Com o objetivo de minimizar o consumo de energia, o custo e a massa total do conjunto, modelos matemáticos semi-empíricos para materiais magnetocalóricos, regeneradores magnético-ativos e circuitos magnéticos foram desenvolvidos e validados contra dados numéricos. Esses modelos foram posteriormente acoplados a um modelo de trocador de calor do tipo tubo-aleta. Em seguida, um método de otimização do sistema foi proposto a fim de avaliar os melhores sistemas de refrigeração magnetocalórica com base no seu consumo de energia. A montagem final apresenta um COP de 2,39 e uma eficiência de segunda lei de 10,52%. Uma análise do consumo de energia mostra que as maiores parcelas de consumo estão relacionadas à magnetização do sólido e bombeamento do fluido, enquanto do ponto de vista da massa, o rotor do circuito magnético apresenta a maior contribuição.
Palavras-chave: Refrigeração magnética, Efeito magnetocalórico, Projeto integrado, Otimização, Condicionamento de ar