O estudante Bernardo Peressoni Vieira, orientado pelo Prof. Jader Riso Barbosa Jr., Ph.D. e coorientado pelo Prof. Jaime Andrés Lozano Cadena (D.Eng.), defenderá sua tese na próxima terça-feira (15/12), às 9h, por videconferência. A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.

Título: “Modelagem e otimização de regeneradores magnético-ativos à base de ligas de La-Fe-Si ”

Banca:
Prof. Jader Riso Barbosa Jr., Ph.D. (Presidente/Orientador)
Prof. Kurt Engelbrecht, Ph.D. (DTU – Dinamarca)
Prof. Amir Antonio Martins de Oliveira Júnior, Ph.D.

Resumo: Tecnologias alternativas de refrigeração buscam o desenvolvimento de sistemas que tenham um consumo de energia e impacto ambiental menores do que os sistemas convencionais. Recentemente, principalmente devido à questão ambiental, a busca por tais sistemas vem se intensificando cada vez mais. Neste contexto, a refrigeração magnética surge como uma das alternativas mais atrativas e promissoras, porém ainda sofre com limitações que impedem sua aplicação em larga escala como o custo de seus componentes, sua complexidade e seu tamanho. Esta dissertação consiste do desenvolvimento de um modelo numérico de simulação de regeneradores magnéticos ativos, os quais são um dos principais componentes de um sistema de refrigeração magnética, com o objetivo de projetar o regenerador de um futuro condicionador de ar magnético com capacidade de 9000 BTU/h para temperaturas das fontes quente e fria de 22ºC e 35ºC. Um sistema de refrigeração magnética é uma estrutura complexa, porém este trabalho tem como foco o regenerador e sua interação com dois outros subsistemas: o sistema hidráulico e o circuito magnético. O sistema hidráulico é responsável pelo escoamento dentro do regenerador, influenciando a vazão máxima, o perfil de escoamento e a frequência de operação. O circuito magnético fornece o perfil de campo magnético através de sua rotação e contém os regeneradores no seu interior, afetando não só o efeito magnetocalórico, mas também a frequência de operação e as dimensões do regenerador. Dessa forma, este trabalho pode ser dividido em duas partes: desenvolvimento e aprimoramento de um modelo de regeneradores magnéticos ativos capaz de simular características específicas de regeneradores à base de La-Fe-Si, e uso de tal modelo para analisar a influência de diversos parâmetros de operação na capacidade de refrigeração do sistema, visando o projeto do regenerador final. O modelo resultante da primeira parte é descrito de maneira aprofundada e inclui, além do modelo básico de um regenerador magnético ativo, perdas devido aos volumes mortos, à troca de calor através da carcaça, à influência do epóxi na troca de calor e perda de carga, à desmagnetização causada pelo material e outras perdas menores. A segunda parte consiste inicialmente da validação do modelo com resultados experimentais, os quais foram realizados para três tipos diferentes de materiais a base de La-Fe-Si. Em seguida, uma análise dos resultados obtidos pelo modelo é feita, descrevendo o desempenho do regenerador em função de diversos parâmetros de projeto. Essas análises são feitas dentro do contexto de uma unidade de refrigeração magnética, ou seja, de maneira integrada com os outros subsistemas, principalmente o magnético, os quais foram modelados por outros membros da equipe do projeto. No final, o processo de decisão aplicado para definir o regenerador final e o seu material é descrito, e as especificações resultantes deste processo são expostas. A capacidade de refrigeração final obtida foi estimada em 9000 BTU/h.

Palavras-chave: Refrigeração magnética, Regenerador magnético ativo, Modelagem, Otimização, Ligas de LaFe-Si