Refrigeração magnetocalórica: protótipo de demonstração
A capacidade do homem de gerar frio para conservar alimentos foi uma revolução no século XX e se tornou indispensável. Há décadas o refrigerador é um equipamento fundamental para a sociedade moderna, servindo como indicador da qualidade de vida. Mas, sofisticados em seu design, os refrigeradores convencionais apresentam limitações que desafiam o avanço científico e tecnológico. A crise energética mundial e a preocupação ecológica também exigem sistemas mais eficientes e métodos alternativos de refrigeração. É nesse nicho que atua há mais de 20 anos uma
equipe da UFSC aprovada no Programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT).
Desenvolver soluções criativas e inovadoras em tecnologias de refrigeração é a missão do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Refrigeração e Termofísica, que receberá R$ 4,8 milhões nos próximos três anos. Melhor compreensão e domínio dos fenômenos relacionados à produção de frio (com estudos sobre a física de transferência do calor, por exemplo) e desenvolvimento de novas aplicações e tecnologias são focos do trabalho que será coordenado pela equipe do Polo (Laboratórios de Pesquisa em Refrigeração e Termofísica), ligado ao Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC. O setor reúne cerca de 100 pessoas, entre professores, pesquisadores, técnicos e estudantes.
Os desafios
A produção de sistemas de refrigeração mais eficientes do ponto de vista energético (produção de frio com menor consumo de energia elétrica) tem um forte apelo ambiental. As geladeiras estão presentes na grande maioria dos lares e, apesar de um consumo individual de energia relativamente baixo, têm participação importante na matriz energética nacional. A parcela de energia elétrica consumida pelo setor residencial em aplicações de refrigeração (essencialmente refrigeradores domésticos) é estimada em 8% da energia elétrica consumida no país.
Além disso, ainda hoje grande parte da produção de frio é feita por compressão mecânica de vapor, uma tecnologia que existe há mais de um século. Desenvolver novas formas de gerar frio estão entre os desafios da equipe do Polo, que há anos atua em parceria com a indústria de refrigeração – e a partir do Instituto vai trabalhar com o Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina (CEFET/SC) e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).
Inovações
Do ponto de vista teórico, uma ação estratégica para o grupo é aprofundar os conhecimentos em Física da Transferência de Calor. “Essa tem se destacado nos últimos anos como uma das mais importantes áreas da fronteira do conhecimento em engenharia e ciências térmicas”, destaca o professor Jader Barbosa, pesquisador do Polo que organiza um minicurso para receber este ano na UFSC o professor Massoud Kaviany, da Universidade de Michigan.
Jader explica que o conhecimento nesse campo é fundamental para o desenvolvimento de novos materiais, novos processos de fabricação e tecnologias de conversão de energia. Isso porque propicia entendimento dos fenômenos elementares, em escala atômica, sobre os quais se fundamenta a transferência de calor, base da refrigeração.
Do ponto de vista tecnológico, além de buscar o aprimoramento de diferentes componentes dos sistemas tradicionais de refrigeração, a equipe investiga novas formas de gerar frio. Entre elas, a refrigeração magnetocalórica, que se baseia na mudança de temperatura observada em alguns materiais quando submetidos a um campo magnético.
Apesar do efeito magnetocalórico ser conhecido há mais de um século, apenas recentemente, com a descoberta de ligas especiais, tem se tornado possível sua exploração em refrigeração perto da temperatura ambiente. Grupos de pesquisa nos Estados Unidos, Japão e França já desenvolveram protótipos de refrigerados magnéticos. O primeiro protótipo de demonstração do Polo estará em funcionamento até o final do ano, acredita Jader.
É por meio da colaboração com professores e pesquisadores do Laboratório de Materiais e do Departamento de Física da UFSC que o Polo investiga diversos aspectos da refrigeração magnetocalórica, uma tecnologia limpa, silenciosa e com grande potencial para redução de consumo de energia no futuro.
No contexto da tecnologia convencional de compressão de vapores, são também investigados novos fluidos refrigerantes. Os refrigeradores e os condicionadores de ar de automóveis, por exemplo, usam hidrofluorocarbonos (HFCs), gases de efeito-estufa, que podem contribuir para mudanças climáticas se escaparem para a atmosfera. A busca por fluidos refrigerantes que não agridam o meio ambiente e não contribuam para o aquecimento global tem motivado a pesquisa nesta área.
Entre os gases estudados está o dióxido de carbono (CO2) e uma demonstração de seu potencial em sistemas de refrigeração foi feita nas Olimpíadas 2008, em Pequim, com o uso em refrigeradores para a venda de bebidas energéticas e refrigerantes. A tecnologia que foi para Pequim passou pelos laboratórios do Polo.
Metamorfose
O domínio cada vez maior do conhecimento faz também com que os pesquisadores vislumbrem mudanças nos conceitos relacionados à refrigeração doméstica – e pensem em metamorfoses na clássica geladeira. Ao invés de reservar espaço para esse equipamento na cozinha, imagine gavetas refrigeradas em armários, atendendo a necessidade de diferentes temperaturas. Ao invés de um frigobar no quarto, gavetas resfriadas. Aplicações avançadas, como roupas e calçados com capacidade de resfriamento, são também vislumbradas, assim com o maior controle sobre o condicionamento de ambientes.
Outra demanda importante que o grupo busca atender é a necessidade de miniaturizar os sistemas de refrigeração. Como a alta temperatura é inimiga da eletrônica (quanto maiores os níveis de temperatura, menor o tempo de vida e menor a capacidade de processamento de um computador, por exemplo), entre os 15 laboratórios do Polo, um deles proporciona estudos para miniaturização de sistemas de refrigeração a partir do desenvolvimento e de ensaios de pequenos trocadores de calor para o resfriamento de componentes como chips de computadores.
Atrair para o Polo pesquisadores nacionais e internacionais, gerando programas avançados de cooperação científica, e formar profissionais competentes e empreendedores são também metas do novo instituto. “A visão do grupo é ser referência na geração de conhecimentos avançados em refrigeração”, frisa o professor Alvaro Prata, pesquisador do Polo que em 2008 assumiu a reitoria da UFSC, mas não abriu mão de responder pela coordenação do novo instituto, formado a partir do grupo de pesquisa que ajudou a fundar há mais de 20 anos.
Mais informações: (48) 3721-9397 / www.polo.ufsc.br / E-mail: polo@polo.ufsc.br
Saiba Mais:
Parceria universidade-empresa
O Polo, setor que abriga o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Refrigeração e Termofísica da UFSC, é um conjunto de 15 laboratórios de ponta. É um prédio que conta com 2,5 mil metros quadrados e foi construído em colaboração com a Embraco, líder no campo de refrigeração. Contou também com apoio de agências governamentais de fomento à pesquisa e pós-graduação (Finep e Capes), da Fundação de Ensino e Engenharia de Santa Catarina (Feesc) e da Fundação de Apoio à Pesquisa Científica e Tecnológica do Estado de Santa Catarina (Fapesc).
A parceria histórica da UFSC com a Embraco iniciou na década de 80, a partir do trabalho do Núcleo de Pesquisa em Refrigeração, Ventilação e Condicionamento de Ar (NRVA). Nessa época foram desenvolvidos estudos para produção do primeiro compressor de refrigeração com tecnologia 100% nacional. Há vários anos diversas outras empresas são parceiras da equipe.
Por Arley Reis /Jornalista da Agecom
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