No mês de abril de 2024, o Polo - Laboratórios de Pesquisa em Refrigeração e Termofísica, fez o registro de 5 programas de computador visando o desenvolvimento de tecnologias inovadoras para refrigeração. Os programas de computador foram desenvolvidos dentro do projeto MagChill: Desenvolvimento de condicionador de ar operado por unidade de refrigeração magnética, realizado em parceria com a Codemge, Companhia de Desenvolvimento de Minas Gerais e com financiamento da EMBRAPII - Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação. Os softwares, programados na linguagem Python, foram utilizados para solucionar diferentes desafios durante o projeto do condicionador de ar magnético do Polo, um dos maiores protótipos a utilizar a refrigeração magnetocalórica já construídos no mundo.
Em termos de simulação de componentes, o software McHARS tem como objetivo a simulação em regime permanente de regeneradores magnético-ativos (RMAs) aplicando técnicas numéricas para a solução das equações diferenciais parciais que governam os fenômenos físicos que regem o componente. O software permite a caracterização detalhada do desempenho do componente através do cômputo dos perfis temporais e espaciais de temperatura e velocidade na fase fluida e de temperatura na fase sólida. O programa possui alta flexibilidade e robustez, permitindo a simulação de arranjos multicamadas com materiais magnetocalóricos com transições de primeira ou segunda ordem, meios porosos nos formatos de esferas, partículas ou microcanais e avaliação dos perfis hidráulicos e magnéticos.
Complementarmente, o programa AiMR, tem como objetivo a predição do desempenho dos RMAs em regime permanente através de técnicas de inteligência artificial. Capaz de utilizar dados advindos tantos de experimentos, quando de simulações numéricas do programa McHARS, a estratégia utilizada para o desenvolvimento do AiMR foi o foco em métricas de performance do componente, como a capacidade de refrigeração e a potência consumida, gerando um método rápido e preciso para o cálculo do desempenho de RMAs..
Já para simulações transientes, devido à complexidade do problema optou-se também por metodologias de inteligência artificial, mais especificamente aprendizado profundo, para o desenvolvimento do programa DeepMag. O software utiliza redes neurais recorrentes para a predição em curto e longo prazo da temperatura e consumo energético do protótipo de condicionador de ar magnético.
Para a simulação completa da operação de um sistema de refrigeração magnética, foi desenvolvido o software MagSim. O programa acopla todos os componentes necessários para a operação de um sistema de refrigeração magnética, incluindo os RMAs, circuito magnético, trocadores de calor e sistema de controle e gerenciamento hidráulico. Além de contabilizar as complexas interações entre os componentes, as dimensões e consumo energético individuais de cada componente também são levadas em consideração, permitindo a perdição do desempenho global do sistema.
Por fim, o programa OptSys tem como objetivo a otimização dos sistemas, podendo focar em objetivos únicos ou múltiplos, como consumo energético, capacidade de refrigeração, massa ou custo do sistema. Através de técnicas baseadas em algoritmos genéticos, o programa permite o projeto integrado simultâneo dos componentes de um sistema de refrigeração magnética.
Para obter informações sobre a tecnologia, os interessados podem entrar em contato com os pesquisadores pelos e-mails: guilherme.peixer@polo.ufsc.br e embrapii@polo.ufsc.br. Caso o interesse seja em comercializar o programa, envie um e-mail para a Sinova em: sinova@contato.ufsc.br.
