Sobre a refrigeração magnética, o material gadolínio, e um desempenho de arrefecimento 20 % superior ao dos sistemas por compressão de gás

Ciclo de arrefecimento magnetocalórico. 

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A refrigeração magnética é uma tecnologia de refrigeração baseada no efeito magnetocalórico. Essa técnica pode ser usada para atingir temperaturas extremamente baixas (bem abaixo de i K.), bem como as faixas usadas em refrigeradores comuns, dependendo do projeto do sistema. O efeito magnetocalórico é um fenómeno magneto-termodinâmico no qual uma mudança reversível na temperatura de um material adequado é causada pela exposição do material a um campo magnético variável. Um dos exemplos mais notáveis ​​do efeito magnetocalórico está no elemento químico gadolínio e em algumas de suas ligas. Observa-se que a temperatura do gadolínio aumenta quando entra em certos campos magnéticos. Quando sai do campo magnético, a temperatura retorna ao normal. 

No ciclo de refrigeração magnética, momentos magnéticos inicialmente orientados aleatoriamente são alinhados por um campo magnético, resultando no aquecimento do material magnético. Este calor é removido do material para o ambiente por transferência de calor. Ao remover o campo, os momentos magnéticos ganham aleatoriedade, o que leva ao arrefecimento do material abaixo da temperatura ambiente. O calor do sistema a ser arrefecido pode então ser extraído utilizando um meio de transferência de calor. Dependendo da temperatura de operação, o meio de transferência de calor pode ser água (com anticongelante) ou ar, e para temperaturas muito baixas, hélio.

Gadolínio.

Fonte

A refrigeração magnética é reconhecida como uma tecnologia de arrefecimento ecologicamente mais correta. Essencialmente, não utiliza produtos químicos condutores ao esgotamento do ozono atmosférico (por exemplo, CFC), produtos químicos perigosos (por exemplo, NH3) ou gases com efeito de estufa (por exemplo, HCFC e HFC). Existe uma clara diferença entre os refrigeradores que funcionam com um ciclo mecânico de compressão de vapor e os refrigeradores magnéticos devido ao grau de irreversibilidade durante os ciclos de refrigeração por compressão a vapor. O desempenho de arrefecimento dos refrigeradores magnéticos, se baseado em gadolínio, é bastante atraente, atingindo 60% do limite teórico, contra apenas 40 % dos melhores refrigeradores por compressão de gás [1,3]. Este tipo de desempenho superior obviamente resulta na libertação mais reduzida de CO2. Além disso, olhando para os sistemas de refrigeração magnética, mais três vantagens merecem destaque: 

(i) nenhum gás nocivo é utilizado ou emitido; 

(ii) é possível conceber soluções mais compactas, assentes em componentes sólidos;

(iii) menos ruído.

Tem havido esforços para desenvolver novos materiais para aplicações à temperatura ambiente. Os sistemas de refrigeração magnética estão ainda  em fase de desenvolvimento e não estão comercialmente disponíveis para aplicações tradicionais de refrigeração. Muitos investigadores têm como alvo uma ampla gama de aplicações nos setores residencial e industrial.

Fonte: I. Dincer, Refrigeration Systems and Applications, John Wiley & Sons, 2017

Exemplo de um ar condicionado a operar com um sistema de refrigeração magnética: