Esponjas metálicas con propiedades magnétocaloricas como elementos intercambiadores de calor

• Esponjas metálicas con propiedades magnétocaloricas como elementos intercambiadores de calor en un sistema de refrigeración magnética.

A pesar de los esfuerzos que se dan en Costa Rica y en otros países para reducir la huella de carbono y alcanzar la carbono-neutralidad, el consumo de energía basada en combustibles fósiles sigue aumentando, la producción de gases de efecto invernadero que se producen han generado un conjunto de problemas ambientales que demandan una inmediata intervención. La comunidad científica ha buscado alternativas de producción de energía limpia que ayuden a revertir los efectos del calentamiento global, contaminación y agotamiento de la capa de ozono. Sabiendo que las emisiones de gases por fluorados de los refigerantes utilizados en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado convencionales son responsables de un importante porcentaje del calentamiento global, los sistemas de refrigeración magnética con intercambiadores de calor basados en materiales sólidos con propiedades magnétocaloricas, como el gadolino, se han convertido en una opción viable y efectiva para reducir el impacto ambiental de las tecnologías de intercambio térmico.

En este proyecto se busca evaluar la capacidad térmica de esponjas metálicas con propiedades magnétocaloricas como elemento intercambiador de calor en un sistema de refrigeración magnética. Para esto, se utilizan dos métodos efectivos que buscan medir el desempeño de este sistema, el trabajo experimental y modernas técnicas computacionales apoyados en enfoques que involucran modelación y simulación avanzada de componentes automatización y caracterización de ensayos no destructivos. Para los experimentos se diseñan y se fabrican las esponjas metálicas como elemento intercambiador de calor, además del circuito magnético lineal para el ciclo de refrigeración. Se planifican los experimentos y se evalúa el desempeño térmico del sistema. Para el trabajo de modelación y simulación se investigan los modelos computacionales de energía magnética y flujo térmico. Se usa un software computacional de última generación como Comsol Multiphysics®, Ansys y Matlab para el modelo del sistema de refrigeración magnética. Los resultados experimentales se comparan con el análisis computacional para validar el modelo planteado. Además, se confronta el rendimiento térmico de este sistema con sistemas de intercambio de calor que no contemplan el uso de elementos con propiedades magnétocaloricas y que son obtenidos dentro del marco del proyecto de investigación VIE titulado. “Desarrollo y evaluación de un dispositivo de intercambio térmico con esponja metálica como elemento de transferencia de calor”, en el cual está inscrito este trabajo.