Laboratório da UFSC desenvolve sistema para ar-condicionado utilizando magnetismo e inteligência artificial

Equipe do Laboratório de Pesquisa em Refrigeração e Termofísica (Polo) da UFSC. Foto: Divulgação.

Ao longo dos últimos seis anos, um sistema alternativo de refrigeração e aquecimento para aparelhos de condicionamento de ar e similares, que usa magnetismo e inteligência artificial, foi desenvolvido pela equipe do Laboratório de Pesquisa em Refrigeração e Termofísica (Polo) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

A estimativa atual é de que uma parcela muito grande, entre 17% e 20%, de toda a energia elétrica consumida no mundo seja atribuída a equipamentos de refrigeração, bombas de calor e condicionadores de ar, segundo a Agência Internacional de Energia (International Energy Agency – IEA). As contas de luz no verão evidenciam o aumento considerável do consumo em relação ao período mais frio do ano.

Estes aparelhos também são responsáveis por 7,8% das emissões de dióxido de carbono e a expectativa é de que a demanda por condicionadores de ar triplique nas próximas décadas. Além disso, os equipamentos funcionam com um sistema de fluidos ainda mais danosos ao ambiente que o dióxido de carbono.

Assim, o sistema desenvolvido pelo Laboratório da UFSC pode ser uma alternativa melhor e mais eficiente para o problema das mudanças climáticas.

Projeto MagChill

Condicionador de ar magnetocalórico controlado por inteligência artificial que foi desenvolvido pelo Polo da UFSC. Foto: Divulgação.

O objetivo do projeto MagChill foi desenvolver um condicionador de ar magnetocalórico, que conseguisse alcançar a diferença de temperatura necessária através do uso de campos magnéticos. O sistema foi desenvolvido e é controlado com inteligência artificial.

Um condicionador de ar comum funciona com um sistema de compressão mecânica de fluidos: quando um fluido é comprimido, ele esquenta, e quando um fluido é expandido, ele esfria. O pesquisador Guilherme Fidelis Peixer, do Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica da UFSC, integra o projeto e explica que a proposta é, ao invés de comprimir e expandir um fluido, magnetizar e desmagnetizar um sólido utilizando o mesmo princípio termodinâmico para fazer o ciclo de refrigeração e aquecimento do aparelho. “Utilizando um material sólido, não existe risco de vazamento de fluidos nocivos ao meio ambiente”, esclarece o pesquisador.

A inteligência artificial foi implementada com a intenção de sofisticar o controle do sistema e reduzir o consumo de energia, prevendo seu comportamento futuro e adiantando os comandos. Ao ligar um aparelho de ar-condicionado comum, por exemplo, ele vai operar com toda a capacidade até deixar o ambiente totalmente resfriado e desligar. Depois, só ligará de novo quando o ambiente já estiver quente. Com o equipamento operado por inteligência artificial, é possível prever a temperatura do ambiente antes que ela seja atingida e manter uma temperatura média, sem que o sistema fique oscilando.

“A grande vantagem da inteligência artificial é que, tendo essa base de dados, nós conseguimos calibrar o sistema de forma muito rápida”, explica Guilherme. A inteligência artificial também foi implementada no projeto junto a algoritmos de otimização para fazer o dimensionamento dos componentes, com o objetivo de aprimorar o sistema.

Para o professor Jaime Lozano, coordenador do MagChill, projetos como este são fundamentais para fortalecer a formação dos engenheiros e impulsionar o desenvolvimento tecnológico do país. Além disso, esses projetos possibilitam uma colaboração entre a Universidade e a indústria, permitindo que os alunos e pesquisadores estejam em constante contato com os avanços e as necessidades das empresas. “Isso enriquece a formação acadêmica e profissional e contribui para a criação de soluções práticas que atendem diretamente às demandas da sociedade”, comenta o professor.

O primeiro protótipo do projeto já está finalizado. Atualmente, a equipe está à procura de empresas parceiras para apoiar financeiramente a continuidade do projeto MagChill. Utilizando o mesmo sistema de resfriamento, existe um outro projeto, a Adega de Vinhos Doméstica, que está em processo de desenvolvimento pela equipe do Polo.

Premiações

Desde 2019, o MagChill já recebeu cinco prêmios da Associação Brasileira de Ciências Mecânicas (ABCM/Embraer). Também foi premiado como Melhor apresentação gravada no 9th IIR International Conference on Caloric Cooling and Applications of Caloric Materials (Thermag IX), em 2021, e recebeu Destaque Tecnológico como Melhor Trabalho apresentado no 3º Congresso Brasileiro de Hidrogênio, em 2023.

Pesquisador Guilherme Peixer representando o Brasil com o projeto MagChill no evento Falling Walls Lab, em Berlim. Foto: Falling Walls Lab/Divulgação.

Recentemente, o projeto venceu a Falling Walls Lab Brazil 2024, em Recife. A vitória garantiu o ingresso para a final mundial da competição no início de novembro, em Berlim, na qual o pesquisador pôde representar o Brasil.

O projeto MagChill é coordenado pelos professores Jader Barbosa e Jaime Lozano, do Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC. Na última sexta-feira, 8 de novembro, os professores venceram o  Prêmio Inovação Catarinense – Professor Caspar Erich Stemmer – Edição 2024, junto ao professor Cristiano da Silva Teixeira, do Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos (Lab3M) da UFSC Blumenau.

O projeto fez parte da linha de pesquisa de Novas Tecnologias para Refrigeração, que já existe há mais de 15 anos e possui bastante destaque no exterior. Seis departamentos da Universidade já estiveram envolvidos com o projeto ao longo dos anos, integrando mais de 45 participantes.

O MagChill foi financiado pela Companhia de Desenvolvimento de Minas Gerais (Codemge) e pela Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii).

Mais informações sobre o projeto no site da Codemge.

Raissa Hübner 
Estagiária de Jornalismo | Agência de Comunicação | UFSC
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