Sistema de acionamento de eletroválvulas para aplicações em refrigeração magnética

Abstract

A sincronização entre o circuito hidráulico e o circuito magnético em um refrigerador magné- tico é fundamental para o seu funcionamento e a eficiência geral do equipamento. A maioria

dos protótipos relatados na literatura usam válvulas rotativas com vedação face-a-face, ou

outras válvulas acionadas mecanicamente, para realizar a distribuição de escoamentos oscila- tórios do fluido de trabalho através dos regeneradores magnéticos ativos. Esses escoamentos

ocorrem em sincronia com a variação do campo magnético, permitindo assim, as transferên- cias de calor necessárias para a refrigeração. No entanto, o uso de tais mecanismos em refrige- radores magnéticos demonstrou uma versatilidade limitada na definição dos perfis temporais

de escoamento durante a sincronização entre circuitos hidráulicos e magnéticos. Além disso,

ele é normalmente o maior contribuinte para o consumo de energia do dispositivo, prejudi- cando sua eficiência. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver e imple- mentar um novo sistema responsável pela distribuição de escoamentos oscilatórios, utilizando

um conjunto de eletroválvulas no lugar de válvulas de atuação mecânica. Para tanto, uma ca- racterização de eletroválvulas foi realizada, um sistema de medição de campo magnético foi

desenvolvido e um aparato de avaliação de regeneradores foi adaptado e validado com um sistema de acionamento de eletroválvulas. Os resultados mostraram que o uso de tais válvulas

permite uma flexibilidade relativamente grande na operação e sincronização de um refrigera- dor magnético, e com um menor consumo de energia.

Synchronization between the hydraulic and the magnetic circuits in a magnetic refrigerator is fundamental to its operation and overall efficiency. Most of the prototypes reported in the literature apply face-to-face sealing (rotary valves) or some other mechanically actuated flow distribution system to allow oscillatory fluid flow through the active magnetic regenerators.

However, the use of such mechanisms in magnetic refrigerators has demonstrated limited ver- satility in controlling the synchronization between the hydraulic and magnetic circuits. Addi- tionally, it is frequently the largest contributor to the energy consumption of the device, com- promising its efficiency. Therefore, this work aims to develop and implement a new actuation

and control system of a set of electric valves in place of mechanically-actuated valves. For

this purpose, a characterization of electric valves was performed, a magnetic field measure- ment system was developed and an apparatus for evaluation of regenerators was adapted and

validated with a new actuation and control system of electric valves. Results indicate that the use of such valves allows for a relatively high flexibility in the operation and synchronization of a magnetic refrigerator as well as a lower energy consumption.