Investigações de desempenho térmico de materiais de mudança de fase

• Processo: 24/19124-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Elaine Maria Cardoso
• Beneficiário: Elaine Maria Cardoso
• Pesquisador Responsável no exterior: BEDECARRATS Jean-Pierre
• Instituição Parceira no exterior: Université de Pau et des Pays de l'Adour, França
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Edemar Morsch Filho
• Vinculado ao auxílio: 22/15765-1 - Estudo de fenômenos de transporte aplicados à tecnologias emergentes de conversão de energia e armazenamento, AP.TEM
• Assunto(s): Mudança de fase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Pcm | Sistemas de armazenamento de energia térmica | técnicas de intensificação | Mudança de Fase

Resumo

Os sistemas de armazenamento de energia térmica latente são mais eficientes devido a utilização de calor latente. Alguns dos sistemas que tem sido propostos incluem a utilização de materiais de mudança de fase (phase change material, PCM). Os PCMs absorvem energia quando atingida a temperatura de fusão, e liberam a energia absorvida quando não há mais fornecimento. Estes materiais também são utilizados para o controle térmico de dispositivos eletrônicos, armazenamento de energia solar, aplicações médicas, conforto térmico de construções e outros. Mas, uma das desvantagens dos PCMs é a sua baixa condutividade térmica em função da alta viscosidade dinâmica. Como o processo de transferência de calor dos PCMs é governado pela condução e convecção natural, muitos autores têm proposto algumas técnicas de intensificação. Estas técnicas incluem a dispersão de nanopartículas para otimização de propriedades térmicas, o uso de superfícies estendidas como aletas e materiais porosos. Porém, estes trabalhos são focados na aplicação dos PCMs, enquanto algumas questões fenomenológicas são pouco exploradas (por exemplo, estabilidade e degradação do material durante os ciclos de carga e descarga, a interação entre transferência de calor por condução e convecção, a dinâmica da frente de fusão e solidificação). Os grupos de pesquisa no Brasil e na França liderados pelos Profs. Cardoso e Bedecarrats, respectivamente, na UNESP e UPPA, estão desenvolvendo estudos sistemáticos sobre como melhorar o desempenho de transferência de calor de dispositivos de gerenciamento térmico empregando material de mudança de fase. No Brasil, a Profa. Cardoso está desenvolvendo pesquisa sobre compósito de espuma de cobre/PCM sob condições de contorno de fluxo de calor uniforme usando técnicas experimentais e numéricas avançadas em um projeto temático apoiado pela FAPESP. Da mesma forma, o Prof. Bedecarrats e sua equipe investigam sistematicamente os fundamentos e aplicações que vão do armazenamento a frio ao armazenamento térmico, determinando a distribuição espaço-temporal de temperaturas dentro do tanque de armazenamento para diferentes vazões e temperaturas finais impostas. Neste contexto, a presente proposta visa unir os esforços de pesquisa de ambos os grupos iniciando uma colaboração de pesquisa entre as principais universidades do Brasil e da França, com dois importantes especialistas internacionais em estudos de materiais de mudança de fase buscando construir um relacionamento de longo prazo posteriormente. (AU)