Núcleo de Estudos em Transferência de Calor e Nanotecnologia

Linhas de Pesquisa

Linha i

Dissipadores de Calor Compactos e Materiais Avançados

Linha ii

Sistemas Fotovoltaicos e Armazenamento Térmico

Linha iii

Engenharia de Superfície e Fenômenos de Transporte em Processos Bifásicos

Linha iv

Modelagem fenomenológica e simulação computacional (CFD)

Linha i

Desenvolvimento de dissipadores de calor compactos, baseados em microcanais ou em microaletas para aplicação na indústria eletrônica de alto desempenho e demais setores industriais

Linha ii

Desenvolvimento de sistemas híbridos e de resfriamento passivo aplicados a módulos fotovoltaicos comerciais com concentração, viabilizando novas tecnologias para utilização da energia solar

Linha iii

Avaliação de superfícies modificadas (microtexturizadas e com adição de espumas metálicas) como técnica de intensificação da transferência de calor em ebulição

Linha iv

Desenvolvimento de modelos que abordem os mecanismos físicos associados à mudança de fase

Linha i

Desenvolvimento e avaliação termohidráulica de sistemas de resfriamento compactos baseados em microcanais, microaletas e espumas metálicas para a indústria eletrônica de alto desempenho. A linha abrange a investigação de trocadores de calor inovadores em matrizes poliméricas (como PDMS) e a integração de nanopartículas para a otimização de propriedades termofísicas.

Linha ii

Desenvolvimento de tecnologias de resfriamento passivo e de sistemas híbridos aplicados à regulação térmica de módulos fotovoltaicos comerciais. Inclui a síntese, caracterização e modelagem de materiais de mudança de fase (Phase-Change Materials, PCMs) de base biológica (bio-based), além do estudo de viabilidade técnica e econômica de usinas fotovoltaicas flutuantes e terrestres.

Linha iii

Investigação de técnicas avançadas de modificação superficial, incluindo revestimentos estruturados, microtexturização e integração de espumas metálicas de alta porosidade, para a intensificação da transferência de calor em processos de ebulição em piscina (pool boiling) e convectiva (flow boiling). Investiga os mecanismos de molhabilidade, a dinâmica de bolhas e o uso de diferentes fluidos, estendendo suas aplicações aos aspectos termofluidicos (campos de temperatura, velocidade e vorticidade) na geração de hidrogênio verde por eletrólise da água.

Linha iv

Desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos, e de simulações fluidodinâmicas computacionais (CFD) voltados à compreensão dos mecanismos físicos associados à mudança de fase. A linha contempla também, por meio de parcerias e colaborações científicas, a aplicação de ferramentas de Inteligência Artificial e de Redes Neurais Convolucionais (CNN) voltadas ao processamento de imagens e à classificação de padrões de escoamento térmico.

Projetos de Pesquisa

Transforming Agriculture Residues to Bio-Composite Solutions for Sustainable Growth and Energy Efficiency in Brazil and Bangladesh (TERRA)’ ICAO\R1\241065 – ISPF – International Collaboration Awards 2024 (Brazil and South Africa)

This research focuses on transforming and integrating agricultural waste into Shape-Stabilized Phase Change Materials (SSPCMs) for energy-efficient applications (PV, building). This innovative project tackles energy challenges in Brazil and Bangladesh by harnessing a readily available resource: agricultural waste. We aim to transform first and second-generation byproducts into high-value SSPCMs and integrate them into a range of energy-efficient applications such as PV panels, and building systems in Brazil and to improve the efficiency of energy systems for cooking in Bangladesh.​

Start Date: 13 December 2024
End Date: 12 December 2027

Funder: Royal Society

Partners: Edinburgh Napier University, Universidade Estadual Paulista, Bangladesh University of Engineering and Technology

Os sistemas de armazenamento de energia térmica latente são mais eficientes devido à utilização de calor latente. 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. Técnicas de intensificação incluem a dispersão de nanopartículas para otimização de propriedades térmicas, o uso de superfícies estendidas e materiais porosos. Porém, estes trabalhos são focados na aplicação dos PCMs, enquanto algumas questões fenomenológicas são pouco exploradas. 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 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.

Data de Início: 01 de maio de 2025
Data de Término: 30 de abril de 2026

Instituições envolvidas: Université de Pau et des Pays de l’Adour (França), Universidade Estadual Paulista (UNESP)

A presente proposta trata da avaliação experimental e modelagem de fenômenos de transporte típicos de tecnologias emergentes na área de conversão de energia envolvendo mudança de fase e/ou escoamentos supercríticos. Essas tecnologias emergentes estão relacionadas com processos de transferência de calor em condições de escoamentos termodinamicamente supercríticas em reatores nucleares e trocadores de calor do ciclo Brayton, em sistemas de geração de energia a partir de concentradores solares, escoamentos bifásicos quasi-críticos em trocadores de calor empregados em ciclos orgânicos Rankine (COR) e processos de fusão/solidificação em termoacumuladores.

Data de Início: 01 de fevereiro de 2024
Data de Término: 31 de janeiro de 2029

Financiador: FAPESP

Instituições Envolvidas: EESC/USP, UNESP, Unicamp, ITA, UNISINOS, UFF, University of Winsconsin-Madison

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O grupo de pesquisa, criado em 2013 na Universidade Estadual Paulista vem realizando investigações experimentais e numéricas sobre transferência de calor com mudança de fase, viabilizando o desenvolvimento de novas tecnologias relacionadas à minimização de equipamentos e à dissipação de elevadas taxas de calor.

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