Estudio de la generación de temperaturas subambientales en un proceso termodinámico basado en el efecto magnetocalórico mediante prototipado y análisis termomagnético

La refrigeracion magnetica (RM) a temperatura ambiente es una tecnologia emergente, y muestra un potencial real para entrar en los mercados tradicionales de equipos de refrigeracion y climatizacion. El principio de la RM obedece al efecto magnetocalorico (MCE), el cual se basa en el efecto provocado por un campo magnetico sobre los materiales que poseen la propiedad de variar la entropia magnetica, asi como su temperatura, al variar el campo magnetico. Esta tesis se centra en el estudio de la consecucion de temperaturas subambientales entorno a temperatura ambiente mediante prototipado y analisis experimental de un sistema de RM con un diseno novedoso y simple, usando imanes permanentes y un regenerador magnetico activo (AMR) con Gadolinio como refrigerante solido. Previamente se revisa la teoria que sustenta el MCE y su termodinamica, y se describen los ciclos de RM de Carnot, Brayton, Ericsson, AMR y cascada de cara al establecimiento de criterios de seleccion en funcion de sus prestaciones. Asimismo, se analiza tambien el modo de operacion de las dos categorias basicas en las cuales se pueden dividir los prototipos de refrigeradores AMR (rotativos y alternativos). Se lleva a cabo una revision de los prototipos alternativos lineales mas recientes e importantes, aportando conceptos de diseno y caracteristicas de funcionamiento, con el objetivo de determinar posibles mejoras y su implementacion en el prototipado experimental. El prototipo experimental se diseno y construyo con el objetivo de estudiar, analizar, comprobar y validar la efectividad en cuanto a: a) Una nueva arquitectura para un ciclo AMR con un enfriamiento continuo en el intercambiador de foco frio b) Diferencia de temperatura alcanzado entre focos termicos c) Capacidad y potencia de enfriamiento d) Reduccion de la fuerza neta necesaria para el desplazamiento del AMR en el proceso de magnetizacion y desmagnetizacion a traves de un sistema unico de compensacion de fuerzas.