Engenheiros de refrigeração dos EUA estão desenvolvendo uma geladeira com sistema de compressão de vapor para funcionar em gravidade zero e em diferentes posições, inclusive de cabeça para baixo.
Segundo a equipe de especialistas da Universidade Purdue, Air Squared e Whirlpool, o propósito da inovação é fornecer alimentos mais duradouros e nutritivos para astronautas.
Atualmente, a comida enlatada e desidratada que os tripulantes de missões espaciais comem dura cerca de três anos, uma vida útil relativamente curta.
O projeto, financiado pelo programa Small Business Innovation Research (SBIR), da agência aeroespacial americana (Nasa, na sigla em inglês), visa dar aos astronautas um suprimento alimentar que pode durar de cinco a seis anos.
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Mesmo que experimentos com geladeiras tenham sido feitos no espaço antes, eles não funcionaram bem o suficiente ou no final das contas os equipamentos quebraram.
Os sistemas de refrigeração atualmente em operação na Estação Espacial Internacional (EEI) são usados para experimentos e armazenamento de amostras biológicas em vez de alimentos.
E esses refrigeradores atuais possuem um coeficiente de performance (COP) de apenas 0,36, ou seja, consomem significativamente mais energia do que as geladeiras aqui na Terra.
Compressor sem óleo
O problema de gravidade zero e seu efeito no fluxo de óleo foi superado no novo projeto com o uso de um compressor scroll sem óleo desenvolvido pela Air Squared, empresa especializada em scrolls sem óleo e com sede no Colorado, EUA.
O compressor será testado tanto no protótipo quanto em sua contraparte maior e com mais instrumentos construída pelos pesquisadores da Purdue.
A Air Squared vem trabalhando com a tecnologia patenteada de compressor Expander scroll integrado, em que o compressor e o expansor operam em um eixo comum, permitindo que um único invólucro semi-hermético seja usado para todos os componentes rotativos.
“A ausência de gravidade significa que o óleo não está fluindo para onde deveria. Nosso projeto oferece maior confiabilidade por não exigir óleo no compressor, permitindo que o refrigerador possa funcionar por um longo período de tempo e não ser desafiado por um ambiente de microgravidade, onde o óleo pode deixar o compressor, ficar preso no sistema e tornar o compressor inoperável”, explica Stephen Caskey, engenheiro de projetos da Air Squared e ex-aluno da Escola de Engenharia Mecânica da Purdue.
“Em uma geladeira comum, a gravidade ajuda a manter o fluido refrigerante líquido e em forma de vapor onde eles devem estar. Da mesma forma, o sistema de lubrificação a óleo é baseado na gravidade. Ao trazer novas tecnologias para o espaço, tornar todo o sistema confiável em gravidade zero é essencial”, acrescenta Leon Brendel, estudante de doutorado em engenharia mecânica da Purdue.
Os engenheiros construíram três experimentos para testar os efeitos da microgravidade em um novo design de geladeira sem óleo: um protótipo para potencial uso futuro na EEI, uma configuração para testar a vulnerabilidade do protótipo ao excesso de líquidos e uma versão maior do protótipo com sensores e instrumentos para verificar como a gravidade afeta o ciclo de compressão de vapor.
Voos experimentais
No mês que vem, a equipe testará o design da geladeira espacial em um laboratório de pesquisa sem gravidade operado pela Zero Gravity Corporation.
Com sede em Dumfries, Virgínia, a empresa opera voos que simulam ausência de atração gravitacional, a partir de aeroportos dos EUA.
O avião especial voará em condições de microgravidade dezenas de vezes, e os dados desses voos ajudarão a equipe a determinar se o aparelho de refrigeração está pronto para ser usado no espaço.
“Durante os últimos dois anos desse projeto, demos grandes passos no avanço da tecnologia”, diz o premiado professor Eckhard Groll, diretor da Escola de Engenharia Mecânica da Purdue.
“Se esses voos parabólicos apresentarem os resultados que imaginamos e provarem que nosso sistema funciona em microgravidade, estaremos apenas a alguns anos de ter um refrigerador para voos espaciais. Estamos entusiasmados em fornecer a geladeira para esse objetivo. Acho que temos todas as ferramentas para fazer isso.”
Paige Beck, aluno do penúltimo ano em Purdue com foco em engenharia mecânica, Leon Brendel e três outros membros da equipe da Air Squared continuarão realizando experimentos em voos e testando vários aspectos do design do refrigerador.
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