BREVE HISTÓRICO DE MHD

Os fenômenos de magnetohidrodinâmica (MHD) foram descritos pela primeira vez quando Michael Faraday (1791-1867) experimentou a geração de eletricidade através do escoamento de um fluido condutor de eletricidade em uma região de campo magnético estacionário. Em janeiro de 1832, ele criou um medidor de fluxo, na ponte de Waterloo, em Londres. Ele imergiu eletrodos no rio Tamisa e, passando um fio ao longo da ponte, os conectou através de um galvanômetro. Ele, fundamentado no fato de que a água do rio era eletricamente condutora (salina), movendo-se através do campo magnético da Terra, deveria produzir uma força eletromotriz transversal ao fluxo do rio (LIPSCOMBE et al., 2014; LITTLE, 1967). Pequenos desvios irregulares do galvanômetro foram de fato observados. No entanto, sua experiência não foi bem sucedida, pois os eletrodos eram eletroquimicamente polarizados – gerando efeitos não compreendidos naquele momento. O conceito teve pouca utilidade prática e, portanto, desapareceu, para reaparecer na literatura de patentes a partir do início de 1900 e na década de 1930 com o trabalho teórico sobre problemas cósmicos e projetos para geração de energia termonuclear que reavivou o interesse em MHD.

Em 13 de agosto de 1940, B. Karlovitz, um engenheiro húngaro, propôs um sistema MHD gasoso e arquivado sob patente US No_{. 2.210.918, intitulada "Processo para a conversão}

de energia". Trabalhando com os laboratórios de pesquisa da Westinghouse, ele tinha mais de 1.938 experimentos realizados nos produtos da combustão do gás natural como fluido de trabalho usando um gerador MHD anular - tipo Hall.

Em 1959, o engenheiro norte-americano Richard Rosa criou o primeiro gerador MHD verdadeiramente bem sucedido, produzindo cerca de 10 kW de potência elétrica. Pesquisas posteriores feitas por Rosa estabeleceram a praticidade da MHD para sistemas movidos a combustíveis fósseis.

Em 1963, o Laboratório de Investigação Aeronáutica AVCO Everett, sob a direção do engenheiro americano Arthur Robert Kantrowitz, começou uma série de experimentos que culminou com um gerador MHD de 35 MW que utilizava cerca de 8 MW para alimentar seu eletroímã. Este gerador manteve, por muitos anos, o recorde de potência útil, até então registrado. Prevendo-se que no final dos anos 1960 a energia nuclear iria dominar a geração de energia comercial e o fracasso em encontrar aplicações para missões

espaciais, extremamente cobiçada na época, houve uma redução acentuada nas pesquisas e financiamentos em MHD.

Em 1970, o prêmio Nobel de física foi concedido aos físicos, o sueco Hannes Olof Gosta Alfvén (1908-1995) e o francês Louis Eugène Félix Néel (1904-2000). Alfvén, por suas descobertas na magnetohidrodinâmica, e Néel por suas descobertas no magnetismo, particularmente, o antiferromagnetismo e o ferromagnetismo. Alfvén é considerado um dos maiores colaboradores da teoria da magnetohidrodinâmica. Ele argumentava que se um plasma (gases eletricamente carregados) permeia o espaço, ele poderia carregar correntes elétricas capazes de criar um campo magnético galáctico. Com essa discussão, ele, como professor da Universidade de Uppsala (Suécia), iniciou uma nova disciplina que mais tarde seria chamada de magnetohidrodinâmica (MHD). Alfvén ainda descreveu teorias sobre tempestades magnéticas, auroras boreais, manchas solares e formas de ondas de choque eletromagnéticas que se propagam em um plasma, ondas essas conhecidas como ondas de Alfvén.

Com a crise energética de 1973, reavivou-se o foco em sistemas MHD à base de carvão, mais eficientes para a geração de energia nos Estados Unidos como resumido por Pomeroy (1978). Uma análise histórica e técnica detalhada de geração de energia MHD à carvão foi apresentado por Gruhl (1977) com base no trabalho da EPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) patrocinada pela empresa Exxon.

O interesse em MHD pela física de plasma só teve início nos anos 50, objetivando-se obter o controle da fusão termonuclear através do confinamento de plasma por campos magnéticos. Naquela década, os russos Igor Tamm e Andrei Sakharov (que foram inspirados por ideia original de Oleg Lavrentiev) criaram o TOKAMAK, uma câmara toroidal magnética para o confinamento de plasma e reprodução de fusões nucleares em altas temperaturas (150 milhões de °C), simulando a reação nuclear no interior do Sol e gerando energia limpa, uma vez que o processo não deixa resíduos radiativos como os conhecidos reatores de fissão nuclear.

Nas décadas de 60 e 70, surgiram, na engenharia, outras aplicações práticas da MHD, com os trabalhos pioneiros do engenheiro J. Hartmann, que inventou um dispositivo eletromagnético de bombeamento em 1918. Estudou meticulosamente as interações entre o escoamento de mercúrio e um campo magnético variável na região do escoamento. Com essas contribuições, Hartmann ganhou o título de “pai do metal líquido MHD” e, hoje em dia, o termo “escoamento Hartmann” é utilizado para descrever escoamentos em dutos sob a influência de um campo magnético.

A MHD na engenharia iniciou-se como resultado de grandes inovações tecnológicas, das quais, de acordo com Davidson (2001), é possível citar:

 O rápido desenvolvimento dos reatores nucleares, que utilizavam sódio líquido como refrigerantes e necessitavam de um bombeador eficiente e não invasivo;  A fusão termonuclear controlada, que necessitava do domínio e do confinamento

do plasma quente, o qual deveria ser mantido longe de qualquer tipo de superfície, proeza atingida apenas com forças magnéticas;

 O gerador de energia MHD, no qual um gás ionizado é propelido por entre um campo magnético, melhorando sua eficiência energética.

Duas décadas mais tarde, a MHD passaria a ser aplicada em diversas áreas, sendo fortemente utilizada por indústrias metalúrgicas e siderúrgicas para a extrusão e apuração de metais. O principal ponto dessa aplicação é a força de Lorentz, que proporciona um meio não invasivo de controlar o escoamento de metais.