Renovação necessária: O setor de refrigeração consome cerca de 20% do total de eletricidade utilizada em todo o mundo.
A busca por métodos de resfriamento mais eficientes e sustentáveis levou os cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) a explorar materiais inovadores. Com base nos avanços alcançados até agora, poderá revolucionar a forma como refrigeramos as nossas casas, carros e dispositivos eletrônicos.
Este laboratório – especializado em ciência e tecnologia e administrado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos – investiga uma das tecnologias mais promissoras. Este é o resfriamento em estado sólido, que oferece inúmeras vantagens em relação aos sistemas tradicionais.
O que é refrigeração em estado sólido?
O resfriamento em estado sólido depende de materiais especiais que absorvem e liberam calor quando expostos a um campo magnético, eliminando assim a necessidade de refrigerantes tradicionais e peças móveis. Esta abordagem não só é mais eficiente, mas também mais ‘amiga’ do ambiente e como se não bastasse, estes sistemas são mais silenciosos, mais compactos e capazes de controlar a temperatura com grande precisão.
A equipe do ORNL começou a trabalhar em uma liga com memória de forma magnética composta de níquel, cobalto, manganês e índio.
Esse material tem a capacidade de mudar de forma e retornar ao estado original quando aquecido ou exposto a um campo magnético, processo conhecido como “efeito magnetocalórico”. Durante esta transição de fase, o material absorve calor do seu entorno e depois o libera, resfriando assim o ambiente.
Eficiência e potencial de refrigeração em estado sólido
A chave para a eficácia desta liga está na sua estrutura atômica, que está próxima de um estado desordenado denominado estado vítreo ferroico. Esses estados melhoram a capacidade do material de armazenar e liberar calor.
Este novo mecanismo para resfriamento de estado sólido tem potencial para superar as limitações da tecnologia tradicional de resfriamento por compressão de vapor.
Usando ferramentas avançadas, os pesquisadores descobriram padrões sincronizados de vibrações (fônons) e ondas magnéticas (magnes) dentro do material, chamados modos híbridos localizados de magnon-fônon. Esses modos afetam significativamente as propriedades térmicas do material.
Esta descoberta é crucial para o desenvolvimento de materiais mais eficientes para resfriamento de estado sólido, que poderão eventualmente substituir os refrigerantes tradicionais e peças mecânicas.
Quando um campo magnético é aplicado, esses modos híbridos alteram as vibrações do material, alterando sua estabilidade e comportamento. Essa mudança aumenta a capacidade do material de armazenar e liberar calor, triplicando o poder de resfriamento da liga com memória de forma magnética.
Vantagens ambientais
Os métodos tradicionais de resfriamento dependem de refrigerantes que podem ser prejudiciais ao meio ambiente e de sistemas mecânicos complexos que são barulhentos e propensos a falhas. Por outro lado, o resfriamento em estado sólido oferece uma alternativa mais limpa, silenciosa e eficiente.
Este avanço não só promete melhorar a eficiência energética, mas também reduzir o impacto ambiental associado aos sistemas de refrigeração convencionais.
A pesquisa do ORNL representa um passo significativo em direção a uma vida mais sustentável, proporcionando um vislumbre do futuro da refrigeração. A capacidade destes materiais inovadores para melhorar a eficiência e reduzir o impacto ambiental os torna uma opção atrativa para diversas aplicações, desde a refrigeração doméstica à industrial.
Seu computador poderia ser resfriado assim!
Um exemplo notável de como esta tecnologia pode ser aplicada no mundo real é o inovador sistema de refrigeração denominado AirJetda empresa americana Frore Systems. Ele foi apresentado na última edição da International Consumer Electronics Show (CES) em Las Vegas e utiliza um princípio semelhante ao resfriamento em estado sólido para resfriar dispositivos eletrônicos sem a necessidade de ventiladores.
Uma empresa americana desenvolveu produtos ligados a microprocessadores para refrigeração utilizando sistemas de estado sólido.
O futuro mais perto do que pensamos
O resfriamento de estado sólido representa um avanço revolucionário na tecnologia de resfriamento. A implementação deste tipo de tecnologia em situações da vida cotidiana poderá ser concretizada muito em breve.
Com materiais como ligas com memória de forma magnética, é possível desenvolver sistemas de refrigeração mais eficientes, silenciosos e ecológicos. Além disso, aplicações como as mencionadas para refrigeração de chips de computador demonstram o potencial desta tecnologia para transformar a refrigeração de todos os tipos de dispositivos eletrônicos, oferecendo soluções compactas e de baixo consumo de energia.
Definição e Função Principal: Uma Sala Limpa, ou área limpa, é um ambiente controlado onde a contaminação por partículas no ar é minimizada ao extremo. A função principal dessas salas é controlar a limpeza do ar e outros parâmetros como temperatura, umidade, pressão, e fluxo de ar. Isso é crucial para processos que exigem condições higiênicas e estéreis, garantindo que os produtos sejam fabricados e manipulados com a máxima qualidade e segurança.
Funcionalidades: As Salas Limpas são projetadas para reduzir a introdução, geração e retenção de contaminantes. Elas possuem sistemas de filtragem de ar eficientes, controle de pressão, e monitoramento constante da qualidade do ar, temperatura e umidade.
Cuidados na Construção: Ao construir uma Sala Limpa, é essencial seguir normas técnicas rigorosas, como a ISO 14644, que define requisitos para ventilação, sistemas de filtragem, materiais de construção, e controle de umidade e pressão diferencial. O projeto deve considerar a funcionalidade, operação, equipamentos e manutenção futura.
Cuidados na Utilização: Para manter a integridade de uma Sala Limpa, é necessário adotar procedimentos específicos, treinamento adequado, controle rigoroso e rotinas de limpeza. Os usuários devem usar vestimentas especiais e seguir regras estritas para evitar a contaminação do ambiente
Segmentos da Economia: Salas Limpas são utilizadas em diversos segmentos, incluindo:
Indústria Farmacêutica: Para a produção e manipulação de medicamentos. Indústria Alimentícia: Em processos que exigem condições higiênicas para garantir a segurança alimentar. Indústria Eletrônica: Na fabricação de componentes sensíveis como chips e circuitos integrados. Hospitais e Laboratórios: Para procedimentos cirúrgicos e pesquisas que requerem ambientes estéreis. Indústria Aeroespacial: Na montagem de equipamentos que serão utilizados no espaço, onde a contaminação pode ser crítica.
Esses ambientes são fundamentais para garantir a qualidade e segurança dos produtos e processos em indústrias e serviços que dependem de condições controladas de limpeza e higiene.
Dimensionar uma central de água gelada (também conhecida como “chiller”) é um processo complexo que requer conhecimentos de engenharia e consideração de diversos fatores específicos do projeto. Esses fatores incluem a carga térmica do edifício ou do processo industrial, as temperaturas de entrada e saída da água gelada, o tipo de sistema de distribuição de ar ou água a ser refrigerado, entre outros.
Embora eu possa fornecer algumas orientações gerais, é importante ressaltar que o dimensionamento preciso de uma central de água gelada deve ser realizado por um engenheiro ou profissional especializado na área de HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) ou refrigeração. Abaixo estão alguns passos gerais que devem ser considerados durante o processo de dimensionamento:
Determine a carga térmica: Calcule a quantidade de calor que precisa ser removida do sistema ou edifício. Isso envolve considerar as fontes de calor internas (como iluminação, equipamentos, ocupantes) e externas (clima e radiação solar).
Escolha do tipo de chiller: Existem vários tipos de chillers, como resfriadores a ar, resfriadores a água, chillers centrífugos, chillers de compressão de vapor etc. A seleção do tipo de chiller dependerá das necessidades específicas do projeto.
Determine a capacidade do chiller: Com base na carga térmica calculada e levando em conta a eficiência do chiller, determine a capacidade necessária em termos de toneladas de refrigeração (TR) ou quilowatts (kW).
Considere a redundância: Em alguns casos, pode ser necessário considerar a instalação de chillers redundantes para garantir operação contínua em caso de falhas.
Escolha do fluido refrigerante: Escolha um fluido refrigerante apropriado para o chiller que ofereça a eficiência e as características desejadas.
Escolha do sistema de distribuição: Determine o tipo de sistema de distribuição de água gelada, como fan coil units, dutos de ar condicionado, torres de resfriamento etc.
Eficiência energética: Certifique-se de que o chiller selecionado atenda aos padrões de eficiência energética e regulamentos aplicáveis.
Projeto da sala de máquinas: Dimensione a sala de máquinas do chiller para acomodar todos os equipamentos necessários e garantir a adequada ventilação e exaustão de calor.
Plano de manutenção: Crie um plano de manutenção adequado para garantir o desempenho e a durabilidade do chiller ao longo do tempo.
Essas são apenas algumas etapas gerais que envolvem o dimensionamento de uma central de água gelada. Cada projeto é único e pode exigir considerações adicionais. Portanto, é fundamental envolver um profissional qualificado para garantir um dimensionamento adequado e seguro.
Como avaliar qual é o valor ou o preço justo de uma instalação de ar condicionado.
A famosa frase ”O barato sai caro ” não é verdade. O barato pode não ser o melhor e o caro, é sempre caro.
Mas qual seria o valor do ar condicionado?
Certamente bom projeto leva a um custo muito menor ao longo do tempo.
No entanto, nem sempre quem contrata o projeto é o usuário final
Por outro lado os projetistas mesmo a mercê dos contratantes não podem se eximir da responsabilidade de projetar um sistema ideal e dentro das normas.
Os empreendedores até podem oferecer somente a infraestrutura da instalação, mas a previsão das TAEs (tomadas de ar exterior) não encareceriam em nada o preço do empreendimento.
É o nível de exigências que deve ser levado em conta na criação de valor. Ou seja, o conjunto (temperatura, umidade, velocidade qualidade do ar, nível de ruído), da mesma forma a qualidade e detalhamento do projeto, a procedência dos materiais e equipamentos, o capricho na instalação, as facilidades para manutenção, além do custo inicial, assim como o consumo de energia e o custo operacional acumulado em toda vida útil do sistema. O que determina o valor é a soma de todos esses itens.
Profissionalismo
Mas como em qualquer disciplina, existem os curiosos, os “entendidos” e os especialistas. .
Os curiosos dispensam apresentações
Os “entendidos” pensam que sabem tudo, porém suas informações quase não têm nenhum fundamento técnico.
Os especialistas entretanto, são profissionais capacitados, dedicados e principalmente confiáveis.
Qualidade de vida
Só podemos ficar 3 (três) dias sem água.
Nosso corpo tem cerca de 42 litros de água. Se perdermos entre 15% e 25% disso, as células murcham e o sangue fica viscoso, dificultando o trabalho do coração. Resultado: tonturas, fadiga, inconsciência e depois disso a morte.
Só podemos ficar 3 três minutos sem respirar. Sem oxigênio, os neurônios são os primeiros a sentir os efeitos. Depois que um neurônio morre não se recupera nem se ganha um substituto. Resultado: a morte cerebral é irreversível ou o coração pode sofrer lesões e infartos e dpois disso certamente a morte.
Mas aqui não se trata de faltar oxigênio ou ficar sem água. Mas sim de respirar um ar melhor (sem excessos de gases nocivos, CO2, COV-compostos orgânicos voláteis, poeira, fuligem, fumaça, pólen, fungos, bactérias, vírus, micro-organismos, contaminantes químicos, odores etc.).
Estes componentes, entre outros, são muito prejudiciais à saúde. Consequentemente requerem maior atenção e devem ser controlados na medida do possível.
A qualidade do ar em ambientes com ar condicionado chega a ser pior que qualidade do ar exterior.
O objetivo de uma instalação de ar condicionado é oferecer ao usuário uma condição de conforto, respeitando no mínimo as normas e legislação vigentes.
Um bom sistema de ar condicionado pode oferecer uma boa condição de conforto. O conforto não é só a temperatura, umidade, pureza e velocidade do ar.
Os demais requisitos para o conforto são: nível de ruído, iluminação (natural e artificial), cores, mobiliário, idade, atividade física e tipo de vestuário dos ocupantes bem como saúde, sexo e tempo de permanência.
Assim, podemos dividir:
Controles rígidos de temperatura, umidade e pureza do ar em ambientes com necessidades específicas (centros cirúrgicos, salas limpas, processos industriais etc.)
Condição efetiva de conforto que atende a maioria das pessoas.
O mínimo que se espera é respirar um ar livre de contaminantes externos e/ou produzidos pelas próprias pessoas (odores, CO2, fungos, bactérias, vírus e micro-organismos).
Taxa de Ar Externo
Entretanto as pessoas imaginam que um aparelho de ar condicionado “captura” o ar externo, resfria e insufla no ambiente para manter a temperatura e umidade desejadas. A grande maioria nunca ouviu falar de taxa de ar de renovação.
A taxa de ar externo de renovação é a quantidade de ar (de preferência tratado) que deve ser admitida em um ambiente, por uma TAE (Tomada de Ar Exterior) para diluir os elementos nocivos à saúde dos ocupantes e manter a qualidade do ar dentro de faixas aceitáveis.
Sistemas centrais ou instalações bem feitas, sempre possuem TAE (Tomadas de Ar Exterior).
Em dias frios, o ambiente até pode ser condicionado somente com o ar exterior, economizando energia e renovando 100% com do ar ambiente com ar externo.
Porém a maioria das instalações com unidades split-sistem não possue uma TAE (Tomada de Ar Exterior) e não trabalha com nenhuma taxa de ar de renovação. O ar do ambiente, passa pelo filtro, pela serpentina do condicionador, é resfriado, desumidificado e insuflado novamente ao ambiente condicionado.
O ar externo ou de renovação, até pode não ser tratado mas deve ser suficiente para diluir os contaminantes indesejados.
Nos equipamentos do tipo split system o ar do ambiente não é renovado. Passando pelo filtro, pela serpentina, é resfriado, desumidificado e é novamente recirculado.
Em suma, respiramos o mesmo ar o tempo todo .
Este ciclo somente abaixa a temperatura e umidade e dá uma sensação de conforto, porém a recirculação do mesmo ar sem renovação é extremamente nociva à saúde.
Entretato, existem leis e normas bem claras, que determinam qual a taxa de renovação necessária para cada uso e aplicação (trocas por hora, nº de pessoas etc).
Por sorte, os ambientes normalmente não são estanques e recebem um pouco de ar externo por frestas existentes nas janelas ou abertura de portas.
Mas esta quantidade de ar por infiltração é quase sempre menor do que a necessária para diluir os poluentes gerados internamente.
Este artigo não pretende ensinar métodos de cálculo nem quais as normas a serem cumpridas.
O seu ar condicionado é para os especialistas. Estes devem ser contratados para o projeto, antes da compra dos equipamentos ou da instalação da infraestrutura, seja de qual for o porte da obra.
Quem desembolsa altas somas para ter conforto, muitas vezes nem imagina que aquela instalação pode ser nociva a si mesmo, aos seus entes queridos ou aos futuros usuários.
De uma forma muito simples, pelo menos para renovar o “ar viciado”, deve ser instalado um sistema de insuflamento/exaustão para funcionar simultaneamente com o sistema de ar condicionado.
E em dias mais frios, atépodemos condicionar o ambiente só com o ar exterior.
Sistemas
Fabricantes de equipamentos individuais e instaladores, atendem o mercado de acordo com as expectativas dos compradores.
Nem sempre existe um projeto para nortear o comprador. Quando existe, deveria constar destacadamente soluções para admissão de ar externo filtrado e/ou extração do ar viciado do ambiente. E no memorial descritivo, elencar as Normas e Leis aplicáveis em cada caso. Estas soluções não encarecem o projeto
Desta feita, o responsável do empreendimento, atende as normas, pois contratou um especialista e um projeto detalhado.
Um especialista, projetista ou um consultor independente, também pode analisar as propostas e fiscalizar a execução das instalações.
Cabe aqui definir quem é o cliente. (o comprador da obra; o intermediário; o usuário final)
A falta de projeto
As instalações de pequeno porte, de uso unifamiliar ou simplesmente compostas de vários aparelhos individuais, normalmente são dimensionadas por vendedores de lojas, pequenas empresas ou profissionais autônomos que estimam a capacidade necessária pela média de BTU/m² e o número de ocupantes. O instalador se limita a reunir e fixar todos os componentes. Quase nunca é prevista a TAE (tomada de ar exterior) e o usuário final sempre é o mais prejudicado.
Os Compradores
O Comprador Leigo
A maioria não sabe o que deve comprar e se baseia nas informações do lojista ou de amigos.
O Usuário Final
Pode não ter elementos para saber o que está comprando e decide pela marca ou pelo preço e ainda não pensou como vai ser instalado.
O Comprador atuando como Intermediário
Ele deve ter um projeto ou especificações, normalmente ele sabe o que está comprando, paga um sistema completo ou deixa uma infraestrutura com os tubos de cobre, fiação elétrica e pontos para dreno, para, posteriormente, o usuário final completar a instalação com a compra dos equipamentos.
Neste caso ele não vai arcar com todo o custo e não sabe quem será o usuário final.
Faz um investimento inicial menor e não vai utilizar o que está pagando.
O Comprador Consciente
Deveria contratar um projetista e no projeto terá as necessidades básicas do sistema a ser instalado, com as TAE (tomadas de Ar Exterior), taxas de admissão de ar novo e todas as normas e leis aplicáveis.
Avaliação do Preço Justo
Só o preço inicial do ar condicionado não representa o custo.
Assim, o sistema adotado, o número de horas por dia de utilização, a frequência das manutenções, as tarifas de energia, a vida útil dos equipamentos e muitos outros fatores são o que determinam o custo do ar condicionado.
Não se justifica economizar no projeto, em prejuízo da qualidade.
O custo do projeto representa um percentual pequeno em relação à instalação e um percentual ainda menor em relação ao custo total do empreendimento.
Antes de comprar seu ar condicionado, consulte um especialista.
E lembre-se, uma consultoria pode te levar ao preço justo.
EXCELÊNCIA NA QUALIDADE DO AR INTERNO – COMO OBTER DO SEU SISTEMA DE AR CONDICIONADO CENTRAL
Mesmo com o distanciamento social que deverá haver no pós pandemia, ambientes condicionados com pequena parcela de ar externo ( puro ) e maior parcela de ar recirculado ( contaminado ) anulará o benefício da distância entre ocupantes , por maior que seja.
O ar recirculado caminha pelo plenum formado pelo vão de entre forro e laje constituindo o maior depósito de microrganismos contaminantes- desliga o sistema as partículas se acomodam, parte no dia seguinte elas voltam a recircular pelo ambiente.
Várias enfermidades contagiosas -tuberculose pulmonar, laríngea, varicela, herpes zoster e outras advindas do coronavirus são propagados por via aérea. Algumas tem seus microrganismos disseminados pela tosse, fala ou espirro cujas gotículas se ressecam tornando-se menores, mais leves e permanecendo em suspensão por longos períodos.
Ocupantes contaminados que ainda não detectaram a enfermidade podem ser os hospedeiros disseminadores.
Conforme Lacerda ( 2000 ) : bandejas de condensados ( dos fan&coils ) como meio de multiplicação microbiana aliada ao fenômeno acumulativo de 90% do ar recirculado promovem um aumento do número de microrganismos na ordem de 1 000 a 100 000 vezes maior que o comparado aos ambientes externos.
A excelente qualidade do ar só será alcançada se o sistema utilizar somente ar exterior tratado (concepção usada em alguns ambientes hospitalares) mas da forma como seu sistema está implantado atualmente é prática proibitiva, pois a carga elétrica existente seria insuficiente: sistemas convencionais atendendo pavimentos com área total de 10 000 m², cuja carga é de 470 kw necessitariam 970 kw ao se usar todo o ar necessário captado do exterior.
Seu sistema remove o calor somente por Convecção – que só usa Ar para isso.
Devem ser complementados com Vigas Frias que removerão a maior parte do calor por Radiação deixando um mínimo de ar para a correta oxigenação do ambiente e que poderá ser expurgado após a primeira passada pelo ambiente.
O vão do entre forro deixará de ser depósito de impurezas contaminantes e , sem recirculação de ar, não haverá recirculação de contaminantes pelo recinto.
A tabela abaixo mostra concepções de projeto para prédio “pele de vidro” com 10 pavimentos de 1.000 m² cada onde se mostra como escolher a melhor opção combinando Qualidade do Ar e Eficiência Energética.
OCUPAÇÃO PRÉ PANDEMIA UMA ESTAÇÃO DE TRABALHO A CADA 5 M²
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
QUALIDADE DO AR INTERNO
Sistema I – opera só com ar sistema implantado
Carga elétrica 462 kw- referência projeto considerado bom
Ruim – recircula 80% do ar contaminado e usa 20% ar externo
Sistema II- opera só com ar
942 kw – reprovado
Bom – opera somente com ar exterior -não há plenum de retorno
Sistema III- mix Viga Fria + ar
Carga elétrica igual a referência aprovado
Bom – opera somente com ar exterior – não há plenum de retorno
OCUPAÇÃO PÓS PANDEMIA UMA ESTAÇÃO DE TRABALHO A CADA 8 M²
EFICIENCIA ENERGÉTICA
QUALIDADE DO AR INTERNO
Sistema IV- opera somente com ar mesmo conceito do implantado
Carga elétrica 715 kw reprovado
Bom – opera somente com ar exterior – não há plenum de retorno
Sistema V – mix Viga Fria + minimo de ar externo (ANVISA) (1)
Carga elétrica 341kw- aprovado porém ver nota (1)
Bom – opera somente com ar exterior – não há plenum de retorno
(1)
Vazão de ar muito baixa exige trabalho com mistura de líquido anticongelante na água gelada para permitir desumidificação- reprovado
Sistema VI- mix Viga Fria + taxa de ar externo mantida do sistema I
Carga elétrica 374kw – aprovado
Bom – opera somente com ar exterior – não há plenum de retorno
Sistema VII- mix Viga Fria + maior taxa de oxigenação (2)
Carga elétrica 380kw – aprovado
Bom – opera somente com ar exterior – não há plenum de retorno
(2)
Este é o sistema escolhido pois opera com maior taxa de oxigenação por pessoa acima das indicadas para hospitais . A menor quantidade de Vigas Frias representa um menor retrabalho no entre forro
APLICAÇÃO DE LÂMPADAS GERMICIDAS
Deve-se considerar que a eficiência e o custo de implantação de lâmpadas germicidas do tipo UV-C são funções da vazão de ar – quanto menor a vazão, maior a eficiência das lâmpadas e menor a quantidade portanto com um custo de implantação menor.
Eng° Alexandre Alberico / Arqtª Marcela Krempel / maio 2021 Para maiores esclarecimentos e onde também constam Edifícios beneficiados por painéis/forros radiantes, consulte os cases do site www.sec.com.br
Esta forma de trabalho que apresentaremos não é um simples Comissionamento do Sistema : colocar o sistema de ar condicionado em conformidade com o projeto. É uma revisão geral no projeto implantado e reajustes nos parâmetros dos equipamentos existentes para o objetivo requerido – substituições serão sugeridas para aqueles que comprovadamente se mostrarem inadequados.
Os passos iniciais serão o recálculo da carga térmica para eliminar possíveis excedentes a serem combatidos e as medições/ajustes nas eletrobombas de água para que transportem a vazão correta conforme o projeto existente.
Via de regra excessos de 20 a 30 % são encontrados entre a carga térmica real calculada e os equipamentos instalados.
(É comum encontrarmos clientes que dizem que na CAG – Central de Água Gelada “de três resfriadores instalados somente dois operam durante o ano”.)
Eliminados os excessos , vazões de ar e de água podem ser reduzidas através de inversores de frequência e assim o consumo de energia também será reduzido ( a grosso modo , com inversores a nova potencia consumida será proporcional à razão cúbica da relação de vazões.)
Os excessos de ar eliminados permitem menor velocidade de face nas serpentinas dos fan coils , e, em conjunto com a avaliação das características construtivas , pode-se ajustar novos parâmetros de temperaturas que melhorarão o consumo dos resfriadores.
Ajustes nas temperaturas de ar , água gelada e água fornecida pelas torres de arrefecimento podem resultar em 10 a 15% de menor consumo dos resfriadores e portanto do sistema todo.
Tudo isto sem pensar em substituir os resfriadores antigos existentes.
(Se necessário substituir , temperaturas mais altas de água gelada permitem uma maior eficiência dos resfriadores –( COP 6 para resfriadores com compressor parafuso o que é incomum — COP = energia térmica produzida em kw / energia elétrica consumida em kw, ou seja, quanto maior o COP mais eficiente é a máquina)
O que fazemos é ajustar todos os equipamentos para consumir a energia mínima para atender a demanda térmica flutuante.
Explicando – sabe-se que a demanda térmica de um ambiente flutua de forma senoidal diariamente ( são variáveis a incidência solar , o fluxo de pessoas, a utilização de equipamentos, a iluminação).
Essa transferência (senoidal) de energia térmica – elétrica já ocorre em sistemas com caixas de volume variável: diminuindo a vazão de ar, a pressão maior provocada no duto resulta na variação de velocidade do motor que, gerenciado pelo inversor de frequência, consome menos energia.
A mesma transferência ocorre nas bombas de água gelada secundárias cujo motores são providos com inversores de frequência.
Hoje conseguimos também transferir esse conceito para as bombas de água de condensação que , diga-se de passagem, costumam ser o segundo maior consumidor de energia depois dos resfriadores .
Os motores das torres também providos de inversores de frequência, os reajustes de vazões e temperaturas efetuados completam o ciclo para se obter o menor consumo de energia diante das demandas térmicas variáveis diariamente.
BENEFICIOS QUE PODEM SER OBTIDOS DOS EFEITOS COLATERAIS DO SEU SISTEMA DE AR CONDICIONADO
Aplicados em grandes sistemas que necessitam grandes vazões de ar externo , shoppings, hotéis , grandes centros empresariais .
* A massa de ar externo, necessária para oxigenação dos ambientes e introduzida continuamente, é submetida pelo sistema ao tratamento comum, sendo resfriada e desumidificada.
Essa massa é continuamente injetada no ambiente e , após cumprir sua função, é expulsa (por sobrepressão) ao exterior sem que sua energia residual tenha sido aproveitada.
Essa massa , agora com energia “fria” pois está na temperatura ambiente , pode também contribuir para resfriar a parcela de ar externo subsequente: de 33 ou 34° , úmidos , rebaixando-a para 27 ou 26°C proporcionando menor esforço da central de produção de frio, que assim, obviamente, consumirá menos energia elétrica.
* A mesma massa, quando em seu processo inicial de desumidificação pode fornecer água em grande ou média escala .
Captura-se essa água que, com o correto beneficiamento, pode ser reutilizada para outras finalidades como limpeza de áreas, reuso em sanitários e até alimentação da água evaporada pelo equipamento de ar condicionado.
Aplicados em empreendimentos que necessitam água quente.
Este processo pré aquece com custo operacional ZERO para levar a água da concessionária de 20 para 34 °C , economizando insumo para o aquecimento total até 40°C ou mais .
* A energia calorífica removida é transportada através dos veículos “Ar / Refrigerante/ Água” e expulsa ao exterior .
Essa energia pode ser capturada e utilizada para pré aquecer novas vazões de água necessárias para chuveiros , cozinhas , restaurantes e outras utilidades, reduzindo assim os gastos que seu empreendimento já tem com aquecimento de água seja por energia elétrica ou gás.
INSTRUMENTAÇÃO PRÓPRIA QUE UTILIZAMOS
Manômetro de precisão Amperímetro Voltímetro Anemômetro Sensor de temperatura Tacômetro Sensor de vazão de fio quente. Termopar de contato para temperaturas. Termohigrômetro. Câmera termográfica ( infra red) com registro fotográfico.
Comissione seu sistema de ar condicionado colocando-o conforme eficiência energética projetada. Registre a energia elétrica que consome para produzir a “Tonelada de Refrigeração” requerida ( kW/TR). Recomissione o sistema reajustando os equipamentos para operação com outros parâmetros de vazões de água/ar/temperatura de modo a perseguir a supra eficiência energética. Registre e compare o novo índice Kw/TR. (Kw por Tonelada de Refigeração) Contrate empresa que tenha profissionais com larga experiência em projetos e instalações de ar condicionado.
Para se obter resultados consistentes é necessário ter experiencia nos diversos processos .
SISTEMAS NOVOS A SEREM IMPLANTADOS OU RETROFIT’S
Na necessidade de retrofit muitos administradores são induzidos a uma decisão errada pois os técnicos que o apoiam mostram-lhes resultados grafados em plaquetas de equipamentos autônomos individuais de pequeno e médio porte.
Esses equipamentos fabricam e distribuem frio para pequenas áreas e sua fabricação tem tamanhos padronizados ou seja quando a demanda térmica coincide com a capacidade máxima vale o dado de plaqueta
Quando a demanda excede o disponível em um determinado modelo /capacidade o técnico instala modelo/capacidade imediatamente acima ou seja se a demanda é para atender 17 TR , um aparelho de 20 é instalado , pois não há padrão para 17 TR.
Em grandes prédios há de se constatar uma carga excessiva de kw instalados onerando toda a infraestrutura elétrica .
( Há alguns assim em São Paulo com 50 % maior do que a prevista em sistema centrais de ar condicionado.) Ao se optar por sistemas centrais , registradores individuais de consumo térmico/elétrico podem ser instalados para cada condômino possibilitando a correta determinação de custos para cada usuário.
A seguir, para quem se interesse , transcrevemos um pouco da evolução técnica que os sistemas de ar condicionado sofreram ao longo dos tempos.
Começamos nossas atividades na CEBEC em 1976 , com projetos e instalações de grande porte. Naquela época as concepções de projetos eram bem diferentes de hoje.
Não haviam caixas de volume variável, válvulas de balanceamento, inversores de frequência eram caros e só usados na indústria .
O “ frio” produzido pela central de água gelada era veiculado por bombas de vazão constante até os fan coils que modulavam essa energia através de válvulas de três vias.
Em qualquer instalação toda a massa de água era veiculada pelo prédio todo e, em grande parte, desnecessariamente.
Em prédios altos usava-se um terceiro tubo vertical para equilibrar a distribuição de água : o último fan coil a receber água era o primeiro a desaguar.
O Insuflamento de ar era feito com vazão constante nas salas.
O sensor ( elétrico ) de temperatura que acionava a válvula de três vias era colocado em uma das salas ou então no fluxo de ar de retorno comum de todas as salas.
As caixas de volume variável de ar chegaram ao Brasil em 76/77 e tiveram seu projeto tropicalizado pelo Engº Oswaldo Bueno então gerente de produtos da Starco , do mesmo grupo da CEBEC.
Em 77 fizemos projeto e instalação da ( talvez) primeira obra do Brasil com esse sistema.
Um ministério de Brasília, na época Ministério da Previdencia e Assistencia Social- MPAS- com três grandes condicionadores de alvenaria no sub solo- cada com 120 000 cfm, 6” de pressão , 150 HP , dutos verticais de alta velocidade , 25 m/s, e insuflamento em baixa velocidade por caixas de VAV já nacionalizadas.
Para redução de consumo de energia , usamos inlet vanes nas bocas de sucção dos ventiladores . Estes dispositivos transferiam o acréscimo de pressão no duto provocados pelo fechamento das caixas para a linha de retorno do ar.
Com diferencial de pressão do ventilador tornado constante , qualquer redução de vazão de ar implica em redução de consumo de energia pelo motor do equipamento.
Era o conceito da modulação ( senoidal) da demanda térmica diária transformado em beneficio do consumo de energia.
Na mesma década além do inversores de frequências , surgiram válvulas de balanceamento- – eliminando-se a necessidade do terceiro tubo- e as válvulas de duas vias .
Com estas surgiu a necessidade de criação do sistema secundário de água gelada : o primário de menor potencia instalada era de vazão constante para atender o requerido pelos resfriadores e o secundário , com inversor de frequências para permitir o menor consumo de energia nas baixas demandas térmicas .
Nota-se a perseguição continua à melhor eficiência energética .
No final de 90 inicio de 2000, surgiram os resfriadores com velocidade variável de água gelada e eliminam-se assim os sistemas de bombeamento secundário.
A concepção simplificou-se como a primeira só que incorporando a vantagem do menor consumo energético nas baixas demandas.
Hoje estamos transferindo o conceito de flutuação para as bombas de condensação , que são as segundas maiores consumidoras em grandes sistemas de ar condicionado.
Com a tendência cada vez crescente de utilização de tecnologia digital em equipamentos em edificações, a exemplo dos mais simples eletrodomésticos até complexos elevadores com comandos de regeneração de energia, equipamentos de ar condicionado com drivers eletrônicos inteligentes, iluminação leds, etc., tem se a necessidade de uma energia de qualidade no que se refere a tensão, frequência e forma de onda.
Por outro lado, as redes elétricas públicas, geralmente redes aéreas extensas, no intuito de otimização da continuidade e custo da energia, tem recorrido a interligações múltiplas de usinas hidroelétricas, termoelétricas, eólicas e mais recentemente fotovoltaicas, tudo conectado em rede em anel gerenciado por um complexo sistema de despachos de cargas.
Desta forma as redes elétricas ficam vulneráveis a todo tipo de distúrbios causados por fenômenos como, descargas atmosféricas, surtos de manobras de rede, Curto-circuitos mono, bi, e trifásicos, provocados por acidentes em redes aéreas, além de distorções provocadas pela partida de grandes cargas na rede pública, como trens metroviários, bombas de saneamentos etc.
– Tensão, Fator de Potência, Harmônicos, Desequilíbrio de Tensão, Flutuação de Tensão e Variação de Frequência.
Transitórios:
– Variações de tensão de curta duração – VTCD.
Quanto a variações permanentes, os empreendimentos comerciais e residenciais com uso de recursos como geradores de emergência, banco de capacitores, filtros, etc., tem combatido de forma satisfatória os problemas causados por estas variações.
Quanto a variações transitórias de curta duração (VTCD), também conhecidos internacionalmente como “Voltage Sags”, antes um problema de menor importância para empreendimentos comerciais e residenciais, hoje em dia tem provocado sérios problemas no dia a dia destes empreendimentos, principalmente quando são dotados de equipamentos eletrônicos de potência como variadores de velocidade, equipamentos de ciclo regenerativo (elevadores de tecnologia de ciclo regenerativo), e Micro geração de energia em “On Grid”.
Tomando-se como exemplo os elevadores de ciclo regenerativo (aqueles que regeneram a energia na frenagem para a rede elétrica), tem provocado sérios problemas de funcionamento diante das “Sags”, pois, na falta momentânea ou em afundamentos de curta duração, não tem como regenerar energia para a rede, então o sistema automaticamente reverte para desligamento da frenagem eletrônica, passando para modo mecânico de frenagem. Acontece que no modo mecânico, elevadores de alta velocidade, provocam uma parada brusca com um grande solavanco aos passageiros do elevador, causando até acidentes de queda e contusões.
Outros equipamentos como variadores de velocidade e controladores de sistemas eletrônicos de potência sofrem descontroles, não menos prejudiciais a operação dos empreendimentos, com perdas econômicas e funcionais do empreendimento.
Como exemplo, em um empreendimento corporativo localizado na região efervescente de edifícios “Triple A”, foram efetuadas medições de qualidade de energia no que tange a VTCD em um período relativamente curto. O resultado foi alarmante, visto que o empreendimento corporativo era dotado de elevadores de ciclo regenerativo e de alta velocidade, além de controles de ar condicionado baseados em eletrônica de potência.
Alguns dados de medição abaixo (correspondem a um período de 43 dias de medição):
– Número de afundamentos de tensão – 46 / Duração média de 0,145 seg. – Número de Interrupções – 8 / Duração média de 7,91 seg.
Em nenhuma destas falhas os diesel-geradores que atendem a totalidade da carga foram sequer entrado em operação.
Diante do problema, o empreendimento iniciou diversos estudos de alternativas de melhorias da qualidade de energia, paralelamente a uma gestão à Concessionária de Energia, culminando com a instalação de um UPS dinâmico rotativo (RUPS) na entrada geral de energia associados aos geradores existentes no empreendimento.
Daqui para frente, o fator de qualidade de energia também poderá ser um fator determinante para a escolha do local do empreendimento e a Concessionária para atendimento, tal qual ocorre em empreendimentos como “Data Centers”.
Até que as concessionárias distribuidoras de energia se conscientizem que a “Qualidade de Energia” também pode comprometer a imagem perante aos consumidores, os empreendimentos que recorrem a tecnologias de alta qualidade, terão de levar em conta os distúrbios provocados pelas “Voltage Sags” ou VTCD, além é claro, de outros dispositivos para mitigar os efeitos de má qualidade de energia da rede pública
Setor HVAC-R é considerado essencial desde abril 2020, e está liberado das restrições pelo Estado de São Paulo.
A respeito da volta do Estado de São Paulo à fase vermelha, a ABRAVA informa aos seus associados que as empresas do setor AVAC-R prestam serviços essenciais, e estão liberadas das referidas restrições nos termos da Legislação Federal e Estadual (SP) vigentes nos seguintes termos: O Governo de São Paulo estendeu a quarentena em todo os 645 municípios, e permitiu a aplicação da medida por região, de acordo com os critérios estabelecidos pelo Plano São Paulo. O Decreto nº 65.502 mantém as ações (definidas pelo decreto nº 64.881, de 23 de março de 2020) para atividades comerciais e prestação de serviços essenciais, com o objetivo de evitar a proliferação do coronavírus.
O Plano São Paulo, por sua vez, Decreto nº 64.994 de 2020, diz em seu artigo 5° § 2º, que, “Em qualquer caso, as restrições não poderão prejudicar o exercício e o funcionamento de serviços públicos e atividades essenciais a que alude o § 1º do artigo 2º do Decreto nº 64.881, de 22 de março de 2020.”
As atividades relacionadas a refrigeração e climatização, foram consideradas essenciais, segundo o item 6, do § 1º, do artigo 2º do Decreto 64.881 do Estado de São Paulo, que remete a lista do Decreto Federal nº 10.282 (o setor AVAC-R foi incluído na lista de exceções à pedido da ABRAVA do ano passado) – http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2019-2022/2020/decreto/D10282.htm:
“Art. 3º As medidas previstas na Lei nº 13.979, de 2020, deverão resguardar o exercício e o funcionamento dos serviços públicos e atividades essenciais a que se refere o § 1º.
§ 1º São serviços públicos e atividades essenciais aqueles indispensáveis ao atendimento das necessidades inadiáveis da comunidade, assim considerados aqueles que, se não atendidos, colocam em perigo a sobrevivência, a saúde ou a segurança da população, tais como:
XLVII – atividades de produção, distribuição, comercialização, manutenção, reposição, assistência técnica, monitoramento e inspeção de equipamentos de infraestrutura, instalações, máquinas e equipamentos em geral, incluídos elevadores, escadas rolantes e equipamentos de refrigeração e climatização; (Incluído pelo Decreto nº 10.329, de 2020)”
Não obstante as orientações publicadas acima pelo Governo do Estado de São Paulo, a fiscalização pode estar desavisada, e, assim, recomenda-se que os links acima estejam impressos para a apresentação quando, e, se solicitadas, quanto ao entendimento da ABRAVA externado pelas informações acima
Sistema de condicionamento de ar com Teto Radiante
Trata-se de condicionar o ar através de painéis radiantes instalados no forro (gesso ou metálico) resfriados por circuitos de água gelada.
Não existem peças móveis, serpentinas aletadas, ventiladores, bandejas de recolhimento de água.
A radiação desse forro somada a uma quantidade de ar tratado admitido no ambiente, garantem a pureza, temperatura e umidade deste.
Inúmeros são os benefícios aplicados em Hospitais.
A seguir descrevemos alguns:
1) Higienização
Sistema convencional com F&C (fan&coil)
O sistema convencional é constituído por uma pequena unidade fan&coil – motor, ventilador e serpentina + bandeja para captação da água condensada nas aletas da serpentina, válvulas e registros.
Para a higienização do conjunto, seriam necessárias de 6 a 8 horas para remoção da unidade (desacoplamento hidráulico nem sempre possível, desacoplamento elétrico e de controles, desacoplamento da saída de ar), remoção do ambiente e lavagem severa da serpentina e bandeja com produtos químicos adequados, substituição dos filtros de ar e limpeza de filtro “Y” da hidráulica quando houver.
Reinstalação e testes de todo conjunto.
Sistema com Teto radiante
Para a higienização do teto radiante são necessários trinta minutos para limpeza com esponja embebida em produto químico adequado nas placas lisas e sem reentrâncias de teto radiante.
2) Percurso de microorganismos podem transmitir infecções.
A velocidade do ar no sistema convencional gira em torno de 1 a 1,5 m/s , no teto radiante é 0,2 m/s sendo assim o percurso fica em torno de 80% menor
3) Conforto térmico
Perda de calor do corpo humano: em média 100w (ou 100 joules/s)
Em sistemas convencionais a perda é de 35 w por radiação, 40 w por convecção e 25 w por evaporação.
Em sistemas radiantes , como a movimentação de ar é baixa a perda por radiação é de 50 w (30 w por convecção e 20 w pela evaporação), ou seja o corpo perde menos água.
A temperatura do ambiente é homogênea não havendo predominância de áreas mais frias ou mais quentes como nos sistemas convencionais.
O sistema radiante apresenta maior conforto e ambiente mais salutar.
Principalmente em áreas de convalescentes de ” queimados” pois a velocidade do ar sobre o paciente ( perpendicular ao leito) é de 0,2 m/s .
Nos sistemas convencionais a velocidade do jato sobre o paciente está entre 0,7 e 0,9 m/s.
4) Conforto acústico
Sistema de radiação: nível sonoro de 30 a 35 dbA
Sistema convencional: nível sonoro de 40 a 45 dbA
5) Recirculação do ar eventualmente contaminado.
Em sistemas convencionais em quartos de convalescentes, a vazão insuflada gira em torno de 300 m³/h , dos quais 100m³/h de ar externo são obrigatórios, ou seja quase 70 % retorna para a unidade fan&coil com as impurezas geradas no ambiente contaminando a unidade e consequentemente o ar que passa por ela e volta ao ambiente.
Em sistemas de radiação injeta-se somente o ar externo expurgando-o totalmente, ou seja não há recirculação de ar eventualmente contaminado.
6) Energia elétrica
Em pré cálculo para 96 leitos, o total de carga elétrica do sistema convencional indicou 16 kw, caindo para 6 kw no sistema radiante , ou seja redução de 38 %.
Em 1980, um cientista chamado Robert Axelrod resolveu modelar conflitos de interesse dos tipos que vimos em posts anteriores.
Ele imaginou encontros em que dois indivíduos poderiam adotar atitudes “soma zero” ou “não zero”, escolhendo entre cooperar ou tentar explorar o outro de alguma forma. Axelrod notou que os grandes conflitos “interesse individual X interesse coletivo” da vida em sociedade (mesmo os que envolvem grupos grandes de pessoas), poderiam ser simulados por meio de encontros entre dois indivíduos. Nesses encontros três situações seriam possíveis:
Nenhuma tenta se “dar bem” às custas da outra (ambas “cooperam”);
Ambas tentam “se dar bem” às custas uma da outra – elas traem uma à outra (“defect”, em inglês).
Uma coopera e a outra trai.
Ele atribuiu pontos a cada forma de agir e convidou vários pesquisadores a apresentarem programas com estratégias que seriam usadas em encontros com os programas dos demais participantes. Os pontos foram atribuídos assim:
– Se eu traio e você coopera, eu ganho $500 e você é multado em $100;
– Se eu coopero e você trai, você ganha $500 e eu sou multado em $100;
– Se ambos cooperamos, nós dois ganhamos $300 cada;
– Se ambos traímos ambos somos multados em $10.
Note que há um apelo extra à ambição – a cada encontro, o ganho por trair é maior que o ganho por cooperar; a tentação para trapacear é grande.
Cada encontro de programas era análogo a um lance de jogo de xadrez em que cada jogador faz um movimento considerando o que o oponente fizera antes. Venceria o programa que acumulasse mais pontos depois de se confrontar duzentas vezes seguidas com cada outro programa presente no torneio.
Qualquer tipo de estratégia poderia ser representada na competição; por exemplo, uma estratégia “generosa” que sempre perdoasse as traições do outro. Uma “cínica” que perdoasse traições até certo encontro (até o centésimo encontro, digamos) fingindo ser boazinha e, depois, traísse sistematicamente até o último encontro. Uma que sempre traísse. Uma que só cooperasse, independentemente do que o outro fizesse. Uma que traísse e cooperasse alternadamente na sequência dos vários encontros. Enfim, as possibilidades eram infinitas.
Qual estratégia acumulou mais pontos? Qual o comportamento “vencedor”?
De todos os programas inscritos alguns representavam estratégias muito complexas, mas o vencedor, para surpresa geral, foi um que adotava um comportamento muito simples chamado de TFT “Tit for Tat”- em tradução livre, “olho por olho”.
“Tit for Tat” foi implementada por um software de apenas quatro linhas. Ela sempre começa cooperando e depois faz exatamente o que o oponente tiver feito no encontro anterior: trai se tiver sido traída, coopera caso tenha obtido cooperação.
Depois que apareceu como vencedora TFT foi desafiada e venceu mesmo em torneios em que os demais competidores apresentaram programas desenhados especificamente para batê-la. A regra vencedora que emergiu significa simplesmente: “eu dou na medida do que recebo”- faço com você o que você tiver feito comigo.
Repare que TFT vence sem derrotar ninguém, ela apenas retribui na mesma moeda, portanto, o máximo que consegue é empatar cada lance com o lance anterior do oponente. Ela ganha o torneio porque acumula mais pontos em sequencias de encontros. TFT é a estratégia que se dá melhor ao longo do tempo contra todas as demais possíveis estratégias e ganha o campeonato sem vencer nenhum jogo, só empatando.
Isso não é possível no mundo do futebol, volley, xadrez ou tênis, porque esses jogos são soma zero por definição. Mas as interações sociais não tem que ser “soma zero”, ao contrário. No jogo da convivência social, a melhor estratégia é a que nunca tenta levar vantagem, o empate é bom sempre.
A simulação experimental de Axelrod é considerada até hoje um dos trabalhos científicos mais profundos do século XX. A vitória de TFT foi uma enorme surpresa, e motivou uma infinidade de novos estudos e pesquisas. O próprio Axelrod mostrou que TFT é robusta mesmo quando os agentes envolvidos não são conscientes (bichos), e que é extremamente difícil que um traidor (um tipo “soma zero”) que entre num grupo em que todos pratiquem TFT consiga se dar bem. Ou seja, um grupo que pratique TFT expulsa os metidos a malandros que buscam se dar bem traindo o grupo.
Reciprocidade é a chave para um ambiente em que todos ganham! Sem reciprocidade, mesmo as melhores iniciativas se corrompem. Quando existe, a reciprocidade enquadra egoísmos individuais e a organização/empresa/país pode prosperar. Ideias que dão certo só podem surgir e se entranhar em ambientes em que a reciprocidade seja a norma!
