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Entenda a tecnologia por trás do ar-condicionado, o herói dos nossos verões

Rodrigo Lara

Colaboração para Tilt

31/12/2020 04h00Atualizada em 04/01/2021 15h59

O verão está chegando e, em um país como o Brasil, tem horas que apenas um ar-condicionado, ou condicionador de ar, dá conta de aguentar um dia muito quente. E aqui, pouco importa se o aparelho é um vilão na conta de energia elétrica: o que a gente mais quer é aproveitar aquele ventinho gelado que ele proporciona.

Mas você sabe qual é o "segredo" que faz esse aparelho transformar um ambiente quente em um local agradável? A resposta para isso envolve conceitos como pressão de gases e troca de calor, algo similar ao que ocorre em uma geladeira.

De forma geral, um aparelho de ar-condicionado é composto por peças como evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão. Dentro desse sistema está o fluido refrigerante, que pode ser o clorodifluorometano (R22), uma mistura de difluorometano e pentafluoroetano (R410A) ou ainda o difluorometano (R32).

Destes fluidos, o mais danoso ao ambiente é o R22, que tem potencial para agredir a camada de ozônio e também causar o efeito estufa no planeta Terra. O R410A não afeta o ozônio no ar, mas tem mais potencial do que o R22 para provocar efeito estufa. Já o R32 é o mais moderno deles e, além de não oferecer risco para a camada de ozônio, tem um potencial menor para elevar o aquecimento global.

O ar-condicionado "produz" o frio quando o fluido refrigerante do aparelho sofre uma queda brusca de pressão. Primeiro ele é "compactado" pelo compressor, o que faz com que a sua pressão e temperatura aumente —aqui, ele está em estado gasoso. Depois disso, ele é direcionado ao condensador, uma serpentina que resfria esse fluido e o transforma em líquido novamente, mantendo-o em alta pressão.

Depois disso, há a válvula de expansão, um pequeno orifício que causa uma restrição no fluxo do fluido pelo sistema do ar-condicionado. Ao passar dele e ir para um caminho de maior área, ele sofre uma queda brusca de pressão, fazendo com que uma parcela desse líquido se evapore, formando um conjunto de vapor e líquido de baixa pressão e temperatura.

Essa substância, então, está pronta para provocar o resfriamento do ar. Em seguida o fluido é direcionado ao evaporador, onde percorre uma serpentina, deixando sua superfície gelada —já que ele está "roubando" calor do ambiente para retornar à sua condição normal de temperatura e pressão. Em seguida, ele volta ao compressor e o processo se inicia novamente.

Em um ar-condicionado comum, aqueles que são chamados de "split", os componentes ficam em duas regiões separadas. No lado de fora da sala, ficam o compressor, o condensador e a válvula de expansão Já no ambiente a ser refrigerado fica o evaporador.

Para controlar o fluxo de ar que entra e sai do ar-condicionado e, consequentemente, ditar o seu funcionamento, há ventiladores que "puxam" o ar do ambiente, fazem com que ele passe pela serpentina do evaporador, onde há a troca de temperatura, e o jogue de volta ao ambiente.

Como o ar-condicionado consegue controlar a temperatura?

Na verdade, o aparelho não lê e controla a temperatura do ar que está sendo soprado para o ambiente, mas sim a do ar que ele puxa do ambiente para passar pela unidade evaporadora.

A partir dessa medição, é estimada uma temperatura média do ambiente. Isso ditará o ritmo de funcionamento do aparelho.

O ar-condicionado sopra o ar na temperatura escolhida no controle remoto?

Não. Na verdade, o ar que sai do ar-condicionado é mais gelado do que a temperatura escolhida. A partir daí, ele se mistura com o ar do ambiente, o que faz com que ele se resfrie.

Conforme explicado acima, a medição de temperatura é feita com o ar que retorna ao aparelho. A partir daí, ele determina a velocidade dos ventiladores e também o funcionamento do compressor para tentar manter a temperatura selecionada pela pessoa.

Por que o ar-condicionado deixa o ar seco?

A superfície da serpentina do evaporador fica bastante gelada, o que faz com que as moléculas de água que umidificam o ar do ambiente se condensem, virando líquidas. Elas são removidas pelo ar-condicionado, por isso os aparelhos geralmente têm uma mangueira de drenagem de água.

O resultado é que o ar acaba ficando cada vez mais seco conforme passa pelo sistema. Em aparelhos mais caros e de grande porte, esse problema é contornado com a umidificação do ar e também por meio de um controle mais preciso de temperatura.

Qual é a forma mais eficiente de usar um ar-condicionado?

Há pessoas que colocam a temperatura do aparelho no mínimo e ficam ligando e desligando ele conforme o ambiente esquenta. Por mais que isso passe a sensação de economia —afinal o aparelho não ficaria o tempo todo ligado—, o que ocorre é justamente o contrário. No fim, você terá que ligar o aparelho o tempo todo e sempre que ele estiver ligado, vai operar em carga máxima, gastando mais energia.

O melhor a se fazer em termos de economia é deixar o aparelho ligado e escolher uma temperatura mais alta. A 23ºC, por exemplo, é possível ter um bom equilíbrio entre conforto e economia de energia.

Fontes:

Carlos Fernando Teodósio, coordenador do curso de Engenharia Eletrônica e de Computação da Politécnica/UFRJ
Alex Chen, diretor comercial da Gree Brasil
Rodrigo Bernardello Unzueta, professor do departamento de Engenharia Mecânica da FEI
João Carlos Gabriel, especialista em Controle de Automação da Universidade Presbiteriana Mackenzie de Campinas
Fábio Raia, professor de Engenharia Elétrica e Engenharia Mecânica da Universidade Presbiteriana Mackenzie

Toda quinta, Tilt mostra que há tecnologia por trás de (quase) tudo que nos rodeia. Tem dúvida de algum objeto? Mande para a gente que vamos investigar.

Errata: o texto foi atualizado
Diferentemente do que foi dito no texto, a válvula de expansão dos ar-condicionados do tipo split fica do lado de fora do ambiente climatizado, e não do lado de dentro. A informação foi corrigida.