Um método inicial de resfriamento do ar, como praticado na Índia, era pendurar tapetes de grama molhada sobre as janelas, onde eles resfriavam o ar que entrava por evaporação. O ar-condicionado moderno teve seu início na indústria têxtil do século XIX, em que sprays atomizados de água eram usados para umidificação e resfriamento simultâneos.
Em um ar condicionado simples, o refrigerante, em uma forma líquida volátil, é passado através de um conjunto de bobinas de evaporador através das quais o ar dentro da sala é passado. O refrigerante evapora e, no processo, absorve o calor contido no ar. Quando o ar resfriado atinge seu ponto de saturação, seu teor de umidade se condensa nas aletas colocadas sobre as bobinas. A água desce pelas barbatanas e drenos. O ar resfriado e desumidificado é retornado para a sala por meio de um soprador.
Entretanto, o refrigerante vaporizado passa para um compressor onde é pressurizado e forçado a passar bobinas condensadoras, que estão em contato com o ar externo. Sob essas condições, o refrigerante se condensa de volta à forma líquida e libera o calor que absorveu no interior. Este ar aquecido é expelido para o exterior, e o líquido recircula para as serpentinas do evaporador para continuar o processo de resfriamento. Em algumas unidades, os dois conjuntos de bobinas podem reverter as funções de modo que, no inverno, as bobinas internas condensem o refrigerante e aqueçam em vez de resfriar a sala. Essa unidade é conhecida como bomba de calor.
Sistemas alternativos de resfriamento incluem o uso de água gelada. A água pode ser resfriada por refrigerante em um local central e passar através de bobinas em outros locais. Em algumas grandes fábricas, uma versão dos sistemas anteriores de lavagem de ar ainda é usada para evitar a enorme quantidade de bobinas necessárias. A água pode ser pulverizada sobre fibras de vidro e ar soprado através dela. A desumidificação é conseguida em alguns sistemas passando-se o ar através da sílica gel que absorve a umidade, e em outros, os absorventes líquidos causam a desidratação .
O projeto de sistemas de ar condicionado leva muitas circunstâncias em consideração. Uma unidade independente, descrita acima, serve um espaço diretamente. Sistemas mais complexos, como em prédios altos, usam dutos para fornecer ar resfriado. No sistema de indução, o ar é resfriado uma vez em uma planta central e depois transportado para unidades individuais, onde a água é usada para ajustar a temperatura do ar de acordo com variáveis como exposição à luz solar e sombra. No sistema duplo de calha , de ar quente e frio de viagens ar através de condutas separadas e são misturados para atingir uma temperatura desejada. Uma maneira mais simples de controlar a temperatura é regular a quantidade de ar frio fornecido, cortando-a assim que a temperatura desejada for atingida. Este método, conhecido como volume de ar variável , é amplamente utilizado em edifícios comerciais ou institucionais de arranha-céus e edifícios baixos.
Na maioria das vezes, o objetivo que leva à instalação de ar condicionado é dar ao homem um ambiente mais propicio a seu bem-estar. Por outro lado, trata-se de um meio válido de defesa contra infecções e contra a poluição do ar dos grandes aglomerados humanos em recintos fechados. Serve de ajuda no tratamento terapêutico de muitas doenças; nas industrias, é um fator para aumento da produção, através de maior rendimento dos trabalhadores, colocados num meio mais confortável.
Por condicionamento do ar entende-se um conjunto de tratamentos do ar que vai penetrar em determinado local, conferindo-lhe certas condições de temperatura e umidade. Os tratamentos podem ser muito diferentes, pois as condições desejadas variam de acordo com o local servido. Um armazém para conservação de gêneros alimentícios, por exemplo, necessita de condições diferentes das exigidas para uma loja comercial de grandes dimensões, um escritório, ou a sala de projeção de um cinema.
Essas diferentes necessidades fizeram surgir numerosos sistemas de condicionamento de ar, distinguindo-se pelo tamanho, construção e aparelhagem de controle. Todavia, o princípio de funcionamento não varia substancialmente de um para outro, desde os pequenos até os grandes.
No organismo dos animais superiores – e, em particular, no organismo humano – ocorre uma série de transformações químicas mediante as quais o alimento ingerido é convertido em energia térmica e mecânica. Essa produção de calor depende de muitos fatores. Um deles é a troca constante de calor entre o corpo e o ambiente. Essa troca depende das condições do ar em que o corpo se acha imerso, variando com a diferença de temperatura entre a superfície do corpo e o ambiente, com a ventilação, etc.
Em temperaturas do ar próximas à do corpo, o calor produzido pelo organismo não é eliminado com facilidade, e o indivíduo sente sensação de opressão. Nessas épocas quentes, uma atmosfera muito úmida – saturada de vapor de água – é tão prejudicial quanto o excessivo calor ambiente, pois não permite a evaporação do suor. Por esse motivo, o condicionamento do ar deve regular não só a temperatura mas, também, a quantidade de vapor contido no ar.
Além da temperatura e a umidade, existe um terceiro fator que influencia o estado do ar: a ventilação. Os três não são independentes; eles interagem de tal modo que, no condicionamento do ar, a variação de um deve ser compensada com a variação apropriada dos outros dois, para que o organismo esteja sempre em estado de suficiente conforto.
Num grande sistema de ar condicionado existem vários estágios. No entanto, as instalações nem sempre incluem todos os componentes que nas unidades menores, são combinados numa caixa. O ar entra primeiramente numa seção, onde se mistura com o ar reciclado do próprio ambiente, pois é necessária apenas uma certa proporção de ar fresco. Em seguida, o ar misturado passa através de seção de filtragem que poderá ter duas etapas. A primeira retira a poeira grossa, por meio de um material fibroso, geralmente a lã de vidro, na forma de tela que é substituída quando suja. A seguir, o filtro do segundo estágio, que é geralmente do tipo eletrostático, remove as partículas mais finas, como as de fumaça de cigarro. Nesse filtro usa-se uma voltagem alta para carregar eletricamente as partículas de poeira, que então são atraídas para uma grelha de chapas carregadas com polaridade oposta. Ao passar através de dois conjuntos de tubulações, o ar tem sua temperatura controlada. Por um deles circula água quente ou vapor, e pelo outro água gelada ou um fluido refrigerante.
Dentro da área que deve ser ventilada existe um sensor de temperatura que é ajustado ao valor desejado. A diferença entre a temperatura pretendida e a do ambiente determina automaticamente se serão usados os tubos de aquecimento ou de refrigeração. O estágio seguinte é o filtro de odor, feito de carvão ativado, uma substância capaz de absorvera as moléculas de odor existentes no ar. O carvão tem que ser reativado periodicamente, por meio de aquecimento, para expulsar o material absorvido.
A umidade desejada é produzida pela injeção, no ar, de vapor ou de finíssimas gotículas de água, por um vaporizador. Isso também é controlado por um sensor, situado dentro do ambiente. No caso de umidade excessiva, o método usual é fazer com que o ar seja esfriado e depois reaquecido, se necessário, no estágio de controle de temperatura, para que a umidade se condense nos tubos de refrigeração.
Do menor ao maior sistema são usados os mesmos princípios. As unidades para um ambiente pequeno contêm um simples filtro lavável, um compressor de refrigeração e um aquecedor elétrico de ar. Nos ambientes maiores, usam-se unidades mais potentes e, frequentemente, a seção de refrigeração (compressor e condensador) é colocada fora do edifício.
Em 1902, o jovem engenheiro norte-americano Willys Carrier inventou um processo mecânico para condicionar o ar, tornando realidade o controle do clima.
Sua invenção viria a ajudar a indústria. Uma empresa de Nova York estava tendo problemas com trabalhos de impressão durante os quentes meses de verão. 0 papel absorvia a umidade do ar e se dilatava.
As cores impressas em dias úmidos não se alinhavam, gerando imagens borradas e obscuras.
Carrier acreditava que poderia retirar a umidade da fábrica através do resfriamento do ar. Para isto, desenhou uma máquina que fazia circular o ar por dutos resfriados artificialmente.
Este processo, que controlava a temperatura e umidade, foi o primeiro exemplo de condicionamento de ar por um processo mecânico. Porém, foi a indústria têxtil o primeiro grande mercado para o condicionador de ar, que logo passou a ser usado em diversos prédios e instalações de indústrias de papel, produtos farmacêuticos, tabaco e estabelecimentos comerciais.
A primeira aplicação residencial foi em uma mansão de Minneapolis, em 1914. Carrier desenhou um equipamento especial para residências, maior e mais simples do que os condicionadores de hoje em dia.
No mesmo ano, Carrier instalou o primeiro condicionador de ar hospitalar, no Allegheny General Hospital de Pittsburgh.
0 sistema introduzia umidade extra em um berçário de partos prematuros, ajudando a reduzir a mortalidade causada pela desidratação.
Nos anos 20, o ar condicionado tomou-se mais acessível ao público em muitos prédios públicos. 0 aparelho teve seu “debut” em público em 1922, no Grauman’s Metropolitan Theatre em Los Angeles.
Na verdade, o condicionador ajudou a indústria cinematográfica, pois, nos meses de verão, a freqüência dos cinemas caía muito e várias salas fechavam nesse período.
Carrier equipou a Câmara dos Deputados dos EUA em 1928, o Senado Americano em 1929 e os escritórios executivos da Casa Branca em 1930, tornando mais agradável o trabalho no verão quente e úmido de Washington.
Os vagões da ferrovia B&O foram os primeiros veículos de passageiros a possuírem condicionadores de ar, em 1930.
Também nos anos 30, Willis Carrier desenvolveu um sistema que viabilizou o ar condicionado em arranha-céus. A distribuição do ar em alta velocidade através de dutos “Weathermaster”, criada em 1939, economizava mais espaço do que os sistemas utilizados na época.
Nos anos 50, os modelos residenciais de ar condicionado começaram a ser produzidos em massa. Nesta época, em 1950, Willis Carrier morreu.
Em 1952, a Carrier desenvolveu a primeira produção em série de unidades centrais de condicionadores de ar para residências. O estoque foi vendido em duas semanas.
Dez anos depois, estas centrais não eram mais novidade, e ainda hoje trazem soluções em todas as partes do mundo.
Os aparelhos energeticamente eficientes vão fazer uma boa diferença na sua conta de luz, principalmente no verão, quando o ar condicionado chega a representar um terço do consumo de energia da casa.
Evite o frio excessivo regulando o termostato adequadamente.
Instale o aparelho em local com boa circulação de ar.
Mantenha portas e janelas bem fechadas, para evitar a entrada de ar do ambiente externo.
Limpe periodicamente os filtros. Filtros sujos impedem a circulação livre do ar e forçam o aparelho a trabalhar mais.
Proteja a parte externa do aparelho da incidência do sol, sem bloquear as grades de ventilação.
Habitue-se a desligar o condicionador de ar sempre que você tiver de se ausentar do ambiente por tempo prolongado.
Evite o calor do sol no ambiente, fechando cortinas e persianas. Não tape a saída de ar do aparelho.
Ao comprar, dê preferência aos modelos que possuírem recursos de programação, como o timer.
Basicamente, a exemplo do que ocorre com um refrigerador (geladeira), a finalidade do ar condicionado é extrair o calor de uma fonte quente, transferindo-o para uma fonte fria.
Isto é possível através do sistema evaporador e condensador. No aparelho de ar condicionado existe um filtro, em forma de lençol, no qual passa o ar antes de ir para o evaporador, o que permite eliminar umidade e impurezas.
Componentes
a) Ventilador
Em um aparelho de ar condicionado existe o ventilador elétrico, para forçar a passagem do ar. Comumente, utiliza-se um motor com eixo duplo, sendo numa extremidade, colocado um ventilador do evaporador e noutra o ventilador do condensador.
b) Grupo Refrigerador
Consta de compressor, evaporador e condensador. O seu funcionamento e características do ciclo de refrigeração são os mesmos já explicados anteriormente.
c) Termostato
Tem por finalidade manter o ambiente à temperatura desejada, interrompendo somente o funcionamento do compressor, deixando o ventilador funcionando como circulador e renovador do ar. O bulbo do termostato deve ser colocado em contato com o ar ambiente que é aspirado pelo ventilador.
Todo ar condicionado é munido de dispositivos para efetuar as seguintes operações:
Circulação somente de ar; geralmente em duas velocidades.
Resfriamento normal circulação de ar, funcionando simultaneamente com o compressor, mantendo-se o ar em baixa velocidade.
Resfriamento máximo compressor e ventilador funcionando simultaneamente, porém o volume de ar do ventilador em velocidade máxima.
Classificação do ar condicionado
Os condicionadores de ar podem ser divididos em 3 categorias:
a) Condicionador de ar tipo residencial Não permite refrigerar mais de um ambiente.
b) Sistema compacto para refrigeração de dois a três locais, mediante a colocação de dutos. A capacidade varia de 22.000 a 50.000 BTU.
c) Sistema comercial, com capacidade de refrigeração muito elevada, entre 50.000 a 90.000 BTU.
Este sistema requer a instalação de uma torre de resfriamento, e uma tubulação de água para efetuar o resfriamento. A torre de resfriamento pode ser colocada no terraço do prédio. A torre de resfriamento é composta na parte superior por uma grande bandeja perfurada, na parte superior por uma grande bandeja perfurada, de um corpo de chapas de madeira espaçadas de alguns centímetros, de um ventilador acionado por um motor elétrico, de um recipiente para recolha e distribuição da água, da carcaça metálica da torre propriamente dita, de uma bomba elétrica para circulação forçada da água.
A água proveniente da fonte de alimentação (1), passa pela bóia e enche o reservatório inferior da torre. Uma bomba (2) aspira a água fria do reservatório e a envia ao condensador do ar condicionado. A água retira calor do condensador (3) e fica quente, sendo então dirigida para a parte superior da torre, indo cair na bandeja perfurada (4), atravessa as camadas de madeira, que amortecem sua queda, retornando ao reservatório (6). O ventilador elétrico (5) provê a subtração do calor da água.
Dutos
Os equipamentos de condicionamento de ar, principalmente os de maior capacidade, usa sistema de dutos para distribuição do ar refrigerado.
Constam essencialmente de uma peça de alumínio em formato retangular ou redondo, com isolamento térmico interior, em placas de isopor. Conectando se uma peça à outra, sucessivamente, teremos uma rede de dutos.
A saída do duto no espaço refrigerado é feita através de grelhas ou difusores. As grelhas podem ser do tipo insuflação ou retorno.
Refrigeração de ar em automóveis
O condicionador de ar para automóveis deve ser, unicamente, um aparelho compacto, isto é, de pequenas dimensões, para poder ser colocado num automóvel com relativa facilidade. Normalmente, usa-se o aparelho apenas em veículos grandes ou médios, visto que os automóveis pequenos não são suficientemente fortes (potentes) para que o aparelho seja adicionado sem que ocorra perda sensível na potência do motor.
Este tipo de aparelho apresenta um funcionamento idêntico ao de um aparelho de ar condicionado convencional, constando de:
condensador;
evaporador;
compressor;
polia com acionamento eletromagnético;
válvulas de expansão, filtros, depósito de líquido, termostato.
O movimento do compressor é feito por intermédio de uma junção eletromagnética acionada pelo termostato, isto é, quando a temperatura no interior do veículo é superior à temperatura previamente estabelecida, o termostato ativa o sistema eletromagnético da polia, fazendo com que o compressor gire. A rotação da polia é feita através de correia ligada a uma polia do motor (polia de virabrequim).
Escolha de Ar Condicionado
Conforme o tipo de ambiente que vamos refrigerar, haverá diferentes capacidades de aparelhos.
Para dimensionamento adequado do ar condicionado temos que levar em conta vários fatores:
Qual o tamanho da sala ou escritório?
Qual a altura do pé direito? (distância do solo ao teto)
Quantas portas e janelas nós temos?
As janelas recebem sol direto? Da manhã ou da tarde? Tem cortina nas janelas? Os vidros ficam à sombra?
Quantas pessoas trabalham no recinto?
Os aparelhos elétricos trabalham em regime contínuo; qual a capacidade de cada um? (potência)
Para facilitar a escolha do ar ideal, estabelecemos um roteiro de cálculo, denominado: CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA.
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA
Para facilitar os cálculos, os fabricantes de ar condicionado, costumam publicar tabelas que fornecem o número de Quilocalorias por hora (Kcal/h), necessárias a cada tipo de ambiente.
PLANILHA PARA CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA PARA ESCOLHA DE AR CONDICIONADO
INSTALAÇÃO DO AR CONDICIONADO
RECOMENDAÇÕES
Demarcar a parede e abrir orifício com medidas próximas das encontradas no aparelho
fazer caixilho e moldura
prever inclinação de 5 mm para caimento da água para o exterior – evitar incidência de raios solares
dar preferência a montagem entre 1,50 a 1,80 m do solo
a fiação deve ser direta do relógio medidor, sem emendas e com disjuntor de 25 a.
o diâmetro do fio será função da distância e corrente (ampéres) solicitada pelo aparelho
Fonte: br.geocities.com/www.britannica.com/ www.arcondicionado.ind.br/cate.cepel.br/www.eletrodomesticosforum.com/