Aditivo torna aparelhos de ar-condicionado 500% mais eficientes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/08/2019

O aditivo gera um aumento dramático na circulação do calor.
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Trocadores de calor turbulentos

Os trocadores de calor de regime turbulento são amplamente utilizados em sistemas de ar-condicionado em todo o mundo - e a refrigeração de ambientes é um dos principais consumidores de energia na atualidade, principalmente em ambientes comerciais e industriais.

A boa notícia é que pesquisadores da China e dos EUA descobriram como fazer uma modificação simples nesses trocadores de calor para aumentar sua capacidade em nada menos do que 500%, com um impacto vertiginoso na conta de energia e na pegada ecológica dos condicionadores de ar.

Um trocador de calor é um dispositivo que transfere o calor de um meio para outro. O radiador de um carro é um exemplo, transferindo o calor do motor para a água, enquanto os trocadores de calor usados nos sistemas de ar-condiconado envolvem a transferência do calor entre um gás (o ar) e um líquido, na forma de gotas, filmes ou sprays.

O que o trio de pesquisadores descobriu é que a adição de um solvente orgânico disponível comercialmente aos sistemas de troca de calor de regime turbulento - em oposição a regimes de fluxo laminar - que funcionam com água aumenta a capacidade de movimentação de calor do equipamento em 500%.

"Outros métodos para otimizar o fluxo de calor - aditivos de nanopartículas e outras técnicas - alcançaram no máximo cerca de 50% de melhoria. O que nós obtivemos é 10 vezes mais otimização do que todos os outros métodos, o que é realmente muito entusiasmante," disse o professor Chao Sun, da Universidade Tsinghua, na China.

Aditivo para ar-condicionado

O aditivo acrescentado à água do ar-condicionado é o hidrofluoroeter (HFE), um composto químico que não afeta a camada de ozônio e que foi justamente desenvolvido para substituir os CFCs, HFCs e similares, gases usados em refrigeração e que destroem a camada de ozônio. Até agora ele era usado apenas como fluido único em sistemas de refrigeração de circuito fechado, mas não como aditivo em sistemas à base de água.

Quando se aproxima do lado quente do trocador de calor, o HFE ferve rapidamente, formando bolhas bifásicas de vapor e líquido que se elevam velozmente em direção à placa fria acima. Na placa fria, as bolhas perdem o calor e descem como líquido. As bolhas afetam o fluxo global de calor no sistema de duas maneiras: carregando uma quantidade significativa de calor para longe do lado quente, e aumentando a velocidade das plumas de água que sobem e descem.

"Isso basicamente agita o sistema e faz as plumas se moverem mais rápido," disse Sun. "Combinado com o calor que as bolhas carregam, conseguimos uma melhoria dramática na transferência de calor."

Essa ação de agitação pode ter outras aplicações, dizem os pesquisadores, como em sistemas industriais projetados para misturar dois ou mais líquidos. A agitação extra contribui para uma mistura mais rápida e mais completa.

No caso dos sistemas de ar-condicionado, o único inconveniente é que o mecanismo funciona apenas nos trocadores de calor verticais, aqueles nos quais o calor se move de uma placa inferior para uma placa superior. A equipe afirma que este é o tipo mais comum atualmente, mas que também já está trabalhando para adaptar a técnica para os trocadores de calor de fluxo lateral.

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