Digitalização de cupinzeiros mostra como economizar com ar-condicionado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/07/2023

A tomografia computadorizada permitiu fazer a digitalização dos cupinzeiros, necessária para mapear os túneis e os fluxos de ar e umidade.
[Imagem: Andréen/Soar - 10.3389/fmats.2023.1126974]

Controle climático bioinspirado

Os cupins e seus cupinzeiros sempre serviram de inspiração para os engenheiros, desde a construção de residências mais sustentáveis até a descoberta de novas minas de ouro.

Mas foi o "controle climático" dos cupinzeiros que chamou a atenção de David Andréen e Rupert Soar, da Universidade de Lund, na Suécia.

Ao copiar esse mecanismo para uso humano, os dois pesquisadores demonstraram que futuros edifícios inspirados nos cupinzeiros poderão alcançar um efeito do controle climático similar ao obtido com os equipamentos de ar-condicionado e aquecimento atuais, mas com maior eficiência energética e sem sua pegada de dióxido de carbono.

Os cupinzeiros contam com um sofisticado sistema de ventilação que permite a circulação do ar por toda a estrutura. Isso ajuda a manter e regular a temperatura e a umidade.

"O estudo se concentrou no interior dos cupinzeiros, que consistem em milhares de canais, túneis e câmaras de ar interconectados, e como eles captam a energia do vento para 'respirar' ou trocar oxigênio e dióxido de carbono com o ambiente. Exploramos como esses sistemas funcionam e como estruturas semelhantes podem ser integradas nas paredes dos edifícios para conduzir o fluxo de ar, calor e umidade de uma nova maneira," disse Andréen.

A digitalização permitiu identificar as geometrias fundamentais para o controle térmico dos cupinzeiros.
[Imagem: Andréen/Soar - 10.3389/fmats.2023.1126974]

Ar-condicionado ambientalmente amigável

Os dois pesquisadores digitalizaram tanto o projeto de construção dos cupins quanto os fluxos de ar e umidade nos cupinzeiros, o que permitirá replicar a solução da natureza em casas e prédios.

"A digitalização dos processos de design e construção [dos cupinzeiros] cria enormes oportunidades de como moldamos a arquitetura, e os sistemas naturais e biológicos fornecem um modelo importante de como podemos utilizar melhor essas possibilidades," disse Andréen.

A ideia agora é criar novas maneiras de controlar o fluxo de ar em edifícios, que serão significativamente mais eficientes em termos energéticos e climáticos do que apenas usando o ar condicionado tradicional, que emprega o princípio do fluxo em massa, normalmente acionado por ventiladores.

Em vez disso, é possível desenvolver sistemas turbulentos, dinâmicos e variáveis, que "podem ser controlados por equipamentos muito pequenos e requerem um fornecimento menor de energia," disse Andréen.

Os pesquisadores demonstraram como os fluxos de ar interagem com a geometria - os parâmetros na estrutura que causam o surgimento dos fluxos e como eles podem ser regulados seletivamente. E isto pode ser feito sem a utilização de componentes mecânicos, como ventiladores, válvulas e similares, bastando um controle eletrônico e atuadores planos nas paredes, com dimensões na escala de centímetros ou mesmo de milímetros.

A dupla planeja fazer seus primeiros protótipos para testes usando materiais fabricados por impressoras 3D.

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