Em julho de 1902, Willis Carrier era funcionário da empresa Buffalo Forge Company. Ele foi incumbido de desenvolver uma solução de um problema de produção da Sackett & Wilhelms Lithography and Printing Company, que fica no Brooklyn em Nova Iorque. O problema estava na perda de produção, baixa qualidade das impressões e retrabalhos necessários. Com a investigação de um consultor, foi descoberto que a umidade da fábrica causava este problema, causando a contração e expansão do estoque de papéis. Isto causava o desalinhamento das cores impressas. Foi para resolver esta necessidade que a Buffalo Company foi contratada e delegou a missão ao recém-formado engenheiro de 25 anos Willis Carrier.
A solução do problema é uma história fantástica de ser ler porque os engenheiros da Buffalo Company já sabiam trabalhar com aquecimento, resfriamento e umidificação, mas o grande desafio seria como controlar a umidade interna da gráfica. Carrier começou uma grande investigação e a aplicar diversos testes. O primeiro teste foi utilizando uma solução de salmoura, mas ela acabava aquecendo o ambiente e gerando um odor não aceitável pela gráfica. Hoje, com tantos recursos tecnológicos disponíveis, é até difícil imaginarmos um processo de pesquisa de “tentativa e erro”. Willis Carrier passou a experimentar suas próprias teorias e fez um experimento de substituir o vapor por água gelada através das serpentinas de aquecimento, equilibrando a temperatura da superfície da serpentina com a vazão fluxo de ar necessária para reduzir a temperatura do ar até a temperatura desejada do ponto de orvalho. Só faltava colocar todo o experimento em cálculos e desenhos para ser produzido pela Buffalo Company.
Ainda em 1902 as primeiras serpentinas foram instaladas na gráfica, junto com ventiladores, dutos, aquecedores e um sistema de controle de umidificação e temperatura “a vapor”. A água para resfriamento era retirada de um poço artesiano inicialmente, mas o sistema foi aprimorado no ano seguinte utilizando um compressor de amônia. Todo este sistema havia sido desenvolvido para manter a umidade relativa interna da gráfica em 55% e, pronto, estava desenhado o primeiro sistema de ar-condicionado moderno.
Willis Carrier desenvolveu o primeiro chiller com compressor centrífugo em 1922, que foi instalado em 1923 na Stephan F. Whitman and Sons Candy Company. Este desenvolvimento foi aplicado em diversas instalações nos anos seguintes como o Madison Square Garden em Nova Iorque em 1925, onde foram instalados chillers com compressores centrífugos para o congelamento da pista de hockey, e o Milam Building em San Antonio, Texas, em 1928. Este edifício foi o primeiro arranha céu a instalar um sistema de ar-condicionado central durante sua construção, como é feito normalmente nos dias hoje. Para todos estes empreendimentos a invenção do chiller com compressor centrífugo trouxe a flexibilidade e possibilidade de climatização em larga escala.
Passados 100 anos desde sua invenção, o conceito do chiller centrífugo permanece o mesmo. Durante os anos diversas aplicações e melhorias foram aperfeiçoando os chillers, buscando aumento de eficiência energética, sendo adotados diferentes tipos de fluidos refrigerantes, desde os CFCs R11, R12, passando pelo HCFC R22, pelos HFC, como o R134a, chegando às novos gerações de fluidos refrigerantes, como R513A, R1233zd(E) e R1234ze. Em relação ao compressor centrífugo propriamente dito, a Carrier desenvolveu diversas gerações como os compressores de simples estágio, duplo estágio e multi-estágio de compressão, além de compressores lubrificados a óleos minerais, a óleos sintéticos e isentos de óleo.
Toda esta evolução trouxe aprendizados constantes que culminaram nas aplicações mais modernas como os compressores centrífugos denominados back-to-back que possibilitam a operação com rolamentos de cerâmica ou que trazem mais confiabilidade à tecnologia de mancais magnéticos, ambas tecnologias isentas de lubrificação.
Cristiano Brasil
Engenharia de aplicação da Midea
Carrier
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