Há 100 anos Willis Carrier, o inventor do ar-condicionado da era moderna, inventava também o chiller centrífugo. O equipamento possibilitou a expansão de instalações de climatização para os mais diversos tipos de ambientes, dando outra dimensão ao conceito de conforto ambiental. Com a evolução tecnológica, desde então, o equipamento ampliou ainda mais as possibilidades de aplicações. Para comentar a respeito, a revista Abrava + Climatização & Refrigeração, convidou duas referências técnicas do mercado brasileiro: o professor doutor Antonio Luís de Campos Mariani e o engenheiro de aplicação Cristiano Brasil.
Da primeira instalação de Wilis Carrier ao chiller centrífugo
Willis Carrier era um jovem engenheiro que estava iniciando atividades profissionais na área de ventilação atuando na empresa Bufalo Forge Company, que realizava instalações de ventilação e aquecimento. Foi um desafio recebido pela Bufalo e proposto a Carrier por seu chefe que motivou a invenção do primeiro equipamento de tratamento de ar desenvolvido a partir de 1902.
A necessidade da primeira instalação de tratamento de ar foi pela empresa da área gráfica Sacket and Wilhelms Lithographing, Publishing Company, que tinha problemas nos seus resultados de impressão nos períodos de verão em que a umidade era alta nos ambientes de processo e de estocagem de papel. Especialmente a impressão em cores era prejudicada.
A primeira instalação de tratamento de ar tinha como objetivo controlar a umidade do ar. A proposta foi utilizar um equipamento de tratamento do ar dos ambientes da gráfica controlando sua umidade. O ar circulava no equipamento desenvolvido por Carrier, atravessando serpentinas nas quais internamente circulava água gelada. Para reduzir a umidade do ar, as superfícies das serpentinas por onde circulava a água estavam em temperaturas iguais ou menores que a temperatura do ponto de orvalho do ar, provocando o processo de condensação de parte do vapor d´água. Os resultados obtidos por Carrier lhe proporcionaram a base para os desenvolvimentos de modelos que possibilitaram a formalização de equacionamentos, e publicação de propostas que formam base para a Psicrometria.
Realizando novas propostas de equipamentos que possibilitassem controlar além da umidade, também a temperatura do ar, Wilis propôs e patenteou a primeira unidade de tratamento de ar, na patente US 808.897, de janeiro de 1906. Este equipamento realizava as funções de aquecer, resfriar, umidificar e desumidificar o ar.
Historicamente verifica-se que a utilização de água gelada como refrigerante para resfriar e desumidificar o ar esteve presente desde as primeiras instalações propostas por Carrier. A utilização de chillers, identificados como unidades resfriadoras de líquido, trouxeram como vantagens: a concentração e compactação da central térmica, possibilitando centrais de capacidades cada vez maiores, flexibilização e viabilização de grande quantidade de unidades de tratamento de ar remotas e distantes (fan-coils) associadas a esta central, centralização dos equipamentos de rejeição de calor, entre outros benefícios.
Na evolução dos chillers centrífugos pode-se destacar o altíssimo rendimento apresentado por fabricantes de produtos de última geração. Encontram-se atualmente no mercado equipamentos com coeficiente de eficácia (COP) com valores acima de 6, que representam condições em que para cada kW de energia elétrica utilizada para realizar trabalho de compressão e movimentação do fluido refrigerante, são transportados 6 kW de energia térmica no processo de resfriamento de líquido.
Antonio Luís de Campos Mariani, professor doutor do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (POLI-USP) e coordenador do LEQAI – Laboratório de Estudos da Qualidade do Ar Interior da POLI-USP, ASHRAE Member Fellow
