Engº Potibus: Ar Condicionado e capacidade do conforto perfeito

Ar condicionado
em ônibus: Antes era luxo,
hoje é necessidade
Fonte:  Fortalbus

Ar Condicionado. Item antes de luxo, hoje obrigatório em ônibus, residências, empresas, entidades e órgãos públicos. Ele é essencial para o conforto térmico e aumento de produtividade. Mas dimensioná-lo corretamente trará, além de eficiência, conforto adequado para uma grande quantidade de usuários, trabalhadores e economia para empresas. Além disso, deve-se notar que há novas tecnologias para o equipamento, visando à elevação da eficiência energética do sistema, o que acarreta em redução do consumo de energia elétrica e consequentemente reduz também o consumo de combustível, se aplicado em ônibus ou veículos automotores diversos.

Novos veículos de Fortaleza, com
 ar condicionado instalado,
 visando ao conforto 
térmico quem nele trabalha e seus
usuários
Fonte: Fortalbus

Fortaleza é a primeira capital do Brasil a efetivar obrigatoriedade de ar condicionado em ônibus urbanos novos. Tal obrigatoriedade foi fruto de acordo entre a ETUFOR e SINDIÔNIBUS, em que um ofereceu contrapartida a outro, visando ao conforto térmico

Ar condicionado para ônibus
aberto, com detalhes visuais
Fonte: Refri Auto Ar

para passageiros e motoristas. No entanto, para que o uso seja de forma eficiente e consequentemente, ocorra mínimos impactos negativos, há diversas variáveis técnicas para garantir a integridade do sistema de ar condicionado e então, maximizar o conforto térmico do aparelho que é cada dia mais usado por todos nós.

Desenho esquemático do ar condicionado para ônibus
Modelo: Denso LD8-i
Fonte: Só Ar

Uma das variáveis a ser considerada é a capacidade do motor. Como o motor funciona como gerador elétrico para alimentar diversos equipamentos elétricos do veículo, ele também alimenta o ar condicionado e sua capacidade influencia no comportamento dele, tanto é que recomenda-se a instalação do ar condicionado já na fábrica, pois já vem corretamente dimensionado. Tanto é que em Fortaleza, são adotados motores que garantam integridade conjunta (tanto para o ônibus quanto para o ar condicionado), um desses motores é o OF1724 da Mercedes-Benz, motor este que garante refrigeração adequada com poucos impactos negativos na integridade do ônibus, embora concessionárias apostam também em Volvo B270F, para reduzir consideravelmente diversos impactos, para aplicação urbana.

Cortina de ar, para tentar manter o confinamento do ar
refrigerado dentro do veículo e reduzir impactos negativos
no sistema de ar condicionado em ônibus urbano.
Fonte: Web Ar Condicionado

Para aplicações urbanas, devido a elevada frequência de abertura e fechamento de portas, dá-se necessário a instalação de "cortinas de ar", para que o jato de ar minimiza qualquer interferência térmica com o exterior e consequentemente, trocas térmicas indesejáveis, visando à integridade do sistema. A ausência do dispositivo fará com que o compressor passe a trabalhar mais, para tentar manter o ar refrigerado dentro do veículo. Pode parecer meio obvio isso, mas a cortina de ar auxilia na eficiência do ar condicionado, para veículos urbanos. Além disso, objetivando maior conforto térmico e integridade do sistema, fabricantes instalam ar condicionado, em urbano, capacidade elevada, mas condizente com a capacidade do motor, devido as consideráveis trocas térmicas diretas, por conta das constantes paradas que um ônibus urbano faz.

Troca de calor a partir de "capilares", por onde é transportado o
fluido refrigerante.
Fonte: Mecânica Caseira

E o trocador de calor, aquela tubulação que percorre o fluido refrigerante? Essa é a parte que troca calor com o exterior (condensação) e faz com que ventiladores internos "joguem" ar, já refrigerado, para o interior (evaporação). Dependendo da capacidade do compressor do ar condicionado e da aplicação do motor do veículo, essa troca de calor e geração do ar refrigerado poderá ser ineficaz, pondo em risco a integridade do sistema. Um exemplo claro é o uso de motor de urbano, com o condicionador de ar instalado, fazendo percurso rodoviário de longas distâncias. Com a considerável variação de temperatura externa, o ar condicionado será ineficaz, consequentemente, os passageiros terão a sensação de que ele esteja "apenas ventilando", que na verdade o sistema pode estar operando em máxima capacidade, mas gerando ar refrigerado insuficientemente, devido limitações construtivas, devido ao porte do motor. Por isso, não basta apenas adquirir veículos com ar condicionado. É necessário também conhecer o motor do veículo e saber qual aplicação o veículo terá.

Há momentos que o ônibus fica frio
demais, por conta da elevada capacidade
do ar condicionado, dimensionado com
capacidade condizente do motor , mas não
com o ambiente.
(nesse caso, em O500RSD pode acontecer
situações assim)
Autoria: Allan Jefferson

Mas também pode ocorrer o inverso. O ônibus ficar "frio demais". É quando o ar condicionado é superdimensionado e normalmente, ocorre em veículos com motores de capacidade elevada (considere Mercedes-Bens O500RSD, Scania K440 IB ou Volvo B450R). Há fabricantes que "alopram demais" no ar condicionado e mesmo aplicando de acordo com a capacidade do motor, ele fica superdimensionado para o ambiente do veículo. Algo que, mesmo ajustando em 22 ºC (padrão utilizado pela Expresso Guanabara, Gontijo e entre outras empresas de grande renome), o ambiente fica "gelado demais" devido a capacidade extra. Ela é motivada pela estrutura extra do sistema, tendo mais compressores e eles são maiores e também pela elevada capacidade de troca térmica, o que influencia na capacidade do ar condicionado.

Apostas tecnológicas visando a elevada eficiência energética

Controlador "Inverter" e de partida em uma das máquinas VRF
instalada na UFRN (CTEC)
Arcevo pessoal (Heitor B. S. Bezerra)

Assim para instalações comerciais e residenciais, ar condicionado para ônibus também tem recebido atenção nas pesquisas, para elevar eficiência energética. Uma dessas possibilidades é o uso de mecanismos para garantir, pelo menos partida suave, pois ela atenua efeitos negativos da partida do compressor, pois tais correntes elétricas para partidas podem chegar até 600% do valor operacional, o que por si só, é um valor absurdo e se permanecer assim por longo período, poderá até danificar o ar condicionado. Portanto, mecanismos para suavizar partidas (ou soft-starter) impede a ocorrência desse problema e felizmente, muitos ônibus com ar condicionado tem adotado essa tecnologia, para minimizar perdas energéticas e consequentemente, de combustível.

Gráfico comparativo quanto o conforto térmico proporcionado
pelo ar condicionado DC Inverter.
Fonte: Daikin Air Conditioner

Há também uma tecnologia bem melhor do que uso de soft-starter! É aquela em que a temperatura interna mantém fixa, mas o compressor varia a velocidade, visando a manutenção da temperatura. E obviamente, o compressor parte bem suave. Chama-se Inverter e tanto a partida quanto a operação é controlada, a partir de inversores de frequência (embora muitos motores de compressor são DC Brushless, ou sem escova).

Diferentemente do sistema convencional de ar condicionado, onde o compressor parte e desliga várias vezes, para "tentar manter a temperatura", o DC Inverter parte suavemente, aumenta a velocidade do compressor para gerar carga térmica o suficiente para atingir temperatura e uma vez atingida, o compressor reduz a velocidade e mantém-se constante, economizando assim energia elétrica e combustível, quando aplicado em ônibus, onde a economia pode atingir os 40%, se comparado com o sistema convencional. E para passageiros, é excelente, pois a temperatura mantém-se constante, quase sem oscilações, diferentemente em sistemas convencionais de controle, ainda que use soft-starter.

Comparativo de partida entre sistemas de ar condicionado
Convencional X Inverter
Fonte: Midea Carrier

Apesar de ser pouco usado no Brasil (devido ao elevado custo inicial), o ar condicionado DC Inverter para ônibus representa um ganho em médio prazo, pois o valor investido é amortecido com economia de combustível, devido elevada eficiência energética e múltiplos controles para manter conforto de passageiros. Além disso, seja para aplicações comerciais ou transporte de passageiros, diversos pesquisadores vem sendo encorajados a analisar os benefícios proporcionados pelos ar condicionado Inverter e incrementar mais tecnologias em ar condicionados eficientes, visando ao aumento da eficiência energética.

Resumindo: Capacidade corretamente instalada, aplicabilidade correta e tecnologias embarcadas em ar condicionado para ônibus fazem sim a diferença quanto ao consumo de combustível, eficiência energética, menor gasto para frotista e excelente conforto térmico para quem nele trabalha e passageiros. Tanto é que colocar ar condicionado em ônibus não é um gasto desnecessário. É investimento na melhora da qualidade do transporte público, pois desencoraja o uso de carros particulares. Além disso, os equipamentos, a cada dia que passa e a cada pesquisa realizada, são mais eficientes e confiáveis e, portanto, proporcionam mais benefícios para quem depende do transporte público e para frotistas. Logo, atualmente, ar condicionado em ônibus deixou de ser gasto para "quem quiser luxar" e passou a ser o investimento necessário.

Sobre o Autor: Heitor Bezerra é engenheiro eletricista e aluno do Mestrado Profissional de Engenharia Elétrica na UFRN, com ênfase em Eficiência Energética em ar condicionado e TPM (Total Produtiva Manutenção).