Pesquisadores do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC) e da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC ) se uniram para desenvolver um sistema de refrigeração e climatização que pode ser movido a energia solar ou rejeito térmico de motores, como alternativas à eletricidade. O projeto, que envolve os cursos de graduação da UFSC Araranguá e o curso técnico em Eletromecânica do Câmpus Araranguá do IFSC, foi desenvolvido ao longo de dois anos com recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina (Fapesc) por meio do edital Universal, que contempla todas as áreas do conhecimento.

O protótipo possui um sistema de produção de água fria (conhecido como chiller) e pode substituir aparelhos de ar condicionado em locais com climatização distribuída para vários cômodos. “É mais econômico e eficiente concentrar a produção de frio em um único local e distribuí-la para esses ambientes. Nesse caso, é preferível produzir água gelada em um único local e utilizá-la para resfriar o ar em cada um dos ambientes a ser climatizado”, explica Rogério Oliveira, coordenador da pesquisa na UFSC Araranguá.

O funcionamento desse refrigerador acontece por sorção, em que um sólido (carvão ativado, sílica-gel, zeolitas ou sais metálicos) é aquecido e resfriado sucessivamente. Com esse aquecimento, o sólido libera refrigerante (água, amônia ou metanol) para o condensador, que é resfriado à temperatura ambiente, pega o refrigerante do evaporador e produz efeito frigorífico.

O equipamento utiliza como principal fonte de energia o calor da água com temperatura de aproximadamente 70°C. “Se esta água for aquecida por energia solar ou pelo calor desperdiçado de chaminés e radiadores de motor, o custo de operação do refrigerador por sorção será muito baixo, e ele ajudará na economia de energia, pois estará utilizando, para produzir efeito frigorífico, uma energia que seria jogada fora”, enfatiza Oliveira. Além disso, os refrigerantes usados nesse processo não degradam a camada de ozônio nem contribuem para o efeito estufa.

O novo protótipo pode substituir os refrigeradores por compressão mecânica, nos quais o vapor do refrigerante é comprimido com a eletricidade como fonte energética. Nos refrigeradores por sorção, o vapor do refrigerante é comprimido termicamente, utilizando calor como principal fonte energética.

“Olhando pelo lado do valor total da energia recebida, o sistema por compressão mecânica é mais vantajoso, porém ele funciona à base de eletricidade, que é uma forma de energia nobre e que tem perdas na conversão. Se a energia elétrica for produzida em uma termoelétrica, cerca de apenas 1/3 da energia térmica se transforma em energia elétrica”, diz o pesquisador. Um refrigerador por compressão mecânica típico para climatização produz cerca de 3 kW de frio para cada kW de energia elétrica que recebe, já o sistema por sorção desenvolvido pela equipe produz até 0,42 kW de frio para cada kW de energia térmica recebida.

“Construímos com auxílio da Fapesc o único refrigerador (chiller) do Brasil que consegue produzir água gelada a 10°C utilizando água quente a 70°C como principal fonte de energia. Ainda há muito que fazer para tornar esse refrigerador economicamente viável. Todavia, mesmo com as várias melhorias que ainda devem ser feitas, quando se compara o nosso refrigerador com outros refrigeradores por sorção construídos em outros países, o nosso é um dos que apresenta maior eficiência nas condições de operação testada”, afirma Oliveira. Ele acredita que o incentivo a pesquisas desse tipo permitirá desenvolver equipamentos que contribuirão para melhorar a eficiência de sistemas de conversão térmica e que reduzirão o consumo de energia elétrica para climatização de edifícios comerciais e industriais.

O uso de ar condicionado aumenta em 40% do consumo de energia elétrica nos setores comercial e residencial durante o verão. Se esses aparelhos pudessem utilizar outras formas de energia para produzir frio, haveria redução da demanda de eletricidade, o que reduziria também a sobrecarga nas geradoras de potência elétrica e linhas de transmissão, e diminuiriam os riscos de apagão e a necessidade de acionar termoelétricas, que geraram eletricidade mais cara nos últimos meses.

A parceria com o IFSC para construção do refrigerador começou em 2012 com um projeto selecionado pelo edital Vale Engenharia do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico). O estudo resultou na montagem de um mini-chiller para fins didáticos e envolveu alunos do ensino médio do instituto e da graduação da UFSC, com supervisão de professores das duas instituições.

Jéssica Trombini – Assessoria da Fapesc
Foto: Rogerio Oliveira