O Consumo do Ar Condicionado (ART4101)

Neste verão aumenta o desejo de muitos de ter um aparelho ou mais de ar condicionado em sua casa ou escritório. No entanto, o principal problema que barra muitos no momento da opção de compra e o consumo. Os aparelhos de ar condicionado são grandes consumidores de energia, causando aumentos consideráveis da conta de energia, o que nem sempre é uma despesa adicional com que muitos podem arcar. Por que o ar condicionado consome tanto? 

Existem modos de diminuir esse consumo? Que tecnologias podem surgir para criar equipamentos que consumam menos? Neste artigo faremos considerações que são de grande interesse para nos leitores que possuem bom conhecimento técnico e que, portanto, podem fazer uma avaliação melhor do problema como para aqueles que desejam dar explicações coerentes sobre o assunto quando solicitados.

É de conhecimento comum de todos que os grandes vilões do consumo de energia das residências são o chuveiro elétrico, geladeira, torneira elétrica, forno de micro-ondas, aquecedores e torneira elétrica.

O que todos os esses equipamentos têm em comum é o fato de que eles “manuseiam calor”. Uns esfriam, outros esquentam, mas em todos os casos, calor tem de ser movimentado.

A geladeira tem de retirar o calor do interior do gabinete e jogá-lo para fora, observando-se que o radiador por de trás desse eletrodoméstico é responsável por isso.

Por outro lado, o chuveiro tem de produzir calor, aproveitando para isso a energia elétrica que lhe é fornecida.

Indo aos conceitos de calor da física, vemos que a temperatura de um corpo consiste na medida da agitação de suas moléculas, ou seja, uma quantidade de energia que elas armazenam.

Assim, para esquentar ou esfriar temos de entregar energia ou remover energia de um corpo, aumentando ou diminuindo a agitação de suas moléculas.

Ocorre, entretanto, que na maioria dos casos precisamos manuear muita energia para isso.

Para aquecer 1 grama de água de 1 grau, ou seja, passar de 20 ou 21 graus centígrados, por exemplo, precisamos de 1 caloria.

Ora, 1 caloria equivale a 4,18 joules e para fornecer 1 joule por segundo precisamos de 4,18 W.

Em outras palavras, para aquecer 1 litro de água de 1 grau apenas, por exemplo, de 20 para 21º C, precisamos 1 000 calorias ou 4 180 W!

Se o aquecedor for de 100 W ele necessitará de 41 segundos para isso.

O mesmo vale para esfriar o corpo. Precisamos da mesma quantidade de energia para abaixar a temperatura de um corpo e os mesmos cálculos são válidos.

Para a física trabalhamos com calorias, mas existe uma unidade inglesa que é muito usada, principalmente o ar condicionado.

Trata-se da British Thermal Unit que abreviadamente significa BTU. Traya=se da energia necessária para elevar a temperatura de 1 libra de água de 1 grau Fahrenheit. Convertendo, podemos dizer que 1 BTU equivale a 1 055 joules.

É claro que essa ideia é válida para qualquer coisa que possa ser esquentada ou refrigerada.

Esfriar ou esquentar água não é diferente de esfriar ou esquentar ar. O que muda é que cada tipo de substância possui uma capacidade térmica, ou seja, uma propriedade própria que determina quantas calorias ela precisa para esquentar ou esfriar de 1 grau.

Para a água é 1 cal/g.°C, ou seja, precisamos de 1 caloria por grama para cada grau centígrado que desejamos variar a temperatura.

Para o ar, temos uma capacidade térmica diferente: 0,24 cal/g. °C .

Sim, mas quanto pesa o ar para podermos calcular a quantidade de calorias que precisamos para aquecê-lo. Um cálculo que pode ser encontrado nos livros de física e que não realizaremos aqui mostra que em condições normais de temperatura e pressão (CNTP) 1 metro cúbico de ar pesa 1,25 g.

Os cálculos que podem ser realizados por aqueles com bons conhecimentos de física levam então a um resultado final importante: precisamos de 1 BTU para aquecer ou esfriar 1,56 metros cúbicos de ar de 0,53 graus.

Levando tudo isso ao ar condicionado, verificamos que a capacidade de movimentar calor, ou seja esfriar um ambiente retirando calor dele e dissipando no ar ambiente exterior dependerá de muitos fatores.

Os fabricantes então levam em conta esses cálculos para determinar qual é quantidade de BTUs que o condicionador deve tirar de um ambiente por hora em função de sua área. No entanto, esses cálculo não é completo, mas sim aproximados, levando em conta alguns fatores básicos que devem ser comentados para uma eventual análise e alteração.

a) Região

No nosso país as diversas regiões têm climas diferentes. Assim, diferentemente do norte e nordeste em que o calor é intenso o ano todo, no sul e sudeste temos épocas de mais calor e épocas em que o ar condicionado é desnecessário. Mesmo nas épocas de calor mais intenso no sul, as noites podem ser bastante frescas. Tudo isso é levado em conta nas tabelas que são fornecidas pelos fabricantes.

b) Área do ambiente

Neste ponto, a maioria dos fabricantes fornece tabelas gerais em que se supõe a altura média dos cômodos que devem ser esfriados, não levando em conta que alguns ambientes são mais altos e outros mais baixos, o que pode alterar o volume.

Se o local em que você vai instalar seu ar condicionado tem uma altura acima do normal você deve compensar isso ao consultar a tabela, pois certamente o volume será maior.

c) Se toma sol pela manhã ou tarde

Esta é uma informação importante, pois o aquecimento do ambiente depende do tempo durante o qual ele recebe o sol diretamente e isso varia conforme os horários.

d) Existência de janelas

As janelas são importantes, pois permitem a passagem da radiação solar e com isso o aquecimento do ambiente. As tabelas fornecidas pelos fabricantes levam em conta esse fator.

e) Se o ambiente é comercial ou residencial

Os ambiente comerciais estão sujeitos a uma movimentação maior que implica em maior número de vezes em que as portas são abertas e fechadas e com isso o escape do ar resfriado, exigindo um funcionamento mais intenso do ar para fazer sua compensação.

f) Presença de equipamentos que geram calor

A presença de muitos equipamentos que geram calor num ambiente como computadores, eletroeletrônicos de boa potência significa uma quantidade maior de calor que está sendo gerada no ambiente e que precisa ser retirada.

g) Quanto se deseja de refrigeração

Este é um fator importante que precisa ser analisado pelo usuário. Existem pessoas que gostam de um ambiente muito frio enquanto que outras desejam apenas que ele fique agradável.

Assim, você precisa de um ar condicionado muito mais potente, e vai gastar muito mais energia se você deseja baixa a temperatura de 28º C para 18º C do que se deseja baixar de 28º C para 23 oC .

Abaixo, temos uma tabela obtida na internet que pode servir de orientação para se determinar a potencia ideal do ar condicionado para seu ambiente, em média. Dizemos em média, pois fatores como os analisados acima podem levar a mudanças.

Por exemplo, se você tem um dormitório de 20 m2 e pela tabela isso exige um ar condicionado de 12 000 BTUs, se nas suas condições você verifica que a variação de temperatura que você deseja é menor, o ambiente é para apenas duas pessoas e, além disso, ele pega pouco sol e tem poucas fugas, um tipo de 9 000 BTUs ou 10 000 BTUs pode atende-lo perfeitamente.

Uma tabela para orientação do consumidor:

Fonte: Cons

Finalmente o consumo

Os fabricantes de aparelhos de ar condicionados usam muitos recursos para fazer com que seus equipamentos consumo menos energia, sendo por isso mais eficiente.

O uso de algoritmos complexos que levam em conta o máximo de informações obtidas dos sensores e o uso de tecnologias como o controle de potência do compressor nos aparelhos tipos inverter, realmente permite maximizar a eficiência de um aparelho de ar condicionado.

Sensoriando a temperatura o sistema mantem a temperatura dentro da faixa desejada, alterando assim períodos de funcionamento e não funcionamento.

O consumo também dependerá do modo como você usa seu ar condicionado. Se houver escape de calor no ambiente como janelas com frestas, portas com fresta maior embaixo isso significa escape de calor.

Os aparelhos fornece a indicação de quanto gastam em média em kW por hora mês de funcionamento.

Por exemplo, um equipamento típico de bom consumo de 9 000 BTUs consome 17,1 kWh por hora de funcionamento por mês.

Se você o usar em média 5 horas por dia de funcionamento contínuo, terá 85,50 kWh por mês. Ao custo médio de R$ 0,50 por kWh seu gasto com esse equipamento será de R$ 42,25 aproximadamente.

Como Medir

Os equipamentos de ar condicionado normalmente, pelo consumo mais elevado são alimentados pela rede de 220 V. Com isso a corrente pode ser menor (não o consumo, que se mantém) e a espessura dos fios menor com menores perdas.

Um ar condicionado de 9 000 BTUs, por exemplo, tem uma corrente em funcionamento em baixa potência da ordem de 4,5 A. Em 220 V isso significa uma potência de 990 W, mas com o regime de funcionamento ela varia.

Você pode facilmente medir essa corrente com um amperímetro tipo alicate, conforme mostra a foto abaixo, em que medimos na entrada de força a corrente fornecida.

Basta separar os dois fios e envolver um deles para medir a corrente.

Conclusão

A maioria das tabelas que pode ser acessada na internet fornece dados que podem perfeitamente servir para o consumidor médio que deseja escolher um ar condicionado. No entanto, deve-se estar atento para as condições especiais que podem ocorrer.

Cálculos precisos podem ser feitos com base em conhecimentos de termodinâmica, mas certamente, como diziam meus professores desde o tempo de faculdade: na prática a teoria é outra.