NOTAS CONCLUSIVAS

Neste capítulo foi efectuada uma breve revisão bibliográfica dos trabalhos de investigação que, ao longo dos últimos 40 anos, incidiram sobre a questão da vedação aerodinâmica por cortina de ar para confinamento térmico de espaços climatizados e/ou refrigerados.

Embora seja escassa a informação técnica detalhada sobre as características e comportamento específico das cortinas de ar de jacto plano, vertical, descendente e não recirculado que se pretendem estudar, tanto quanto foi possível apurar, existem alguns parâmetros comuns que devem ser tidos em conta aquando da concepção e/ou instalação deste tipo de aparelho.

O primeiro (e quiçá o mais importante) destes parâmetros é a velocidade inicial, U0, a impor

ao jacto. A sua escolha deve ser criteriosa, devendo ter-se em consideração quer a altura da porta a vedar, H, quer a diferença de temperatura entre compartimentos, ∆T, de modo a conciliar o ténue equilíbrio entre a quantidade de movimento que é necessário imprimir ao jacto de ar e as forças transversais que se pretendem neutralizar com a sua aplicação. Se, por um lado, há que impor uma quantidade de movimento mínima que garanta a continuidade do jacto de ar até ao solo, evitando a ocorrência da sua prematura deflexão e da consequente falha do efeito de vedação, também é sabido que uma velocidade de descarga muito alta resultará uma mistura excessiva do jacto com o ar exterior, implicando, desnecessariamente, trocas de calor demasiado elevadas através da cortina. É entre estes dois extremos que se situa

2.64 uma das premissas do bom dimensionamento de uma cortina de ar: encontrar a velocidade óptima do jacto de ar que minimize as trocas de calor através da porta que se está a tentar vedar. Outra das premissas tem a ver com a estabilidade da própria cortina, uma vez que também há que assegurar (ainda que há custa de um ligeiro decréscimo da eficiência da vedação) que a cortina de ar não fique permanentemente perturbada por súbitas variações da pressão reinante no interior do edifício ou pelas inevitáveis passagens de pessoas pela porta. Se juntarmos a tudo isto o facto da eficiência óptima de uma cortina de ar só ocorrer numa gama relativamente limitada de velocidades do jacto, fica-se com uma ideia clara da importância crucial de se efectuar uma afinação da velocidade do jacto em cada instalação. O segundo parâmetro que ressalta da revisão bibliográfica efectuada é o ângulo de descarga do jacto, α0. É do consenso geral que existem menos probabilidades da cortina de ar quebrar o

contacto com o chão se o bocal de descarga estiver dirigido para o lado oposto da aspiração, segundo um ângulo de 15º a 30º com a vertical. Se por um lado a influência de α0 parece ser

mais notória quando a cortina de ar se encontra a funcionar com taxas de transferência de calor mínimas, também parece razoável aceitar que a imposição de ângulos de descarga exageradamente elevados leve a que o jacto de ar seja atirado para longe do plano da ombreira da porta, deixando-a desprotegida.

O terceiro parâmetro a ter em conta é a espessura inicial do jacto plano que constitui a cortina de ar. São vários os trabalhos em que se tenta relacionar a taxa de transferência de calor através da cortina com a relação H/b0 entre a altura da porta e a espessura do bocal de

descarga. Embora os valores utilizados pelos investigadores sejam muito diferentes entre si, de um modo geral todos acabam por recomendar a utilização de cortinas de ar “espessas” em vez de cortinas de ar “finas” quando se pretendem obter menores transferências de energia. Não tão unânime é a influência da intensidade de turbulência inicial do jacto de ar, IT, sobre o desempenho da cortina de ar. Enquanto alguns investigadores aconselham que, de forma a minimizar a taxa de transferência de calor através da cortina, a intensidade de turbulência à saída do bocal de descarga seja mantida tão baixa quanto possível, outros investigadores concluem que aquele parâmetro tem apenas uma influência moderada sobre a potência térmica transferida. De qualquer modo pode-se genericamente afirmar que, a um aumento da intensidade de turbulência inicial, corresponde um aumento da taxa de energia sensível

2.65 transferida. Em todo o caso, há que ter em conta que, embora seja possível reduzir a intensidade de turbulência inicial a valores iguais ou inferiores a 1% (normalmente apenas para a realização de ensaios em condições de funcionamento muito bem controladas), os custos de fabrico mais elevados não possibilitam a obtenção de intensidades de turbulência tão baixas nos bocais de descarga das cortinas de ar fabricadas em série. Esta limitação torna- se um pouco mais severa na medida em que se acabou de verificar que alguns dos modelos matemáticos anteriormente apresentados foram desenvolvidos no pressuposto da existência de uma intensidade de turbulência inicial do jacto de ar inferior a 1%.

Embora se saiba que uma cortina de ar nunca consegue impedir completamente as perdas de calor (e de massa) que ocorrem através de uma porta, ao longo desta revisão bibliográfica pôde verificar-se que a utilização deste tipo de aparelhopode reduzir significativamente essas perdas em relação a uma porta que se encontre aberta e desprotegida. Como esta configuração (porta aberta e desprotegida) constitui o caso de referência para todas as demais configurações que se queiram analisar, ao longo dos últimos 40 anos ela tem sido alvo das mais diversas investigações. Actualmente parece ser consensual que o modelo analítico proposto, em 1975, por Gosney e Olama, é o que exibe a melhor capacidade de predição dos caudais volúmicos e mássicos de ar em trânsito através de uma porta sujeita aquelas condições. Embora, a partir daqui, seja relativamente fácil determinar as trocas de energia sensível e latente que ocorrem através de uma porta aberta e desprotegida, alguns investigadores restringem a sua análise apenas à parte de calor sensível.

Do ponto de vista experimental, a determinação do caudal do escoamento em trânsito através de uma porta aberta e desprotegida pode ser conseguida através do levantamento do perfil vertical de velocidades do ar, efectuado num plano próximo da ombreira dessa porta. Fragmentando o perfil de velocidades em duas partes, consoante os dados tenham sido recolhidos acima ou abaixo do nível neutro, e integrando cada uma delas, podem avaliar-se os caudais volúmicos dos escoamentos de saída e de entrada. Caso se esteja na presença de um compartimento com uma envolvente exterior relativamente impermeável, não sujeito a acções externas ou internas consideráveis, tais como as decorrentes do vento ou da ventilação mecânica, pode razoavelmente admitir-se que o nível neutro se situa muito próximo da meia altura da porta que se está a estudar.

2.66 Em alternativa à utilização da metodologia anteriormente descrita, de realização complexa e demorada, pode recorrer-se aos métodos que envolvem a utilização de gases traçadores (CO2 ou SF6, na maior parte das vezes), os quais, para além da sua menor complexidade e mais rápida execução, permitem fazer a comparação das trocas gasosas ocorridas através de uma porta, com e sem funcionamento da cortina. É, aliás, em função do nível de redução dessas trocas gasosas que se avalia o nível de eficácia da vedação (εv) das cortinas testadas.

Do ponto de vista financeiro, a poupança conseguida com a utilização de um aparelho de cortina de ar pode ser convenientemente avaliada através do conhecimento da energia transferida através da porta em ambas as situações (situação de referência com a cortina de ar desligada e situação de estudo com a porta protegida pelo aparelho), do nível de desempenho da unidade de condicionamento do ambiente interior que se pretende preservar e do custo unitário da energia consumida para esse fim, dos custos relacionados com a aquisição, instalação e funcionamento do próprio aparelho de cortina de ar, bem como do número de horas de funcionamento da instalação.

Duas chamadas de atenção, antes de terminar.

A primeira para frisar que as expressões deduzidas por alguns dos investigadores (em Gosney e Olama, nomeadamente) só são válidas para portas que se mantêm abertas durante tempo suficiente para se estabelecer um regime de escoamento aproximadamente permanente, havendo que proceder com cuidado no caso de se quererem avaliar situações em que essas condições não estejam reunidas.

A segunda para advertir para o facto de alguns valores apresentados nesta revisão bibliográfica corresponderem a perdas mássicas e/ou térmicas determinadas em condições laboratoriais bem definidas, sendo, por isso, inferiores às verificadas em condições de funcionamento reais. Para além da influência (negativa, na maior parte das vezes) exercida pelos factores internos e externos descritos anteriormente (vento, pressão, etc.), deveria igualmente ser avaliada a perturbação resultante da inevitável passagem de pessoas e/ou objectos pela porta.

Capítulo 3 – Instalação Experimental