Quando se fala em eficiência energética no lar, tende-se a prestar atenção a parâmetros que não levam em conta o nível de qualidade do ar interior, um elemento essencial para a saúde das pessoas. Conseguir um nível de umidade ideal em casa desempenha um papel muito importante para manter níveis ótimos de qualidade do ar interior, o que repercute diretamente no nosso bem-estar diário e na conservação adequada da moradia.

O que é a umidade ambiental?

A umidade ambiental refere-se à presença de vapor de água no ar. Este é um dos parâmetros fundamentais para determinar a qualidade do ambiente interior nos edifícios. Podemos medi-la como umidade absoluta (quantidade real de vapor de água no ar) ou, mais comumente, como umidade relativa, que expressa a porcentagem de saturação do ar com vapor de água em relação à quantidade máxima que poderia conter a uma temperatura determinada.Em nossos lares, a umidade ambiental pode ser afetada por múltiplos fatores como a respiração e transpiração dos ocupantes, o preparo de alimentos, o uso do chuveiro, a secagem de roupas em ambientes internos e, inclusive, as próprias características construtivas do edifício. Um controle adequado deste parâmetro é essencial tanto para o nosso conforto quanto para a salubridade do espaço.

Qual é a umidade ideal em casa?

Para estabelecer condições ótimas de conforto dentro da moradia, não se leva em conta apenas a umidade relativa, mas também a temperatura seca do ar, a temperatura radiante média dos fechamentos do recinto e a velocidade média do ar. Inclusive, são avaliadas a atividade metabólica e o grau de vestimenta das pessoas que se encontram dentro do cômodo.

As condições interiores ótimas dos edifícios variam da estação de inverno para o verão. Segundo os parâmetros estabelecidos no RITE (Regulamento de Instalações Térmicas em Edifícios), a umidade ótima em casa deve situar-se:

• No inverno: entre 40% e 50% de umidade relativa, com temperaturas de 21-23°C
• No verão: entre 45% e 60% de umidade relativa, com temperaturas de 23-25°C

Manter esses níveis de umidade ideal em casa não apenas proporciona uma sensação de conforto, mas também previne problemas de saúde respiratória e evita danos estruturais como o aparecimento de mofo, deterioração de materiais e problemas de condensação em paredes e janelas.

Como identificar problemas de umidade no lar

Existem sinais claros que indicam níveis inadequados de umidade em casa:

• Umidade excessiva: condensação em janelas e superfícies frias, manchas de umidade em paredes ou tetos, aparecimento de mofo, cheiro de umidade, sensação de ambiente pesado e dificuldade para respirar.
• Ambiente muito seco: pele e lábios secos, irritação ocular, problemas respiratórios, aumento da eletricidade estática, rachaduras em móveis de madeira e parquet.

Como medir a umidade do ar

Para medir com precisão a umidade do ar, são utilizados higrômetros, equipamentos que, nas últimas décadas, evoluíram consideravelmente, a ponto de terem atualmente um tamanho similar ao de uma memória USB e serem totalmente digitalizados. Esse desenvolvimento tecnológico reflete a crescente importância do controle da umidade em nosso ambiente diário.

Os higrômetros mais modernos não apenas medem a temperatura e a umidade relativa (com data e horários de registros), mas também calculam parâmetros complementares como o ponto de orvalho. Muitos modelos permitem até 17.000 registros, armazenando informações suficientes para fazer um acompanhamento contínuo de um cômodo específico durante um longo período de tempo.

A localização correta do higrômetro é importante: deve ser colocado longe de fontes de calor, frio ou umidade direta, e preferencialmente na altura da respiração dos ocupantes, para obter medições representativas do ambiente que realmente experimentamos.

Soluções práticas para regular a umidade em casa

Existem diversas estratégias para manter a umidade em níveis ótimos, embora nem todas ofereçam a mesma eficácia. Analisemos as principais opções disponíveis, começando pela mais tradicional, mas menos efetiva.

Ventilação natural: uma opção insuficiente

Embora abrir as janelas para ventilar a casa tenha sido tradicionalmente a forma mais comum de renovar o ar, a ventilação natural é claramente insuficiente para manter uma umidade adequada em casa de forma constante. Isso se deve a vários fatores:

• Depende completamente das condições meteorológicas externas
• É difícil de controlar e regular segundo as necessidades específicas
• É ineficaz em edifícios modernos com alta estanqueidade
• Representa uma importante perda energética, especialmente no inverno e verão
• Não garante uma renovação homogênea do ar em todos os cômodos

Por essas razões, para conseguir e manter uma umidade relativa ideal, é necessário implementar sistemas mais eficientes e controláveis.

Sistemas inteligentes de ventilação e sua influência na umidade relativa ideal

A ventilação está estreitamente relacionada com o nível de umidade dentro de casa, o que repercute no consumo de energia necessário para manter um ambiente confortável e saudável nos diferentes cômodos do lar.

Instalar um sistema inteligente de ventilação ajuda a evitar concentrações elevadas de umidade graças à sua extração de zonas úmidas como banheiros ou cozinha, mantendo assim o ar interior dentro de níveis adequados de umidade.

Uma ventilação insuficiente pode trazer problemas de saúde para os habitantes desse espaço, pois pode levar a porcentagens elevadas de umidade e favorecer a concentração de diferentes elementos poluentes. Por exemplo, uma alta porcentagem de umidade provoca um aumento da presença de mofo, o que aumenta consideravelmente o risco de infecções respiratórias.

Vantagens de instalar um sistema inteligente de ventilação

Os principais benefícios de instalar um sistema inteligente de ventilação são:

• Economia energética: Redução significativa nos custos de climatização
• Menor demanda energética do lar graças à recuperação de calor
• Melhora dos níveis de conforto térmico durante todo o ano
• Controle efetivo da qualidade do ar interior por meio de sensores
• Manutenção automática de níveis de umidade ideais
• Prevenção de problemas de saúde relacionados à umidade inadequada
• Proteção da estrutura e elementos da moradia contra condensações

A Demanda Controlada de Ventilação (DCV) controla de forma automática a quantidade e qualidade do ar do interior da moradia. Esses sistemas introduzem um volume de ar variável no edifício, o que permite maximizar o conforto da casa, ao mesmo tempo em que se faz um uso da energia mais eficiente. Isso se traduz em que a Demanda Controlada de Ventilação representa uma economia energética média de 40%.

Esses sistemas constituem a melhor solução técnica atual para garantir uma ventilação correta e evitar muitos problemas vinculados à má qualidade do ar, como a proliferação de bactérias, ácaros da poeira, fungos e umidades.

Os requisitos do RITE são determinantes na regulação da umidade ideal de uma casa e da salubridade em geral. Isso ocorre porque não levam em conta apenas a sensação de conforto dos usuários e habitantes, mas também zelam pela saúde deles: o dado de umidade relativa máxima anteriormente citado de 60% é o máximo a que se deveria chegar se quisermos evitar condensações que levam ao aparecimento de mofo e microrganismos prejudiciais à saúde.

Uma vez que cada tipo e tamanho de ventilador tem características diferentes, curvas de desempenho dos ventiladores devem ser desenvolvidas por seus fabricantes.

Uma curva de desempenho de um ventilador é uma representação gráfica de seu desempenho. Esta curva normalmente cobre todo o intervalo desde a descarga livre (sem obstruções ao fluxo) até vazão zero (um sistema totalmente vedado sem nenhum fluxo de ar).

Uma ou mais das seguintes características podem ser representadas graficamente em função da vazão (Q).

A densidade do gás (r), o tamanho do ventilador e a rotação (N) são geralmente constantes durante toda a curva e devem ser expressados.

Uma curva típica de desempenho de um ventilador encontra-se na Fig. 1.

CURVA DE RESISTÊNCIA DO SISTEMA

A resistência do sistema é a soma total de todas as perdas de pressão através dos filtros, serpentinas, dampers e dutos. A curva de resistência do sistema (Fig. 2) é simplesmente uma representação gráfica da pressão exigida para mover o ar pelo sistema.

Para sistemas fixos, ou seja, sem nenhuma alteração nas regulagens dos dampers, etc., a resistência do sistema varia conforme o quadrado do volume de ar (Q). A curva de resistência para qualquer sistema é representada por uma curva simples. Por exemplo, considere um sistema trabalhando com 1.000 m3/h com uma resistência total de 100 Pa.

Se Q for duplicado, a resistência aumentará para 400 Pa, conforme mostrado pelo quadrado do valor da razão dada na Fig. 2. Esta curva modifica-se, no entanto, a medida em que os filtros sobrecarregam-se de sujeira, as serpentinas começam a condensar umidade, ou quando os dampers de saída têm a sua posição alterada.

Ponto de Operação
O ponto de operação (Fig.3) no qual o ventilador e o sistema irão funcionar é determinado pela intersecção da curva de resistência do sistema e a curva de desempenho do ventilador. Observe que todo ventilador opera apenas ao longo da sua curva de desempenho. Se a resistência do sistema projetada não for a mesma que a resistência no sistema instalado, o ponto de operação irá mudar e os valores de pressão estática e vazão não serão iguais ao calculado.

Observe na Fig. 4 que o sistema real tem uma perda de pressão maior do que a prevista no projeto. Portanto, o volume de ar é reduzido e a pressão estática é aumentada.

O formato da curva de potência resultaria tipicamente em uma redução da potência absorvida. Tipicamente, a RPM seria então aumentada e mais potência seria necessária para atingir a vazão desejada. Em muitos casos onde há uma diferença entre a capacidade do ventilador calculada e a real, isto deve-se a uma mudança na resistência do sistema, e não a falhas do ventilador ou do motor. Freqüentemente erra-se ao tomar a leitura da pressão estática do ventilador e concluir que, se estiver abaixo ou acima das exigências do projeto, a vazão também está abaixo ou acima das exigências do projeto. A Fig. 4 mostra porque esta conclusão é completamente inválida.

INSTABILIDADE DO SISTEMA,
INSTABILIDADE DO VENTILADOR E PARALELISMO

Os três principais motivos para um fluxo de ar instável em um sistema de ventilação são (1)
Instabilidade do Sistema, (2) Instabilidade do Ventilador e (3) Paralelismo.

Instabilidade do Sistema

A instabilidade do sistema ocorre quando as curvasda resistência do sistema e do desempenho do ventilador não se cruzam num ponto único, mas, ao contrário, sobre um intervalo de vazões e pressões.
Esta situação não ocorre com ventiladores com pás voltadas para trás (Limit load), aerofólio e radiais.
Entretanto, esta situação pode ocorrer com um ventilador centrífugo com pás curvadas para a frente
(Sirocco) quando estiver operando conformerepresentado na Fig. 1.

Nesta situação, uma vez que a curva do ventilador e acurva do sistema estão quase paralelas, o ponto de operação pode estar num intervalo de vazões e pressões estáticas. Isto resultará em uma operação
instável conhecida como instabilidade do sistema, pulsação ou bombeamento.
A instabilidade do sistema não deve ser confundida com “paralelismo”, o que somente pode ocorrer
quando dois ventiladores forem instalados em paralelo.

Instabilidade do Ventilador

A instabilidade do ventilador é diferente da instabilidade do sistema; elas podem ou não ocorrer ao mesmo tempo (Fig. 2).

Para qualquer ventilador, o ponto de pressão mínima ocorre no centro de rotação do rotor e a pressão máxima ocorre na descarga do rotor. Se o rotor não estivesse girando e esta pressão diferencial existisse, o fluxo seria do ponto de mais alta pressão até o ponto de mais baixa pressão. Isto é o oposto da direção que o ar normalmente flui pelo ventilador. A única coisa que mantém o ar movendo-se na direção apropriada é o giro das pás.

Uma perda de sustentação aerodinâmica (stall) ocorrerá, a menos que haja ar suficiente entrando no rotor do ventilador para preencher completamente o espaço entre as pás.

Isto aparece na Fig. 3 como flutuação no volume de ar e na pressão. Esta instabilidade pode ser ouvida e sentida, e ocorre em quase todos os tipos de ventiladores, em maior ou menor grau, quando a pressão estática máxima (vazão nula) for atingida. O ventilador de pás radiais é uma exceção notável. Enquanto a magnitude da instabilidade varia para tipos diferentes de ventiladores, (sendo maior para ventilador de aerofólio e menor para ventilador de pás curvadas para frente), a flutuação da pressão próxima à máxima (vazão nula) poderá ser na ordem de 10%.

Por exemplo, um ventilador com instabilidade, desenvolvendo cerca de 600 Pa de pressão estática total poderá ter flutuação de pressão de 60 Pa. Isto explica porque um ventilador grande com instabilidade é intolerável. As paredes da sala do equipamento podem chegar a partir-se com a vibração dos dutos conectados a um ventilador com instabilidade.

A seleção do ponto de operação não deve ser feita à esquerda do “ponto de instabilidade” na curva do ventilador.
Este ponto, o qual define uma curva de sistema quando todas as velocidades do ventilador são consideradas, varia para diferentes instalações do ventilador. Por exemplo, uma operação estável pode ser obtida muito além à esquerda da curva quando o ventilador é instalado em uma situação ideal
de laboratório. Obviamente, estas condições são raramente encontradas em aplicações de campo. Conseqüentemente, a maioria dos fabricantes não catalogam intervalos de operação ao longo de toda a curva até a linha de instabilidade.
Entretanto, uma vez que o ponto de corte da curva do catálogo é basicamente um julgamento de engenharia, dados do desempenho de catálogo conservativos fornecerão intervalos de operação, os quais permitirão uma operação estável, com qualquer projeto de sistema de dutos razoável, no funcionamento em campo.

Paralelismo

A terceira causa para uma operação instável é o paralelismo, (Fig. 4), que pode ocorrer apenas em uma instalação com múltiplos ventiladores conectada ou com uma aspiração comum ou com uma descarga comum, ou ambas no mesmo sistema, particularmente quando um grande volume de ar deve ser movido. Neste caso, a curva combinada de vazão-pressão é obtida acrescentando-se a capacidade de
fluxo de ar de cada ventilador à mesma pressão. (Fig. 5).

O desempenho total de múltiplos ventiladores será menor que a soma teórica se as condições de aspiração forem restritas ou o fluxo de ar na aspiração não for uniforme em linha reta (não turbulento).

Alguns ventiladores possuem um aclive “positivo” na curva pressão-volume de ar à esquerda do ponto do pico de pressão. Se os ventiladores operando em paralelo forem selecionados na região deste aclive “positivo”, isso poderá resultar em uma operação instável .

A curva fechada em loop à esquerda do ponto de pico de pressão é o resultado da plotagem de todas as combinações possíveis do volume de ar em cada pressão. Se a curva do sistema interseccionar a curva combinada de volume de vazão na área compreendida pelo loop, é possível haver mais de um ponto de operação. Isto pode fazer com que um dos ventiladores utilize mais ar e pode causar uma sobrecarga do motor se os ventiladores forem acionados individualmente. Esta condição desequilibrada de fluxo tende a se reverter alternadamente, e o resultado é que os ventiladores irão carregar-se e descarregar-se intermitentemente. Esta “pulsação” freqüentemente gera ruído e vibração e pode causar dano aos ventiladores, ao funcionamento do sistema de dutos ou aos motores.

Isto requer a instalação de dampers de vazão na voluta (Fig. 6). Eles servem para mudar o formato da voluta do ventilador e, portanto, para cada posição do damper, há uma curva de desempenho diferente correspondente.

A curva do ventilador resultante de várias posições dos dampers de vazão encontra-se representada na Fig. 6. O objetivo é mudar a curva suficientemente de modo que o conjunto forneça uma operação estável. Sendo o desempenho levemente reduzido, o aumento correspondente em RPM deve ser tal a atingir as condições especificadas. Entretanto, isso raramente é feito, uma vez que a diferença é tipicamente negligenciável.

(Ver Fig. 5, pág. 4) Para corrigir o problema, o damper de volume da voluta é meramente empurrado para baixo em ambos os ventiladores até que a pressão estática e a pulsação do nível de ruído desapareçam.

Geralmente, são deixados nesta posição permanentemente. A curva gerada pelo damper neste ponto tem um formato tal que a soma das curvas de desempenho interseccione a curva do sistema em apenas um ponto.

Os ventiladores operados em paralelo devem ser do mesmo tipo, tamanho e velocidade de rotação. Caso contrário, poderão resultar complicações indesejáveis de desempenho. É altamente indicado que as recomendações do fabricante do ventilador sejam seguidas ao considerar-se o uso de ventiladores em paralelo.

O uso dos ventiladores axiais em paralelo apresenta problema potencial de ruído a menos que medidas especiais sejam tomadas no momento do projeto; o acréscimo de controle de ruído normalmente não é possível.

Um problema de ruído freqüentemente encontrado em ventiladores operando em paralelo é o batimento. Isso é causado por uma leve diferença na velocidade de rotação de dois ventiladores teoricamente idênticos. O ruído de batimento de baixa freqüência resultante pode ser muito desagradável e difícil de ser eliminado. O problema pode ser comparado ao efeito estroboscópico de uma lâmpada fluorescente iluminando um rotor com uma leve diferença entre as freqüências de rotação do rotor e o fornecimento energia da lâmpada.