Estudo de sistemas de vedação aerodinâmica do tipo cortina de ar - Neto, Luís Paulo Coelho (2011)
Resumo: Nos domínios comercial e industrial são frequentes as situações em que há necessidade de reduzir ou controlar as trocas de calor e de massa entre um espaço interior com atmosfera controlada – onde os parâmetros ambientais tais como temperatura, humidade, concentração de poluentes, etc. sejam mantidos em níveis compatíveis com a actividade aí exercida – e o ambiente exterior, exigindo-se, simultaneamente, facilidade de circulação de pessoas e/ou equipamentos. Em termos práticos, o confinamento de ambientes específicos é normalmente conseguido com a utilização de barreiras aerodinâmicas – habitualmente designadas por cortinas de ar – constituídas por um ou vários jactos de ar. A cada vez maior apetência da sociedade contemporânea por ambientes que possam proporcionar condições confortáveis (térmicas ou outras) aos seus utentes, conjugadas com as também prementes necessidades de optimização dos consumos energéticos, têm vindo a criar um vasto conjunto de situações em que se justifica a instalação deste tipo de aparelhos. Neste trabalho apresenta-se o estudo experimental da influência de diversos parâmetros geométricos e dinâmicos sobre o desempenho de um aparelho de cortina de ar instalado por cima duma porta de comunicação entre duas salas contíguas, de igual dimensão, mantidas a temperaturas diferentes. Com esta configuração pretende-se simular a situação típica de vedação de um espaço comercial ou habitacional climatizado, no qual se pretendem manter condições de conforto térmico, relativamente a um outro ambiente (interior ou exterior) que poderá estar mais quente ou mais frio. Os ensaios foram realizados numa instalação experimental, à escala real, projectada e construída para o efeito e de entre os parâmetros geométricos e dinâmicos estudados encontram-se a altura da porta a vedar, a distância (em relação ao chão) a que se encontra instalado o aparelho de cortina de ar, a diferença de temperatura imposta às salas bem como a velocidade e o ângulo inicial do jacto. Em todos os ensaios realizados foi determinada a eficiência de vedação proporcionada pelo aparelho de cortina de ar através de uma técnica de gases traçadores. Para algumas das configurações estudadas foram também efectuados mapeamentos do escoamento em termos de velocidade e de temperatura do ar, quer na vizinhança da porta a vedar, quer noutras zonas consideradas de interesse, utilizando-se para esse efeito um conjunto de dezasseis termo-anemómetros de baixa velocidade. Alguns desses termo-anemómetros serviram igualmente para detectar a localização do ponto de impacto do jacto de ar no solo. Num conjunto mais restrito das configurações estudadas foi utilizada uma câmara termográfica de infravermelhos para efectuar visualizações do comportamento do jacto gerado pela cortina bem como do movimento das massas de ar entre as duas salas. Através dos resultados obtidos pode concluir-se que o conjunto dos métodos experimentais desenvolvidos no presente estudo permitem avaliar, de forma clara, o desempenho real de vedação aerodinâmica das cortinas de ar. Através da sua aplicação foi possível obter um conhecimento aprofundado dos campos do escoamento e da temperatura, o que se veio a revelar útil para uma boa compreensão dos fenómenos convectivos em jogo. O subsequente estudo paramétrico detalhado veio demonstrar que, para um mesmo aparelho de cortina de ar, a eficiência de vedação pode ser maximizada se for encontrada a relação óptima entre a velocidade do ar à saída da cortina e a diferença entre as temperaturas dos compartimentos a vedar. Para a selecção e a instalação destes equipamentos é também importante o conhecimento detalhado da influência dos parâmetros geométricos, nomeadamente a altura de montagem da cortina e a inclinação inicial do jacto. Outro aspecto que foi objecto de análise no presente trabalho (e que até à data não tinha sido estudado) tem a ver com as perturbações produzidas pela passagem de pessoas e/ou objectos pela porta que se pretendia vedar. A utilização de um manequim de montra acoplado a um sistema de movimentação contínuo permitiu quantificar a perda de eficiência deste tipo de sistemas quando a zona de acção dos jactos é atravessada com alguma frequência por pessoas.