Ambiente universitário em HVAC-R

A pesquisa universitária desempenha um papel significativos no avanço e inovação de tecnologias para HVAC-R, mas ainda falta investimentos por meio de parcerias entre universidades, indústrias e órgãos governamentais.

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As universidades desempenham um papel importante na inovação e desenvolvimento de tecnologias de HVAC-R. Através de cursos especializados, laboratórios bem equipados e projetos de pesquisa colaborativa, os estudantes são capacitados a contribuir para avanços significativos nesse campo, fundamental para o desenvolvimento de novas tecnologias, aprimoramento de sistemas existentes e melhoria da eficiência energética. Ela abrange diversas áreas, incluindo engenharia mecânica, engenharia civil, arquitetura, e ciência dos materiais.

“Quando os alunos participam de trabalhos de pesquisas, eles deixam de ver somente o processo operacional dos equipamentos e passam a perceber as questões que podem trazer gargalos aos sistemas completos. Também passam a perceber as diversas possibilidades de melhoria nos equipamentos e conseguem entender o porquê da técnica e dos componentes de uma máquina, podendo sugerir mudanças tanto na inclusão de novas peças, quanto na melhoria delas, além de pensarem no processo de gerenciamento do equipamento. A pesquisa abre os olhos e a criatividade para desenvolvimento de inovação e melhorias em diversas áreas” afirma Anna Cristina Dias, Prof. Dra. e diretora da FATEC Itaquera.

Ela aponta algumas áreas que merecem atenção no que tange as pesquisas acadêmicas, “A refrigeração e ar condicionado são áreas importantes devido as mudanças climáticas e o aquecimento global. Uma outra questão importante é o desenvolvimento de sistemas que tornem os equipamentos mais econômicos, além do trabalho de economia circular com os materiais descartados e os gases. A automação desses sistemas também é objeto de vários estudos; a área de ventilação também contribui para o conforto térmico e para a economia de energia, por isso é necessário pesquisas na área de dimensionamento de dutos, isolamento, limpeza e automação e controle dessas áreas; já na área comercial é importante a relação alimentos x conservação x eficiência energética.

Anna Cristina Dias, Prof. Dra. da FATEC Itaquera

A área comercial também precisa de um trabalho específico de PMOC. Os equipamentos são usados em grande quantidade e necessitam de entendimento de como usar melhor o equipamento e reduzir os custos de energia, bem como a pesquisa para reduzir o desperdício de alimentos, equipamentos mais seguros e automatizados. Os grandes data centers possuem equipamentos de grande porte que precisam consumir menos água e energia, por isso a importância de pesquisas no desenvolvimento de sensores, válvulas e sistemas mais eficientes. Também existe a necessidade de desenvolvimentos de metodologias de treinamentos e gestão mais eficiente desses equipamentos; e por fim e não menos importante, são as pesquisas na área de projeto, pois traz toda a estrutura de pesquisa, inovação e desenvolvimento. Nos projetos é possível identificar melhorias que o operacional não consegue ver. Provoca inovação na forma de criar produtos e na interdisciplinaridade existente”.

Atualmente, as pesquisas em HVAC-R nas universidades são diversificadas e focam em resolver problemas práticos e avançar o conhecimento técnico. As principais áreas de pesquisa incluem o desenvolvimento de tecnologias e métodos para reduzir o consumo de energia em sistemas HVAC-R, pesquisa de novos fluidos refrigerantes que sejam eficientes e tenham baixo potencial de aquecimento global, inovação em sistemas de controle para otimizar o desempenho e a eficiência dos sistemas e a integração de tecnologias sustentáveis e renováveis em HVAC-R.

Alberto Hernandez Neto, Prof. Dr. da POLI-USP

“Considero como promissoras pesquisas acadêmicas que envolvem controles inteligentes que otimizem o uso de sistemas HVAC-R com base em dados de ocupação, clima e outras variáveis, sistemas de refrigeração que utilizem fluidos refrigerantes de baixo impacto ambiental e que sejam mais eficientes em termos de consumo energético como o uso de geotermia e superfícies termicamente ativas, e pesquisa de novas tecnologias de filtragem e purificação do ar para melhorar a qualidade do ar interior em ambientes residenciais, comerciais e industriais. Baseado nesses dados, os futuros profissionais do mercado, a partir de pesquisas, os alunos desenvolvem habilidades práticas e teóricas, o aprimoramento de competências transversais (resolução de problemas, trabalho em equipe, gestão de projetos), além de contribuir para a inovação, criatividade, criar conexão com o mercado de trabalho e na formação de líderes e especialistas, o que se traduz em estímulo ao aprendizado contínuo”, enfatiza o Prof. Dr. Alberto Hernandez Neto, da POLI-USP.

Estrutura para estudos e pesquisas em HVAC-R

A estrutura acadêmica e as pesquisas no campo de HVAC-R para o desenvolvimento de soluções tecnológicas avançadas e sustentáveis necessitam de uma sólida formação teórica, experiência prática em laboratórios e projetos de pesquisa inovadores para enfrentar os desafios e aproveitar as oportunidades no setor. As colaborações entre universidades e a indústria são fundamentais para a transferência de tecnologia e a implementação de inovações no mercado. Porém, ainda faltam investimentos através de parcerias no tripé universidade, indústria e órgãos governamentais.

“A universidade prove o espaço físico e respectiva infraestrutura para o desenvolvimento das pesquisas. O financiamento das pesquisas vem geralmente de órgãos de fomento como a FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), o CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), entre outros, que fornece fundos para compra de equipamentos, retrofit de instalações e bolsas de estudo. Aqui na POLI-USP, por exemplo, os alunos de graduação podem participar dos projetos por meio de bolsas de iniciação científica ou desenvolvendo os trabalhos de conclusão de cursos. Na pós-graduação, os alunos podem desenvolver as suas teses e dissertações com o apoio da infraestrutura adequada. Mas ainda estamos longe de um panorama ideal”, informa Hernandez.

Atualmente, está sendo desenvolvida pesquisa sobre diferentes configurações de sistema de resfriamento geotérmico pela Escola Politécnica da USP, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de Leeds (Inglaterra) e Universidade de Dundee (Escócia). Nesse projeto, estão sendo testadas diferentes configurações de sistemas de resfriamento geotérmico para avaliar a eficiência destas configurações para aplicações de sistema de climatização em edifícios comerciais e residenciais no Brasil e no Reino Unido. A equipe do projeto é formada por cinco professores, dois mestrandos, dois doutorandos e dois bolsistas de iniciação científica.

Na opinião de Anna Cristina, o suporte da FATEC para estudos e pesquisas em HVAC-R ainda é insuficiente: “Trabalha-se nas áreas térmicas, mas as especificidades não são vistas. Tanto é que, só engenharia mecânica se preocupa com as pesquisas em HVAC-R. Mas essa é uma área multidisciplinar que precisaria de eletricidade, automação, eletrônica, fabricação, soldagem, projeto, alimentos, arquitetos, ambientalistas, sanitaristas, produção e outras áreas que fazem como que a área seja mais completa e ofereça soluções mais eficientes para as pessoas e para o meio ambiente. A UNICAMP, por exemplo, tem algumas pesquisas na área térmica e de alimentos; a USP tem algumas pesquisas na área térmica, eficiência energética, uso da água, conforto térmico; porém faltam professores nessa área que conheçam além da mecânica. É necessário envolver outras áreas para trabalhar novas pesquisas. Acho que as empresas poderiam usar a Lei do Bem (concessão de incentivos fiscais às pessoas jurídicas que realizarem pesquisa e desenvolvimento de inovação tecnológica) para trabalhar junto as Universidades, SENAI e FATEC. Assim, seria possível ter mestrado e doutorado para pesquisarem problemas específicos e desenvolvimento de inovações. As pós-graduações são importantes para desenvolver pessoas que possuam outra graduação e não conheçam a área da forma necessária. A interrelação entre os laboratórios que já existem é importante, pois é possível gastar menos e desenvolver treinamentos de uma forma mais integrada. Acho que temos alguns lugares que possuem bons laboratórios, mas eles são subutilizados. Poderia haver programas com uma integração maior desses laboratórios. A Lei do Bem é uma lei pouco usada pelas empresas que atuam no mercado nacional e poderiam ser melhores”, destaca Anna.

Ela cita a pesquisa desenvolvida sobre o controle do ar condicionado através de voz. O objetivo era otimizar o uso do aparelho de uma forma automatizada: “Existem muitos profissionais que apresentam propostas interessantes em congressos como no CONBRAVA (Congresso Brasileiro de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento) e que estão em várias regiões do país. Interessante é identificar esses locais e não os perder de vista. Importante a integração entre as empresas e a universidades em diversas atividades. Os Estados Unidos, Alemanha e outros países fazem isso e conseguem ter bons resultados. Outro exemplo muito interessante é a China. Eles têm investido pesado em educação e pesquisas aplicadas. Acho que dessa forma é possível ter uma melhoria do uso dos recursos e de pessoas que precisariam ser treinadas pelas empresas”, conclui.

Exemplo de caso

Em 2019, a POLI-USP anunciou a construção do CICS Living Lab, o edifício-laboratório do Centro de Inovação em Construção Sustentável, sediado no Campus da Cidade Universitária, com investimento total de cerca de R$ 3 milhões para os próximos cinco anos. Um dos estudos desenvolvidos é sobre o aproveitamento da energia térmica presente no subsolo para climatizar ambientes com potencial de reduzir significativamente os gastos com o uso de sistemas de ar-condicionado em edifícios comerciais, apartamentos e residências. O CICS Living Lab tem como objetivo acelerar a inovação e a sustentabilidade da construção, reunindo academia, empresas, entidades governamentais e sociedade civil, em uma iniciativa inovadora. Na área científica, o centro reúne pesquisadores da Poli, Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Instituto de Energia e Ambiente (IEE), Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA), Instituto de Arquitetura e Urbanismo (IAU) e Laboratório de Eficiência Energética em Edifícios da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e será o único no país projetado, construído e operado para demonstrar e testar, em condições reais de uso, as soluções inovadoras necessárias para superar os desafios ambientais. O edifício deverá incorporar uma série de soluções para uso sustentável da água, geração descentralizada de energias renováveis, internet das coisas (IoT), novos materiais, componentes e soluções construtivas industrializadas e ecoeficientes. Os resultados serão medidos e avaliados tanto em termos de bem-estar dos usuários quanto por meio de modernos conceitos de ecologia da indústria e economia circular. Para tanto, usuários e os sistemas serão monitorados de forma constante, gerando um fluxo de dados para fomentar pesquisa. O desempenho dessa tecnologia geotérmica nas condições de clima e solo foi avaliado na tese de doutorado da pesquisadora Thaise Morais, da Escola de Engenharia de São Carlos-USP por meio de um projeto apoiado pela FAPESP e coordenado pela professora Cristina de Hollanda Cavalcanti Tsuha. Com previsão para ser inaugurado em 2023, as obras ainda não têm data para conclusão, pois foram interrompidas na pandemia.