Cortinas de ar: Tecnologia

Já se sabe que quando existe uma porta abertas entre duas áreas adjacentes e com condições diferentes, o ar vai circulando entre os dois espaços. É a lei da física que dita que a temperatura das duas salas de vai equilibrando, assim como a pressão.

Basicamente, a transferência de ar acontece devido a estes 3 fatores:

• Diferença de temperatura: é o efeito de convecção natural que cria uma transferência de ar entre duas áreas com diferentes temperaturas. O ar quente escapa pelo topo da entrada e será substituído pelo ar frio que entra pelo fundo. Quanto maior a diferença de temperatura, maiores as infiltrações de ar e perdas de energia
• Diferença de pressão: é recomendável equilibrar as diferenças de pressão tanto quanto possível porque estas afetam o desempenho da cortina de ar. Mas em algumas instalações como salas limpas, uma pequena diferença de pressão ajuda a evitar que as partículas que vêm do exterior entrem para a sala
• Vento, dissipação e correntes de ar: ao modificar a força do jato de ar e o ângulo de descarga da saída, a cortina de ar poderá trabalhar contra movimentos de ar forçado, como vento ou correntes de ar. Mas se a velocidade do ar de entrada for excessiva, a cortina de ar poderá tornar-se menos eficiente

Representação esquemática dos principais parâmetros associados à performance de uma cortina de ar produzida pela UPC (Universidade Politécnica da Catalunha).
A eficiência de uma cortina de ar depende da otimização dos fatores de performance.

h = effective width of the jet α = discharge angle U0 = discharge velocity θ = negative impact angle H = opening height P1 = outside pressure P2 = inside pressure

Os mais importantes são:

Turbulência do jato: um jato com menor turbulência será muito mais eficiente e poupará energia
Velocidade do ar: a velocidade do ar deve ser suficiente para atravessar a entrada
Volume de ar: um jato maior tornará a cortina de ar mais forte e fará com que esta evite mais eficazmente a transferência de ar através da entrada
Ângulo de descarga: dependendo da situação, se os jatos estiverem bem direcionados, aumentarão a poupança de energia
Tipo de ventilador: axial, roda tangencial, centrífugo, etc. Os ventiladores de meior pressão criam jatos de maior pressão, que chegam mais longe. Por exemplo, se compararmos uma cortina de ar com um ventilador tengencial com uma cortina de ar com um ventilador centrífugo (com o mesmo volume de ar), verificaremos que o jato produzido pelo ventilador centrífugo será maior e mais forte.

Os estudos das cortinas de ar da Universidade UPC provaram que a turbulência do ar é o parâmetro que mais afeta a distância do jato de ar.

O esquema da Universidade UPC University mostra o comportamento das turbulências de ar:

A forma otimizada do plenário de saída, a posição e tipo de ventiladores, a forma das lamelas, etc., são fatores que afetam substancialmente a performance dos fatos de ar.

Ângulo de descarga das cortinas de ar

Os testes e estudos da Universidade provaram que o ângulo de descarga ajuda substancialmente à eficiência da cortina de ar.

Quando fatores como o vento, a temperatura ou a diferença de pressão causam transferência de ar de fora para dentro, podemos direcionar o jato para fora. Desta forma, a direção do jato contra a entrada de ar ajudará a mantê-lo do lado de fora. A trajetória do jato será parabólica, mas no final atingirá o chão, próximo da entrada. Se não for possível ajustar o ângulo de descarga, o jato será empurrado para o interior pelas forças de ar externas.

A teoria do paralelogramo das forças explica como estas se comportam numa entrada. Os diagramas seguintes mostram a diferença entre as cortinas de ar com lamelas fixas e as ajustáveis.

Cortina de ar com lamelas fixas menos eficiente ⁽¹⁾

Aa cortinas de ar com lamelas orientadas são mais eficientes ⁽²⁾ 

⁽¹⁽¹⁾ A primeira, com palhetas fixas, onde a velocidade da entrada do ar empurra o jato da cortina de ar, o que resulta do paralelogramo de forças é desviado para dentro. Isso permite que o ar exterior entre no interior.

⁽²⁾ A segunda, com lamelas ajustáveis, onde o jato de ar é orientado contra a entrada, o que resulta when the air jet is oriented against the entrance, o que resulta das forças do paralelogramo é direcionado perpendicularmente para o chão. Isso significa que o ar exterior não entra e o ar interior não sai. Além disso, a  temperatura interior é mantida.