Como dimensionar corretamente as aletas

FIGURA 1:Uma comparação da produção típica de rodapé de tubo aletado residencial com e sem o fator de efeito de aquecimento de 15%.

FIGURA 2:Softwares como o Hydronics Design Studio podem dimensionar rodapés conectados em série, levando em consideração a queda de temperatura e diversas outras variáveis, como vazão do circuito, tipo de fluido e temperaturas ambientes individuais.

Dê uma olhada nas tabelas de classificação para a maioria dos rodapés de tubo com aletas vendidos na América do Norte e provavelmente você verá uma nota de rodapé abaixo da tabela que diz algo assim: “As classificações são baseadas no comprimento da aleta ativa e incluem 15 por cento de aquecimento fator de efeito.”

Então, o que exatamente significa fator de efeito de aquecimento?

De acordo com o Manual ASHRAE de 2016 - Sistemas e Equipamentos HVAC, o método geralmente aceito de teste e classificação de rodapés nos EUA é coberto pelo Padrão de Teste e Classificação para Radiação de Rodapé do Instituto de Ar Condicionado, Aquecimento e Refrigeração (AHRI) (AHRI 2005a) . Ele prossegue dizendo que as classificações do rodapé incluem uma tolerância para fatores de efeito de aquecimento de 15%, além da capacidade de teste, que deve ser mostrada na literatura do fabricante.

O Diretório I=B=R/2009 AHRI de Desempenho de Produto Certificado afirma o seguinte: “Todos os rodapés listados foram testados no Laboratório I=B=R e as classificações foram aprovadas com base nesses testes. Uma classificação de rodapé I=B=R é o resultado, determinado sob as estritas limitações e condições estabelecidas no padrão de teste e classificação I=B=R para radiação de rodapé, mais 15 por cento. Esta percentagem adicional é creditada à unidade de rodapé porque este tipo de radiação é normalmente instalada em níveis baixos onde resulta o efeito de aquecimento máximo.”

Então, o que pode ser deduzido dessas declarações?

Isso ainda não explica as condições nas quais se baseia o ajuste de 15% ou como essas condições diferem daquelas em que o rodapé é testado ou normalmente instalado. E, para constar, algum de vocês já viu um rodapé de tubo com aletas instalado em outros níveis que não próximos ao chão?

No final da década de 1980, tive uma longa conversa sobre o fator de efeito de aquecimento com o diretor técnico do Hydronics Institute. Discutimos a origem do fator de efeito de aquecimento. Ele explicou que quando os emissores de calor de tubo aletado foram introduzidos pela primeira vez, eles foram instalados na altura nominal superior de um radiador de ferro fundido. Aparentemente, alguém na época descobriu que mover o elemento de tubo com aletas para um pouco acima do nível do chão produzia maior produção de calor e, aparentemente, aqueles que escreveram o padrão de classificação sentiram que um somador de 15% era justificado.

O problema que tenho com isso é que os rodapés são testados e avaliados com base na temperatura do ar de entrada de 65°F. Para atingir um aumento de produção de 15%, seria necessário que a temperatura do ar que entra no rodapé fosse de cerca de 54° (assumindo 170° de água no rodapé). Embora tais temperaturas baixas do ar ao nível do chão possam ter existido em casas durante meados do século XX, quando o factor de efeito de aquecimento foi “descoberto”, estas temperaturas não são comuns em casas que cumprem os actuais padrões energéticos.

Com base nisso, a única observação tecnicamente sustentável que posso oferecer é que a adição de 15% aos valores de transferência de calor testados em laboratório, com base na suposição de que o rodapé é colocado em locais anormalmente frios, não facilita o dimensionamento preciso em aplicações normais.

Depois de ler isto, você provavelmente estará pensando: se a produção real de calor dos rodapés é 15% menor do que as classificações publicadas, por que não há mais reclamações sobre fornecimento inadequado de calor? É onde as coisas começam a ficar interessantes.

Pense em um típico circuito de rodapé em série residencial. Pode ter de três a seis rodapés e vários metros de tubos de cobre não isolados de ¾ polegadas conectando esses rodapés e completando o circuito de volta à caldeira. Um tubo de cobre manchado de ¾ de polegada transportando água a 170° através de um espaço de construção a 65° perde cerca de 46 Btuh por pé de comprimento. Considere um circuito de rodapé com 60 pés de tubulação de cobre de ¾ polegada operando nesta condição. A perda de calor dessa tubulação nua é de cerca de 2.760 Btuh. Isso é suficiente para aquecer facilmente um quarto típico em um dia frio.