A inusitada história da invenção do ar-condicionado

Instituto de Microbiologia Paulo de Góes
Universidade Federal do Rio de Janeiro

Desde o Egito antigo, buscam-se formas de amenizar o calor, mas a tecnologia do condicionador de ar moderno foi descoberta por acaso no século 20

Willis Carrier e uma de suas máquinas

CRÉDITO: WILLISCARRIER.COM

As mudanças climáticas causadas pela ação humana têm impacto direto na vida das pessoas. O verão 2023/2024 será um dos mais quentes da história registrada no Brasil e, para tornar a vida mais confortável, são usadas diversas tecnologias de refrigeração de ambientes, a mais eficaz é o ar-condicionado. 

Todos os condicionadores de ar modernos funcionam de forma similar (veja o box), mas a história da refrigeração de ambientes começou há milhares de anos, com tecnologias bem diferentes das atuais. Afinal, ainda não existia a rede elétrica para ligar um ventilador ou um ar-condicionado. 

Como funciona o ar-condicionado moderno?

Os aparelhos modernos usam gases refrigerantes em ciclos repetidos de compressão e expansão. O calor dentro de nossas casas é absorvido e transferido para fora por meio desses gases (no Brasil o mais usado é o R-22).
O ciclo começa quando o ar quente do ambiente passa por uma serpentina (evaporador), preenchida com o fluido refrigerante, que esfria ao fazer a conversão de fase de líquido para gás. À medida que essa conversão ocorre, essa substância refrigerante absorve calor do ar quente. O gás quente vai para o compressor do ar-condicionado, que serve para colocar o gás sob alta pressão, fazendo com que volte para o estado líquido.
Esse processo de compressão gera calor, e todo o calor extra produzido pela compressão do gás é evacuado para o exterior com a ajuda de um segundo conjunto de serpentinas (condensador) e um segundo ventilador. Por isso, a parte de fora do ar-condicionado é mais quente.
Agora que o compressor já fez o gás voltar ao estado líquido, o ciclo recomeça. O gás volta à serpentina do evaporador, evapora e se expande, se tornando mais frio e resfriando o ambiente.

Técnicas de egípcios, persas, romanos e chineses

No Egito antigo, para amenizar o calor, era comum o uso da arquitetura e a incorporação de soluções naturais, como construções inteligentes que maximizavam a circulação de ar. Os egípcios também penduravam cortinas feitas de um tipo de mato, Cyperus papyrus, a mesma planta usada no papiro. Eles molhavam as cortinas e, assim, o ar que entrava se tornava mais fresco, e o ambiente (bastante seco da região), mais úmido. Esse processo se chama resfriamento por evaporação e é usado até hoje. Nele, o ar externo – seco e quente – absorve umidade e tem sua temperatura reduzida pela evaporação da água.

Outras civilizações antigas, como os persas, usavam torres de vento para tornar as construções mais arejadas. Instaladas acima dos telhados, essas torres continham aberturas voltadas para o lado de onde os ventos são mais predominantes e, assim, levavam o ar mais fresco, vindo do alto, diretamente para dentro das construções. 

Já o império romano usava água encanada para resfriar e aquecer as residências. Com enormes aquedutos, eles circulavam a água por canos dentro das paredes das suas casas. Os chineses também deram sua contribuição: inventaram os primeiros ventiladores, movidos a manivelas, há mais de 2 mil anos.

Os chineses também deram sua contribuição: inventaram os primeiros ventiladores, movidos a manivelas, há mais de 2 mil anos

O avanço das tecnologias de refrigeração

Na era moderna, o desenvolvimento de sistemas de resfriamento começou a tomar corpo no final do século 18, após a invenção das máquinas a vapor, durante a Revolução Industrial. Conhecido como o avô do ar-condicionado, o inventor escocês David Boswell Reid (1805 – 1863) criou sistemas de ventilação forçada, movidos a vapor, para prédios no Reino Unido, um deles foi o Palácio de Westminster, em Londres, que já abrigou o Parlamento.

Já em 1851, um médico da Flórida chamado John Gorrie (1803 – 1855) desenvolveu uma máquina para resfriar seus pacientes com febre amarela. Tratava-se de um tipo de refrigerador (nessa altura já inventado) que usava ar comprimido e água para criar um sistema de refrigeração aberto. Basicamente, era um compressor que produzia gelo e soprava vento nesse gelo. Gorrie a chamava de “máquina de ar frio”. Foi a primeira invenção patenteada de refrigeração mecânica.

Em 1851, um médico da Flórida chamado John Gorrie (1803 – 1855) desenvolveu uma máquina para resfriar seus pacientes com febre amarela

Os ar-condicionados como nós conhecemos foram inventados no início do século 20, por um engenheiro de 25 anos, Willis Carrier (1876 – 1950). Na virada do século 20, ele foi contratado por uma gráfica de Nova Iorque para resolver um grande problema: as variações na umidade do ar faziam as folhas de papel encolher ou inchar de tamanho, dificultando o processo de impressão. 

Carrier, então, criou um sistema de serpentinas de metal em que circulava água gelada. O ar da gráfica era movido por ventiladores e forçado a passar por essas serpentinas. O vapor d’água condensava (tornava-se líquido) ao entrar em contato com a superfície fria das serpentinas. Essa água era drenada do ambiente, e o ar se tornava mais seco. Esse sistema era bem diferente dos ar-condicionado modernos, mas foi um excelente protótipo. Além da água fria que vinha de um poço artesanal, Carrier adicionava amônia no sistema, um toque essencial para o melhor funcionamento da sua invenção.

O jovem engenheiro pegou essa ideia emprestada do inventor britânico Michael Faraday (1791-1867), que em 1820 fez experimentos com as propriedades de refrigeração dos gases, quando descobriu que, ao comprimir (e liquefazer) o gás de amônia e depois permitir que este evaporasse, ele poderia esfriar o ar dentro de seu laboratório. Isso acontece porque o líquido, ao evaporar, absorve calor. Substâncias como a amônia são chamadas de refrigerantes, e elas evaporam a temperaturas muito baixas. Para permanecerem no estado líquido, só as mantendo sob pressão. Carrier criou um compressor que fazia exatamente isso. Quando a pressão era retirada, a amônia absorvia calor e se evaporava. O vapor de amônia, por sua vez, voltava ao compressor, e era transformado em líquido, e aí começava tudo de novo. Os condicionadores de ar modernos exploram essa propriedade em ciclos intermináveis de condensação e evaporação.

A ideia inicial de Carrier era apenas diminuir a umidade do ambiente, mas ele percebeu que os trabalhadores da gráfica adoravam ficar na sala onde o sistema estava instalado. Ele mirou na umidade e acertou no conforto térmico! O inventor percebeu o potencial da sua criação e passou a se dedicar a aprimorá-la. Em 1925, ele instalou o primeiro ar-condicionado em um teatro na Times Square, em Nova Iorque. Outros cinemas e teatros seguiram a tendência para atrair público.

A ideia inicial de Carrier era apenas diminuir a umidade do ambiente, mas ele percebeu que os trabalhadores da gráfica adoravam ficar na sala onde o sistema estava instalado

Carrier continuou desenvolvendo seu ar-condicionado até torná-lo mais portátil e barato. Hoje em dia é item de conforto dentre os mais desejados no mundo. Apesar de contínuas pesquisas para desenvolver alternativas mais ecológicas, os aparelhos de ar-condicionado trazem sobrecarga aos sistemas de geração de energia e, ironicamente, contribuem para o aquecimento global. Por enquanto, a solução mais eficaz para não agredir o ambiente é minimizar seu uso.

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