A busca por um lar mais seguro e eficiente é uma constante, e a tecnologia desempenha um papel fundamental nesse objetivo. Um dos desafios silenciosos no ambiente doméstico é a proliferação de bactérias em sistemas de aquecimento de água, como a Legionella pneumophila, agente causador da grave doença do legionário. Pensando nisso, uma equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), nos Estados Unidos, desenvolveu e patenteou um design inovador para aquecedores de água que promete erradicar essas bactérias, ao mesmo tempo em que aprimora a eficiência energética.

Uma solução para a segurança da água doméstica

A bactéria Legionella prospera em ambientes de água morna, e os aquecedores convencionais, frequentemente ajustados para cerca de 49°C (120°F) para evitar queimaduras, acabam criando um habitat propício para sua multiplicação. Embora a bactéria tenha dificuldade em sobreviver no tanque a essa temperatura, ela pode se desenvolver confortavelmente nas tubulações de água quente da residência. A doença do legionário, causada por essa bactéria, apresenta uma taxa de fatalidade de aproximadamente 10%, conforme dados do Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC).

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O novo design do NIST visa elevar a temperatura da água dentro do tanque para cerca de 71,1°C (160°F), uma faixa letal para a Legionella. O desafio, no entanto, é como manter essa alta temperatura no tanque sem que a água que chega às torneiras represente um risco de queimadura para os usuários. A inovação reside na aplicação de trocadores de calor, uma tecnologia já conhecida em sistemas de climatização.

Como a tecnologia funciona

David Yashar, engenheiro mecânico do NIST e um dos criadores do projeto, explica que a equipe buscou uma maneira de tornar a manutenção de 71,1°C (160°F) no tanque segura e prática. A solução encontrada foi utilizar a água fria que entra no aquecedor para resfriar a água quente que sai do tanque, por meio de um trocador de calor não misturado.

O princípio dos trocadores de calor não misturados – onde os fluidos não se misturam – permite que a água fria de entrada receba um impulso de aquecimento da saída de água quente, enquanto esta é resfriada para níveis seguros para o uso humano. Dessa forma, o tanque pode manter as altas temperaturas necessárias para prevenir o crescimento de patógenos. Além dos benefícios de segurança, o processo recupera parte do calor residual, o que pode melhorar a eficiência de aquecimento da água fria, já que ela entra no tanque mais aquecida.

Inspiração em sistemas de climatização

A inspiração para o design não é por acaso. Yashar, que possui experiência em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) e refrigeração, reconheceu as semelhanças entre o trocador de calor não misturado de seu projeto e os usados nesses sistemas. Por exemplo, aparelhos de ar condicionado utilizam um trocador de calor para o ciclo de refrigeração, conhecido como Ciclo de Carnot, para remover o calor do ar interno e liberá-lo para o exterior.

Yashar afirma que o uso de um trocador de calor não misturado “entre a entrada e a saída foi uma maneira muito simples, eficaz e econômica de elevar a temperatura da água para essa condição e depois baixá-la”. Ele destaca que encontrar novas aplicações para tecnologias existentes é um aspecto subestimado da inovação.

O caminho até o consumidor

Embora a tecnologia seja promissora e já tenha sido patenteada, sua chegada ao mercado consumidor depende de fabricantes que licenciem o design e desenvolvam produtos adequados para residências. Esse processo pode ser rápido ou levar vários anos.

Yashar e sua equipe comprovaram o conceito utilizando um tanque de 227 litros (60 galões). A possibilidade de adaptar aquecedores de água existentes (retrofit) para incorporar essa tecnologia também foi levantada. O engenheiro observa que o projeto do NIST começou com a intenção de modificar o hardware e os controles do tanque. Ele ressalta que as etapas envolvidas podem não ser tarefas simples para uma aplicação existente e que dependerá de muitos fatores.

Uma consideração importante para adaptações é a necessidade de isolamento térmico adicional. O tanque operaria a uma temperatura cerca de 40°F (aproximadamente 22°C) mais alta do que os sistemas existentes foram projetados. Sem o isolamento adequado, qualquer ganho de eficiência proporcionado pelo trocador de calor seria perdido devido à dispersão de calor em modo de espera. Portanto, embora uma adaptação possa ser viável, é mais provável que produtos sejam projetados do zero com base nesse conceito para garantir desempenho ideal e custos de utilidade controlados.