Tecnologias de Umidificação

Umidificador de eletrôdo imerso
Umidificadores de eletrôdo imerso: umidificador que, ao aplicar uma voltagem aos eletrôdos metálicos imersos em água potável comum, aquece a água (efeito de Joule), até à ebulição, produzindo vapor. A quantidade de vapor produzido é proporcional à corrente elétrica, que por sua vez é proporcional ao nível de água.
Esta corrente elétrica é medida por um transformador de corrente: ao variar o nível de água utilizando uma válvula solenóide de enchimento e bomba de drenagem, a corrente, e consequentemente, a produção de vapor, pode ser modulada. 
Devido à evaporação, o nível de água diminui e deve ser reabastecido. Já que o vapor não transporta sais minerais, a concentração de sal aumenta até a água tornar-se potencialmente corrosiva. O sofisticado software de controle mantém a concentração da água em valor ideal, mantendo a melhor combinação entre água, economia energética e duração da vida útil do umidificador. Com o decorrer do tempo forma-se uma escama de calcário que cobre parte do cilindro que deve ser substituído ou limpo. Comparado com o aquecedor de elemento imerso ou umidificadores a gás, os umidificadores de eletrôdo imerso: 

• Custam menos;
• Atuam com água potável (não totalmente desmineralizada ou suavizada);
• Necessitam de substituição periódica (ou limpeza) do cilindro;
• Possuem modulação adequada para o conforto ou para aplicações industriais sem requisitos extremos.
   

Umidificadores de aquecedor elétrico
Os umidificadores de aquecedor elétrico aquecem a água até o ponto de ebulição, transferindo o calor do elemento quente (aquecedor elétrico) ao líquido. Estes aparelhos podem funcionar com água desmineralizada pois não exploram a condutividade elétrica da água e a manutenção periódica é bem reduzida devido à formação mínima de calcário.
Por outro lado, os elementos resistivos devem sempre estar completamente imersos na água para evitar sobreaquecimento e, assim, os sensores devem detectar o nível de água. Para modular exatamente a taxa de fluxo do vapor, os componentes (relés de estado sólido) são utilizados para aplicar potência com ciclo de funcionamento variável.
Estas características tornam as unidades de aquecimento mais complexas do que aquelas com eletrôdos, independentemente das características da água e com modulação muito mais precisa da taxa de fluxo. Além disso, os umidificadores de aquecimento são intrinsecamente sujeitos a sobreaquecimento e a qualidade do design e a presença de sistema de segurança são essenciais para garantir um serviço confiável com o decorrer do tempo.
A umidificação por aquecedor elétrico, complementar à umidificação de eletrôdo imerso, está se tornando mais presente nas especificações onde:

• A umidade deve ser controlada precisamente (museus, laboratórios, salas limpas);
• A qualidade da água não é constante ou é problemática (por exemplo a bordo de navios);
• A manutenção periódica deve ser diminuída (utilizando água desmineralizada).

Os umidificadores acionados a gás utilizam um queimador/trocador de calor local para produzir vapor associando o funcionamento de baixo custo, típico do processo de combustão, com a simplicidade de um único aparelho.
A instalação, manutenção e problemas de vigilância que envolvem a montagem de gás são semelhantes aos processos utilizados para caldeiras residenciais para a produção de água quente que usam os mesmos dispositivos.
O trocador de calor é, geralmente, fabricado em aço inoxidável ou alumínio e está montado em um tanque, normalmente em aço inoxidável, com água a nível constante. No interior do trocador de calor encontra-se o conjunto de combustão, que geralmente possui queimadores de pré mistura, câmara de combustão em fibra metálica e sensores de chama.
A chama e a produção de vapor são moduladas continuamente durante o controle da velocidade do ventilador de combustão do ar.
A umidificação acionada a gás, complementa a umidificação alimentada eletricamente, é geralmente preferida em relação a este último, quando:

• Em caso de cargas de umidificação elevadas (aplicações de serviço pesado);
• O custo do gás é inferior ao da eletricidade com custos de funcionamento que devem ser baixos;
• O usuário está disposto a aceitar um investimento inicial mais elevado para obter economia com o decorrer do tempo.

Distribuidores centralizados de vapor
Os umidificadores de vapor direto são projetados para receber vapor pressurizado de um sistema centralizado e distribuir vapor seco diretamente a um duto ou uma unidade de tratamento de ar. 
Vantagens:

• Distância de absorção mínima: a saída contínua do vapor através de aberturas (ao invés de bocais, como na maior parte dos sistemas concorrentes) cria uma fina camada de vapor que flui uniformemente em ambos os lados do distribuidor, criando uma grande superfície de contato com o ar para permitir mínima distância de absorção (geralmente metade da distância dos sistemas convencionais);
• Perdas mínimas devido à condensação: os distribuidores estão revestidos com uma camada de isolamento cerâmico tecnológico muito fina (vindo de aplicações aeroespaciais), o que reduz até 90% as perdas devido à condensação e ao aquecimento do ar em volta;
• Sem emissão de gotículas de condensação: os distribuidores de vapor retêm e fazem com que as gotículas de condensação retornem ao centro do tubo onde evaporam novamente.

Os umidificadores adiabáticos dão origem à evaporação direta da água para o ar sem adicionar energia externa e sem aumentar a temperatura; o calor necessário para a evaporação é fornecido pelo ar umidificado que consequentemente é refrigerado.
Estes dispositivos criam uma grande superfície de contato entre o ar e a água no estado líquido, onde se forma uma fina camada de vapor saturado com uma pressão parcial igual à pressão de saturação na temperatura do líquido.
Se esta pressão for superior à pressão parcial do vapor de água presente no ar, como acontece quando a temperatura da água for superior ao ponto de orvalho do ar sem saturação deste último, o gradiente de pressão provoca uma evaporação progressiva do líquido graças ao calor sensível da água e do ar. 
Este princípio é utilizado pelos umidificadores atomizadores que geram gotículas minúsculas com diâmetro de milionésimos de metro. Estas gotículas possuem uma enorme superfície, significando que a água é rapidamente evaporada. Cada kg de água dividida em gotículas com diâmetro de 10 micrômetros possui uma área de superfície de 600 metros quadrados!
As principais vantagens dos umidificadores de atomização (adiabáticos) são:

• Consumo elétrico muito reduzido: os sistemas de alta pressão necessitam menos de 4 Watts por kg/h de capacidade, contra 750W necessários aos umidificadores de vapor
• Elevada capacidade: a capacidade varia de apenas alguns kg/h (por exemplo, o humiSonic possui capacidade mínima de 0,5 kg/h) a milhares de kg/h (humiFog)
• Manutenção muito reduzida, principalmente quando fornecido com água desmineralizada

No passado os umidificadores adiabáticos não eram utilizados em aplicações que precisasse de uma higiene muito elevada, principalmente porque faziam com que a água circulasse. Hoje em dia, por um outro lado, os umidificadores adiabáticos mais avançados possuem eficiência de absorção elevada (proporção entre água absorvida pelo ar e quantidade pulverizada) e não fazem a água circular. Além disso, a estagnação da água é evitada através da lavagem e ciclos de esvaziamento periódicos, uso de água desmineralizada e de materiais bacteriostáticos. O humiFog, por exemplo, foi certificado pelo instituto alemão de higiene do ar em conformidade com as normas de higiene mais rígidas, especificamente a VDI6022.
 
Os umidificadores adiabáticos são cada vez mais utilizados para aplicações de economia de energia: o resfriamento evaporativo direto ou indireto em unidades de condicionamento de ar ou utilizados diretamente em ambientes com consumo elétrico muito reduzido, produzindo considerável refrigeração utilizando apenas água.
 

Os umidificadores centrífugos utilizam um disco giratório para atomizar a água e transformá-la em milhões de minúsculas gotículas que, sopradas pelo ventilador integrado, são introduzidas no ambiente, onde evaporam, umidificando e resfriando o ar. 
Estes sistemas de umidificação são simples, econômicos e fáceis de manter.
O funcionamento do umidificador é controlado por uma placa eletrônica no interior do umidificador que, além de gerenciar o normal funcionamento do aparelho, também realiza um ciclo de lavagem do tanque no momento da partida da unidade e ciclo de esvaziamento no fim da solicitação e umidificação, o que evita água estagnada no interior da unidade. 
Cada umidificador centrífugo deve ser conectado a um painel elétrico, fornecido pela CAREL para gerenciar um ou dois umidificadores em paralelo. Funcionam com água da rede pública ou água tratada (consulte as especificações técnicas).
 

Um transdutor piezoelétrico, imerso em água, converte a carga elétrica aplicada em vibrações mecânicas de alta frequência. Esta água, pela incapacidade de acompanhamento da massa a esta oscilação mecânica, cria sucessivas ondas de compressão e depressão, durante as quais a água cavitada ferve em temperaturas e pressão baixas, criando uma névoa muito fina.
Vantagens:

• Consumo energético muito reduzido
• Utilização de água desmineralizada: evita problemas devido a bactérias e outros contaminantes.
• Efeito duplo: umidificação, devido ao efeito adiabático, oferece a refrigeração simultânea do ar que diminui o tempo de funcionamento do compressor de refrigerante.
• Água finamente atomizada: partículas com um diâmetro de poucos mícrons são absorvidas de modo fácil e rápido pelo ar.

O princípio de funcionamento do ar comprimido e dos atomizadores de água envolve a utilização de ar comprimido para atomizar a água em gotículas minúsculas. 
As gotículas evaporam espontaneamente no ar, umidificando e resfriando-o. Na verdade, a evaporação ocorre por "absorção" do calor sensível do ar que é refrigerado. 
O sistema é composto por:

• Armário de controle equipado com um controlador eletrônico;
• Bocais de atomização especiais que podem ser instalado em AHU/duto ou diretamente no ambiente a ser umidificado/resfriado;
• Coletores para instalação no duto;
• Sistema de higiene com lâmpada UV e filtros de proteção.