Como funciona a tecnologia para resfriar os estádios no Catar?

Embora não seja possível controlar o clima macro no Catar como um todo, certamente é possível controlá-lo em áreas definidas dentro do país. As descobertas de um projeto financiado pelo Qatar National Research Fund da Qatar Foundation demonstraram isso – e estabeleceram um projeto para a tecnologia de resfriamento que está sendo usada nos estádios da Copa do Mundo da FIFA.

“Os melhores estádios mantêm todos confortáveis, independentemente das condições climáticas externas”, disse o Dr. Saud Ghani, professor de Engenharia Mecânica da Universidade do Catar.

“Isso é feito por meio de um design baseado em garantir uma relação positiva entre o design do local e o clima. Não queremos que o local funcione contra o clima, mas que seja inteligente e trabalhe com ele.”

Apelidado de ‘Dr. Cool’ por seus colegas, o Dr. Ghani liderou o projeto de pesquisa do Qatar National Research Fund (QNRF) que resultou no desenvolvimento de tecnologias de resfriamento para os estádios da Copa do Mundo.

“Não há dúvida de que projetar ar condicionado para um estádio ao ar livre foi um grande desafio para todos – projetistas, engenheiros, arquitetos e empreiteiros”, explicou. “As maiores casas de design do mundo nunca haviam projetado um estádio com ar-condicionado antes, então, na verdade, isso foi deixado para nós. Era o nosso desafio e precisávamos resolvê-lo. E com sustentabilidade, modularidade e funcionalidade em mente, fizemos isso.

O plano do Dr. Ghani era criar e manter uma bolha de microclima dentro do estádio, uma tarefa que inerentemente se torna mais difícil em estádios ao ar livre. Ele explicou: “O maior desafio no resfriamento de um estádio ao ar livre é impedir que o ar quente externo entre nele – a definição do limite de interação entre a microbolha interna e o macroclima externo.

“Isso significava que uma análise aerodinâmica detalhada precisava ser feita na forma e no tamanho do estádio para entender melhor como usar seu design para minimizar a infiltração de ar quente no estádio”.

Sua equipe começou o trabalho com modelos em escala de impressão 3D dos estádios propostos para a Copa do Mundo. Depois de impressos, os modelos de estádio impressos em 3D foram colocados em um túnel de vento para testes aerodinâmicos para ver como sua forma e tamanho interagiam com o vento externo e como isso poderia ser melhorado.

Modelo impresso em 3D do estádio Al-Janoub.
Modelo impresso em 3D do estádio Al-Janoub.

“Depois que o modelo impresso em 3D foi colocado no túnel de vento, a fumaça – representando o vento – foi expelida em diferentes pressões para testar como o projeto reagia ao vento em diferentes velocidades e várias direções de entrada”, disse o Dr. Ghani. “Em seguida, usamos lâminas de laser e câmeras para analisar o fluxo de ar no projeto, incluindo a maneira como o ar entra e sai do estádio.

Modelo impresso em 3D do estádio Al Bayt passando por testes aerodinâmicos em um túnel de vento.
Modelo impresso em 3D do estádio Al Bayt passando por testes aerodinâmicos em um túnel de vento.

As medições foram então processadas usando um software de Computational Fluid Dynamics (CFD) para ver qual seria a temperatura em cada nível. Variantes como número de torcedores e suor produzido foram adicionadas e, em seguida, simulações numéricas foram feitas para ver seu efeito na distribuição de temperatura dentro do estádio.

Essa etapa foi fundamental para garantir que o design aerodinâmico adaptativo dos estádios suportasse o processo de resfriamento dentro do estádio, em vez de funcionar contra ele. Por exemplo, a otimização do tamanho do óculo – a abertura na parte superior do estádio – para garantir que o ar quente não entre na arena foi crucial, além de ter uma grande cobertura que proporcionava sombra significativa e reduzia o peso dos avançados sistemas de refrigeração.

Aspectos não técnicos também foram modificados com o auxílio desta etapa. “No Al Bayt Stadium, o projeto inicial apresentava uma fachada de cor mais escura, mas depois foi alterado para um tom mais claro”, disse o Dr. Ghani. “Essa simples mudança reduziu passivamente a temperatura interna em 5 graus Celsius – uma vitória rápida.”

Uma vez otimizados os projetos, o próximo passo foi começar a trabalhar no próprio sistema de resfriamento que criaria um microclima dentro dos estádios. O momento ‘eureka’ do Dr. Ghani no projeto foi quando ele percebeu que não precisava resfriar o estádio inteiro, mas apenas o campo de jogo e os espectadores. “Não precisávamos resfriar os pássaros. Precisávamos começar do campo de jogo e subir até uma altura de dois metros acima do nível mais alto do assento do espectador. Esse é todo o resfriamento de que precisávamos.

“Bombear grandes quantidades de ar frio para resfriar todo o espaço aberto é, na melhor das hipóteses, ineficiente. Nós bombeamos a quantidade exata de ar frio para o local exato, mantemos e retemos – então reciclamos tudo.”

Com essa percepção, ele trabalhou no desenvolvimento de um sistema de resfriamento pontual – que resfriava apenas as áreas-alvo. Depois de extensas pesquisas e testes, a equipe criou uma tecnologia de resfriamento de última geração que sopra ar frio nos jogadores por meio de bocais do tamanho de uma bola de futebol ao longo do campo e difusores de ar menores sob cada assento do espectador, expelindo o ar frio em nível do tornozelo.

Bicos do tamanho de uma bola de futebol ao longo do campo que sopram ar frio em direção ao campo.
Bicos do tamanho de uma bola de futebol ao longo do campo que sopram ar frio em direção ao campo.

Operando juntos, os dois sistemas de fornecimento de ar frio imitam um fluxo de ar frio natural. E a abordagem do Dr. Ghani não é apenas inovadora, mas também sustentável. Usando a técnica de circulação de ar, o ar é puxado de volta e resfriado novamente antes de ser empurrado para fora. Essa etapa de reciclagem de resfriar o ar de dentro do estádio já resfriado e não absorver o ar sufocante de fora é muito eficiente em termos de energia e, como diz o Dr. Ghani: “O ar também está sendo purificado e filtrado toda vez que é devolvido, portanto, não há preocupações com a qualidade do ar recirculado.”

Difusores de ar presentes sob cada assento do espectador que empurram o ar frio na altura do tornozelo.
Difusores de ar presentes sob cada assento do espectador que empurram o ar frio na altura do tornozelo.

O esforço de pesquisa para resfriar os estádios serviu de trampolim para a tecnologia pioneira de resfriamento, que desde então foi implantada em vários lugares do Catar, incluindo a praça Katara, uma estufa comercial e até mesmo para resfriar estábulos locais.

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