No cenário corporativo e industrial brasileiro, a busca pela eficiência energética deixou de ser apenas uma bandeira de sustentabilidade para se transformar em uma questão crítica de sobrevivência financeira e operacional. Com as oscilações nas bandeiras tarifárias e a necessidade constante de redução de custos operacionais (OPEX), gestores prediais e engenheiros enfrentam diariamente um mesmo e persistente vilão: o sistema de climatização artificial.

Em edifícios comerciais, escritórios corporativos, shopping centers e hospitais no Brasil, os sistemas tradicionais de ar-condicionado (sejam eles de expansão direta, do tipo Split, ou centrais, como os grandes chillers refrigerados a ar) são responsáveis por uma fatia alarmante do orçamento. Dados técnicos apontam que a refrigeração desses ambientes consome rotineiramente entre 40% e 50% de toda a energia elétrica demandada pela edificação. Em dias de calor extremo — fenômeno cada vez mais frequente nas metrópoles nacionais —, essa marca pode facilmente superar o topo dessa estimativa, sobrecarregando tanto as finanças das empresas quanto a rede de distribuição elétrica pública.

A resposta para mitigar esse impacto de forma radical e definitiva não está em programar os aparelhos para temperaturas menos confortáveis ou em investir em manutenções paliativas. De acordo com pesquisas pioneiras desenvolvidas na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), a solução definitiva está logo abaixo das fundações das cidades. Trata-se da climatização geotérmica, uma tecnologia que utiliza o próprio solo como parceiro termodinâmico para reduzir em até 70% o consumo elétrico voltado ao resfriamento de ambientes.

O Diagnóstico da Engenharia: Por que o Ar-Condicionado Convencional Gasta Tanto?

Para compreender a magnitude do insight gerado pelos pesquisadores da USP, é preciso analisar o problema sob a ótica da termodinâmica elementar. Um sistema de ar-condicionado convencional funciona, essencialmente, retirando o calor do lado de dentro de uma sala e jogando esse calor para o lado de fora.

O grande gargalo desse processo ocorre justamente no verão ou em dias de calor intenso. Quando a temperatura externa na cidade de São Paulo ou no Rio de Janeiro atinge marcas na casa dos 35C, o ar-condicionado precisa fazer um esforço mecânico colossal (gastando muita energia no compressor) para conseguir “empurrar” o calor de dentro do prédio para um ar externo que já está terrivelmente abafado. Quanto maior a diferença de temperatura entre o ambiente interno desejado e o ar externo, menor é a eficiência do equipamento e maior é o pico de energia registrado no relógio.

É nesse ponto que entra a engenharia de subsolo pesquisada pela USP. Em vez de utilizar o ar externo sufocante como meio de dissipação, a tecnologia geotérmica redireciona esse calor para a terra.

O Princípio da Rejeição de Calor no Solo

O grande segredo por trás do sistema, exaustivamente detalhado em ensaios acadêmicos pelo Prof. Dr. Alberto Hernandez Neto, uma das maiores autoridades em engenharia térmica e climatização do país e docente da Poli-USP, é a estabilidade térmica das camadas superficiais da crosta terrestre.

A poucos metros de profundidade, o solo funciona como um isolante térmico de massa gigantesca. Ele absorve a radiação solar com um severo atraso de tempo e amortecimento. O resultado prático disso é que, enquanto os termômetros da rua marcam 35°C ao meio-dia, o solo a 50 metros de profundidade mantém-se firme a uma temperatura constante durante o ano todo, geralmente alinhada com a média anual da região (flutuando entre 22°C e 24°C no estado de São Paulo).

Mecanicamente, a climatização geotérmica substitui a unidade condensadora externa barulhenta por um circuito subterrâneo e uma Bomba de Calor Geotérmica (GHP – Geothermal Heat Pump):

1. Absorção do Calor Predial: O calor gerado pelas pessoas, computadores e iluminação dentro do prédio é capturado pelo sistema de climatização interno.

2. Circulação Subterrânea: Esse calor é transferido para um fluido caldeador (água purificada ou com aditivos) que circula por dentro de tubos de Polietileno de Alta Densidade (PAD) hermeticamente fechados e enterrados verticalmente no subsolo.

3. Troca Térmica Eficiente: Ao passar pelo solo que está a confortáveis 23°C, o fluido cede o calor do prédio para a terra com extrema facilidade física, pois a terra está consideravelmente mais fria que o ar da superfície.

4. Retorno do Frescor: O fluido, agora resfriado naturalmente pela geologia, retorna à superfície pronto para climatizar o edifício com um gasto energético mínimo.

O Insight da Física: Como a física trabalha a favor do sistema — já que transferir calor para um meio a 23°C exige muito menos trabalho mecânico do que transferi-lo para um ambiente a 35°C, os compressores das bombas de calor operam com extrema folga, convertendo essa facilidade termodinâmica em uma redução real de até 70% na conta de luz do setor de refrigeração.

Viabilidade Econômica: O Desafio do CAPEX vs. O Triunfo do OPEX

Uma das principais barreiras apontadas por gestores para a não adoção em massa da tecnologia no passado era o custo inicial de implantação, conhecido no jargão de mercado como CAPEX (Capital Expenditure). Realizar perfurações verticais no terreno de um empreendimento urbano para inserir os laços de tubulação exige equipamentos especializados de sondagem, elevando o custo inicial quando comparado à compra de aparelhos de ar-condicionado do tipo Chiller comuns.

No entanto, as pesquisas coordenadas pelo Prof. Alberto Hernandez Neto e os dados de monitoramento de longo prazo de edifícios sustentáveis ao redor do globo trazem um contra-argumento financeiro avassalador baseado no OPEX (Operational Expenditure):

• Retorno sobre o Investimento (ROI): A economia massiva e mensal na fatura de energia elétrica paga o excedente do investimento inicial em um prazo médio que varia de 5 a 8 anos, dependendo da tarifa local e da intensidade de uso do edifício.

• Vida Útil Incomparável: Enquanto os sistemas de ar-condicionado tradicionais instalados em telhados sofrem com a degradação acelerada pela intempérie, poluição urbana e oxidação (exigindo substituições completas a cada 10 ou 15 anos), os trocadores de calor de PAD enterrados no solo possuem durabilidade atestada superior a 50 anos.

• Eliminação do Consumo de Água de Evaporação: Diferente das torres de resfriamento industriais convencionais, que evaporam milhares de litros de água tratada diariamente para dissipar calor, o circuito fechado geotérmico não consome uma única gota de água do planeta, gerando economia dupla (energética e hídrica).

Próximos Passos na Prática Urbana

O grande mérito das linhas de pesquisa desenvolvidas na USP foi provar que o Brasil possui plenas condições geológicas e de engenharia para nacionalizar essa cadeia de suprimentos. O uso do solo como dissipador térmico abre uma avenida de oportunidades para construtoras que buscam obter certificações internacionais de sustentabilidade de alto padrão, como os selos LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) e BREEAM, além de dialogar diretamente com investidores que balizam seus aportes em empresas com relatórios estruturados de práticas ESG (Environmental, Social, and Governance).

Compreendido o mecanismo físico da troca térmica e o potencial de economia mapeado pela universidade, o próximo passo essencial é analisar como essa teoria sai das bancadas de laboratório e se transforma em concreto e aço na realidade das cidades brasileiras.

Fontes e Referências Consultadas

• HERNANDEZ NETO, Alberto. Análise de Desempenho de Sistemas de Climatização Geotérmica de Baixa Entalpia para Edifícios Comerciais no Cenário Brasileiro. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), Departamento de Engenharia Mecânica.

• AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS (ASHRAE). Geothermal Heating and Cooling: Design and Application of Ground-Source Heat Pump Systems. Atlanta: ASHRAE, 2015. Referência internacional para cálculo de eficiência e dimensionamento de circuitos de circuito fechado.

• AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Relatórios de Consumo e Indicadores de Eficiência Energética no Setor Comercial e de Serviços. Brasília: ANEEL, 2024. Dados analíticos relativos ao impacto do ar-condicionado no pico de demanda elétrica das redes urbanas brasileiras.

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