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Esta é uma pergunta que frequentemente me é feita, em especial agora, com o verão chegando. Resolvi dividir minha experiência com vocês!
Há sempre pessoas que, com base normalmente em ter ouvido alguém falar que afirmam que o ar-condicionado ligado prejudica mais o consumo do que andar com janelas abertas e há, também, quem diga o contrário. Ambas as afirmações são corretas porém, esta verdade depende de vários fatores que, claramente, são fatores fundamentais para a resposta mais adequada. Em suma, podemos dizer que a resposta mais correta seria “depende” …
Vou explicar, mas antes quero passar alguns conceitos básicos que serão fundamentais para que possamos, ao final, chegar a uma conclusão.
Para entendermos os conceitos, vamos imaginar um determinado carro que tenha um determinado motor e relação de marchas, estes dados serão sempre os mesmos nas situações que vou descrever. Imaginemos que este carro citado esteja viajando a uma velocidade fixa qualquer em piso hipoteticamente perfeitamente plano. Para este carro se mover nesta velocidade, será necessário que o motor do carro (quer seja ele gasolina, álcool, diesel, elétrico, hidrogênio ou vapor, não importa qual fonte de energia) entregue uma determinada força às rodas para que elas girem e o carro se movimente. Esta força é denominada na física como “trabalho” e ela será equivalente ao torque do motor multiplicado pela relação de transmissão considerando o diâmetro do pneu também.
De onde vem esta força de resistência ao movimento do carro? Para nossa análise, vamos considerar que o piso seja perfeitamente plano e, portanto, o peso do carro não terá influência aqui. Sabemos que na prática, quanto mais pesado é o carro, mais potência será exigida em aclives mas este não será objeto desta análise.
A força de resistência ao movimento então pode ser dividida em:
1) Resistência ao rolamento: esta provém do atrito dos pneus com o solo, rolamentos de roda, perdas por atrito no câmbio entre outros.
2) Resistência aerodinâmica: trata-se da resistência que o carro enfrenta para “furar” o ar, o famoso efeito aerodinâmico. Este depende primariamente do fator de forma do carro e a área frontal do mesmo.
A resistência ao deslocamento dos carros é medida através de um teste chamado “coast down” no qual o carro parte de uma velocidade de 120km/h e é solto, desengatado, até que a velocidade chegue aos 20km/h.
O teste tem que ser feito em uma pista com inclinação máxima de 1% e quanto maior a distância que o carro percorrer melhor, significando que o arrasto total é menor, bom para melhor consumo. Com este teste conseguimos usar ferramentas de cálculo para se determinar consumo, velocidade e acelerações. Claro que este é apenas um dos parâmetros, outros são a curva de consumo do motor, peso do carro, relações de marcha.
Este teste é feito com todos os vidros fechados para otimizar o resultado, ou seja, fazer com que o carro demore o maior tempo possível até chegar a velocidade de 20km/h.
Vamos imaginar agora que, vamos fazer este mesmo teste, chamado de “coast down”, porém com os vidros abertos.
O que acontece neste caso é que o fator aerodinâmico ficará prejudicado pois, com os vidros abertos acontecem turbulências que fazem com que o arrasto aerodinâmico Cx aumente e portanto, maior potência necessária para manter a velocidade desejada e mais consumo de combustível.
Então, a premissa de que o consumo com vidros abertos piora o consumo é verdadeira, porém (sempre tem um porém), a deterioração do consumo depende da velocidade que o carro estiver se locomovendo.
Por exemplo, se o consumo for medido em trânsito de cidade onde as velocidades são muito baixas, a deterioração do consumo será muito pequena porquê o Cx pouco influencia no arrasto mas, se for em estrada, aí sim a deterioração vai ficar mais patente e pior, o arrasto aerodinâmico, ou o famoso Cx , cresce com o quadrado da velocidade, o que significa dizer que quanto maior a velocidade maior o efeito negativo dos vidros abertos e ele cresce na razão da velocidade elevada ao quadrado. Este efeito negativo depende também do fator de forma do carro além de o quanto o vidro estará aberto, quantos vidros estarão abertos, enfim, há uma variedade de fatores que influenciarão na degradação do Cx.
Outro fator importante a se considerar é qual o percentual de degradação do Cx que o vidro aberto trará. Por exemplo, se pegarmos um carro em que o Cx seja muito baixo (quanto menor melhor), a participação de vidros abertos será percentualmente maior. Imaginem um ônibus que tem um Cx ruim (algo como 0,7 ou mais) pois a área frontal é muito grande, neste caso abrir as janelas, mesmo em estrada, não trará uma degradação percentual muito grande, diria imperceptível. Entretanto se considerarmos carros modernos, notadamente os sedans elétricos onde o CX chega a ser ao redor de 0,2, o percentual será maior e, portanto, afetará mais o consumo.
Pois bem, e o ar-condicionado, como ele afeta o consumo?
O ar-condicionado dos carros, assim como nas residências, têm um sistema composto por um compressor, uma válvula de expansão, um evaporador e um condensador. É um ciclo fechado onde um gás específico é comprimido e bombeado pelo sistema e quando passa pela válvula de expansão, o gás fica gelado e passa pelo evaporador que por sua vez também ficará muito frio e um ventilador soprará ar quente que passa pelo evaporador levando ar frio para dentro do carro.
Pois bem, para se comprimir o gás, é necessário que o compressor seja acionado e quem faz esta tarefa é o motor do carro. Se o motor tem que gerar potência extra para girar o compressor, por consequência o motor tem que gerar mais potência e gastará mais combustível, aumentando portanto, o consumo.
Há que se considerar também que, quanto maior a rotação do motor, e, portanto, do compressor também, o consumo de potência do compressor aumenta exigindo mais potência do motor.
Outro fator importante é a temperatura externa do ar e a temperatura interna do carro. Imaginem que está 35 graus Celsius fora com o sol raiando e o carro está a 40 graus Celsius, sendo a diferença de temperatura de 5 graus. Nesta condição, o compressor ficará o tempo todo ligado para baixar a temperatura interna até o nível confortável para os ocupantes e significa que o tempo todo precisará de potência extra do motor e consumindo o tempo todo. Se por outro lado, por exemplo à noite, temperatura externa 27 graus Celsius e a interna 32 graus Celsius, ou seja, a mesma diferença da situação anterior, mas sem incidência solar, o compressor não precisará ficará o tempo todo ligado, como consequência, consumindo menos que na situação anterior.
Como podemos ver, a resposta à pergunta de qual situação, com ar-condicionado ou vidros abertos é pior para o consumo, depende de “N” fatores, aliás há mais fatores do que os listados como por exemplo a curva de eficiência do motor nas várias faixas de rotação, relação de marchas, pressão dos pneus …
Esta é uma análise “qualitativa” e não “quantitativa” onde analisamos somente os efeitos físicos dos sistemas e, portanto, se a pergunta fosse “qual é a diferença no acréscimo do consumo”, não conseguiríamos responder sem fazer vários cálculos ou medições específicas em carros escolhidos, o que seria um trabalho, e custos enormes.
Isto posto, podemos sumarizar que a resposta certa é, em linhas gerais e, como “regra do dedão”, pior consumo com ar-condicionado ligado em trânsito de cidade e pior consumo com janelas abertas em estradas.
Independente desta análise, fica aqui a minha opinião como usuário e não como engenheiro, utilize tanto o ar-condicionado, como andar com janelas abertas, da forma que mais lhe convier pois, em linhas gerais, o acréscimo no consumo se paga pela conveniência e o conforto ao dirigir.