FLUIDOS REFRIGERANTES – HISTÓRIA E APLICAÇÃO

Fluidos refrigerantes são substâncias químicas que possuem características específicas para a aplicação em processos que requerem refrigeração, podendo ser com a finalidade de armazenamento, climatização de ambientes, conservação de alimentos e outros. Durante o processo de refrigeração, o fluido refrigerante passa, reversivelmente, por mudança de fase de líquido para gasoso através da absorção de calor oriunda de um ambiente à temperatura mais elevada (ou outro fluido).

A primeira patente de sistemas de refrigeração foi registrada em 1834 onde os fluidos refrigerantes utilizados eram de origem natural como CO2, amônia e hidrocarbonetos. A utilização exclusiva de fluidos naturais ocorreu até o ano de 1929, quando foi patenteado o primeiro fluido sintético, o R12 (CCl2F2), um CFC (clorofluocarboneto) utilizado em aparelhos de condicionamento de ar.

Aparelho de condicionamento de ar

Com o surgimento dos fluidos sintéticos, os fluidos naturais acabaram sendo utilizados cada vez menos por serem mais complexos e requerem maiores cuidados. O uso dos fluidos de refrigeração sintéticos do tipo CFC cresceu até os anos 70, contudo constatou-se o efeito do uso sobre a camada de ozônio e, nos anos 80, surgiram os fluidos do tipo HCFC (hidroclorofluocarbonetos). Esta inovação na área da refrigeração representou uma redução quanto ao potencial de destruição da camada de ozônio em relação aos CFCs.

A preocupação com o empobrecimento da camada de ozônio levou realização do tratado do Protocolo de Montreal, em 1987, que visa a substituição do uso de substâncias que prejudicam o ozônio. Com isso, passou a ocorrer a diminuição do uso dos CFCs e HCFCs, que ainda é utilizado no Brasil com restrições graduais até a sua extinção com previsão para 2040.

Ação dos CFCs na camada de ozônio

Os fluidos pertencentes ao grupo dos HFCs (hidrofluocarbonetos) são uma alternativa aparentemente razoável ao uso dos fluidos sintéticos já utilizados, pois não apresentam indícios relevantes de destruição da camada de ozônio. Em contrapartida, estes fluidos favorecem de forma significativa com o efeito estufa. Sendo assim, seu uso foi restrito após o Protocolo de Kyoto em 1997, que tem como objetivo a redução da emissão de gases de efeito estufa, que incluem todos os fluidos sintéticos citados anteriormente.

Devido às questões ambientais, a partir dos anos 2000, o uso de fluidos naturais vem crescendo por não apresentarem riscos ambientais. Outro grupo de fluidos refrigerantes, que vem crescendo desde 2010, é o grupo dos HFOs (hidrofluorolefina), que também não apresenta riscos à camada de ozônio e não favorecem o efeito estufa.

Fluidos sintéticos X Fluidos naturais

Os fluidos sintéticos (CFC, HCFC, HFC e HFO) são considerados mais seguros, mais simples de se manusear e mais baratos, entretanto, em sua maioria, como dito anteriormente, apresenta riscos ambientais. Suas aplicações vão de refrigeração comercial, limpezas de linha e sistemas de condicionamento de ar em carros por exemplo. A presença do cloro na composição de grande parte dos fluidos sintéticos é o que os tornam nocivos à camada de ozônio. Os fluidos que não possuem cloro em sua composição são considerados ecológicos, mas ainda assim favorecem o efeito estufa. O grupo dos HFOs representa a geração promissora dos fluidos sintéticos.

Os fluidos naturais como CO2, amônia e hidrocarbonetos são considerados mais complexos e apresentam custo mais elevado. Além disso, eles são considerados altamente inflamáveis, devendo haver maiores cuidados com a instalação dos sistemas que vão receber estes fluidos. São recomendados para operações à baixa carga como vending machines e têm boa aplicabilidade à qualquer temperatura.

Vending machine de sorvete

A amônia, utilizada no fluido amônia R171, é considerada tóxica, levemente inflamável, possui boas características termodinâmicas e deve ser utilizada em sistemas combinados com glicol ou CO2 por exemplo.

Os fluidos podem ser classificados como simples, que não são misturados com outros fluidos: R-22, R134, R-32 e fluidos naturais ou fluidos blend, que são misturas entre fluidos. Os fluidos blend podem ser, ainda, azeotrópicos ou não azeotrópicos.

Os fluidos simples são mais simples de trabalhar por apresentarem propriedades bem definidas, podendo ser realizadas cargas gasosas ou líquidas e no caso de vazamentos não prejudica a sua composição ainda presente na instalação.

Os fluidos blend azeotrópicos, como o R22, apesar de serem misturas, possuem características de fluidos simples. Já os não azeotrópicos (como o R404A que possui em sua composição R125 44%, R-143 a 52%, R134 4%) possuem fluidos com diferentes pontos de ebulição e não se misturam perfeitamente, assim não se comportam como fluido simples. A utilização destes tipos de fluido implica em cuidados extras, pois em caso de vazamentos a composição do fluido que escapou e a composição do fluido restante podem ser desconhecidas necessitando de uma nova carga. Existe, ainda, a característica da temperatura glide, onde a temperatura de evaporação não é constante.

Os índices ODP e GWP mostram o quanto os tipos de fluidos refrigerantes afetam a camada de ozônio e o efeito estufa.

Potencial da destruição da camada de ozônio por fluido

O fluido com maior ODP é o R 12, que é um CFC. Para ser considerado ecológico, um fluido deve possuir ODP equivalente a 0.

O GWP mede o quanto um fluido contribui com o efeito estufa. Os HFCs não oferecem risco à camada de ozônio, mas contribuem para o aquecimento global.

Potencial de contribuição para o aquecimento global

Pode ser feita a seguinte analogia: 1 kg de R 404 A liberado na atmosfera durante um vazamento é equivalente a 3900 kg de CO2, que corresponde a liberação de um carro pela queima do seu combustível durante dois anos.

Todos os fluidos possuem seus prós e contras e a escolha do melhor tipo para ser utilizado deve levar em consideração diversos fatores além da sua finalidade. Devem ser avaliados aspectos como:

  • Acessibilidade: no Brasil, por exemplo, os HFOs ainda possuem custo elevado devido à baixa demanda;
  • Disponibilidade de compra: na Europa, a venda dos HFCs é limitada conforme o tamanho da instalação e está sujeita à aplicação de taxas;
  • Conhecimento técnico local: fluidos naturais requerem maior conhecimento técnico;
  • Meio ambiente: devido à toxicidade da amônia, esta não deve ser utilizada em instalações próximas a áreas povoadas devido aos riscos que oferece à população em caso de vazamento;
  • Performance;
  • Segurança: utilização de cargas adequadas e análise de inflamabilidade do composto. Alguns fluidos podem ser reativos com o material das instalações prejudicando a estrutura e colocando os colaboradores em risco.

Com o atual cenário, no qual a responsabilidade ambiental vem tornando-se prioridade nas indústrias, a tendência é a utilização cada vez mais frequente de fluidos refrigerantes naturais, assim como era feito no passado.

Fonte:

Refrigeração;

SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO: ANÁLISE E MODELAGEM TERMODINÂMICA

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DE DIFERENTES FLUIDOS REFRIGERANTES NO COEFICIENTE DE DESEMPENHO DO CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO A VAPOR IDEAL

História dos Fluidos refrigerantes • FLUIDOS REFRIGERANTES #1

Tipos de Fluidos refrigerantes • FLUIDOS REFRIGERANTES #2

Como avaliar um fluido refrigerante • FLUIDOS REFRIGERANTES #3

ODP x GWP – Camada de Ozônio e Efeito Estufa • FLUIDOS REFRIGERANTES #4

Classificação de Fluidos Refrigerantes • FLUIDOS REFRIGERANTES #5

Fluido Simples vs Fluido Blend • FLUIDOS REFRIGERANTES #6

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