Os Fluidos Refrigerantes

FLUIDOS REFRIGERANTES

O refrigerante é definido como qualquer corpo ou substância que age como um agente refrigerante (térmico), pela absorção de calor de outro corpo ou substância. É o fluido de trabalho em um ciclo de compressão e condensação, absorvendo e cedendo calor. Para tanto o mesmo deve conter características químicas, físicas e termodinâmicas que o tornem seguro e economicamente viável.

SEGURANÇA

Falando sobre a segurança, um fluido refrigerante deve ser quimicamente inerte quanto a não ser inflamável, explosível, tóxico no estado puro ou misturado com ar, o mesmo não deve reagir desfavoravelmente com o óleo lubrificante ou com algum material usado na construção do equipamento, nem com a umidade. É importante salientar que o refrigerante também não deve contaminar produtos alimentícios caso ocorra vazamentos no sistema de refrigeração.

TOXICIDADE

A toxicidade é um fator a ser considerado durante a escolha de um fluido refrigerante, os mesmos são classificados em uma escala de um a seis, onde a primeira é altamente tóxica e a última apesar de ser medianamente tóxica, ou seja, é necessária uma concentração muito alta do refrigerante e um tempo de exposição considerável para que possa se desenvolver algum dano, é considerada atóxica. Todavia, alguns refrigerantes quando em contato com o ar e expostos a uma chama ou elemento elétrico de calefação podem se decompor originando compostos altamente tóxicos em baixas concentrações e baixo período de exposição, este é o caso dos refrigerantes de fluorocarbono.

FLAMABILIDADE E EXPLOSIVIDADE

A maioria dos refrigerantes não são inflamáveis ou explosíveis exceto a amônia e os compostos hidrocarbonados. A amônia é ligeiramente explosiva, entretanto, tomando-se alguns cuidados é possível sua utilização. Em contra partida os compostos hidrocarbonados são altamente combustíveis e explosivos, seu uso é aplicado apenas em casos especiais e sob vigilância pessoal de operação experimentado.

CONSIDERAÇÕES ECONÔMICAS E OUTRAS

O refrigerante deve possuir características físicas e térmicas que resultem em um mínimo de requisitos de potência por unidade de capacidade de refrigeração, ou seja, um alto coeficiente de rendimento. As propriedades que influenciam na capacidade e eficiência são:

- O calor latente de vaporização: Quando é requerido um alto valor de calor latente o mesmo é acompanhado por um baixo volume específico no estado de vapor, aumentando-se a eficiência e a capacidade do compressor. Este fato tente a diminuir o consumo de força e a capacidade requerida pelo compressor, permitindo assim, o uso de um aparelho mais compacto.

- O volume específico do vapor: Calor específico baixo para o líquido e alto para o vapor são desejáveis uma vez que ambos elevam o efeito da refrigeração por libra, o primeiro pelo aumento do efeito de sub-refrigeração e o último pela diminuição do efeito de superaquecimento. Quando um fluido simples possui estas características a eficiência de um trocador de calor de sucção de líquido é melhorada.

- A taxa de compressão: As baixas taxas de compressão conferem um menor consumo de potência e uma alta eficiência volumétrica, sendo esta a mais importante em sistemas menores porque permite o emprego de compressores menores. A temperatura de descarga adiabática baixa quando combinada com uma taxa de compressão razoável, reduz a possibilidade de superaquecimento do compressor e contribui moderadamente para uma vida longa de conservação livre para o compressor.

- O calor específico do refrigerante: tanto no estado líquido quanto no estado gasoso.

O coeficiente de condutância quando elevado pode melhorar as taxas de transmissão de calor, isso quando considerado o resfriamento de líquidos e com isso reduzir o tamanho e custo do equipamento de transmissão de calor.

A relação pressão-temperatura do refrigerante seja de tal modo que a pressão no evaporador seja maior que a pressão atmosférica, assim no caso de vazamento, quantidades consideráveis de ar e umidade podem ser arrastadas para o sistema enquanto que, se a pressão de vaporização estiver acima da atmosférica, há possibilidade de arraste de ar e umidade no caso de vazamento é mínima.

Baixas pressões de condensação sob condições atmosféricas normais são desejadas, uma vez que permitem o uso de materiais mais leves na construção do equipamento de condensação, reduzindo seu modo, peso, tamanho e custo. Sendo assim, a pressão e temperatura critica do refrigerante devem ser superiores à pressão e temperatura máximas do sistema e o ponto de congelamento deve ser inferior à temperatura mínima a ser obtida no ciclo. Estes fatores são importantes na escolha do fluido refrigerante para uma aplicação de temperatura baixa.

Uma vez que a potência requerida por unidade de capacidade de refrigeração é quase a mesma para todos os refrigerantes de uso comum, a eficiência e economia da operação são fatores a serem considerados na seleção do mesmo. Sendo assim, as propriedades são de extrema importância, pois, influenciarão no tamanho, peso, custo inicial do equipamento e permitem a operação automática e um mínimo de manutenção.

FLUIDOS ALTERNATIVOS

Chamados de “blends” é uma boa alternativa para a conversão de equipamentos que estão em operação no campo, pois exigem mínimas alterações no sistema original e na maioria dos casos não é necessária a substituição do compressor.

A tabela abaixo mostra algumas opções disponíveis no mercado. As seguintes misturas de fluidos refrigerantes foram aprovadas para uso com os compressores Embraco:

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VANTAGENS DOS FLUIDOS ALTERNATIVOS

• São utilizados nos equipamentos de refrigeração não havendo necessidade de troca de componentes (dispositivo de expansão, compressor, etc.);
• São compatíveis com óleo mineral, óleo alquilbenzeno e com os materiais existentes. Obs: somente na aplicação do R-407C, deve ser trocado o óleo mineral por óleo Poliolester;
• A carga de fluido refrigerante do equipamento com fluido alternativo é 80% da carga de fluido original. Obs: A carga do fluido refrigerante deve ser feita somente na forma líquida.

REFRIGERANTES FLUOROCARBONOS

Até os anos de 1920 os refrigerantes mais utilizados eram a amônia, o dióxido de carbono, dióxido de enxofre, cloreto de metilo e cloreto de metileno, com o passar dos anos estes refrigerantes exceto a amônia foram substituídos pelos refrigerantes fluorocarbonos que são um grupo de uma família de compostos conhecida como os halocarbonos, obtida da reposição ou substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por moléculas de metano ou etano, ambas hidrocarbonetos puros, com átomos de cloro, flúor e/ou bromo.