FLUÍDOS FRIGORÍFICOS

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1 FLUÍDOS FRIGORÍFICOS

2 , Fluidos Frigoríficos ou Refrigerantes Substâncias empregadas como veículo térmico para transporte de calor nos sistemas de refrigeração Podem ser classificados nas seguintes categorias: Hidrocarbonetos halogenados (flúor, cloro ou bromo); Misturas não azeotrópicas de hidrocarbonetos halogenados; Misturas azeotrópicas de hidrocarbonetos halogenados Compostos orgânicos (hidrocarbonetos puros: butano, etc...); Compostos inorgânicos (CO 2, NH 3, etc... ).

3 Designação segundo a norma ASHRAE Hidrocarbonetos halogenados e outros Número de átomos de flúor Número de átomos de hidrogênio mais 1 Número de átomos de carbono menos 1 Compostos derivados de hidrocarbonetos não saturados (C-1) (H+1) (F)

4 Designação segundo a norma ASHRAE R12 C Cl2F2 Número de átomos de flúor Número de átomos de hidrogênio mais 1 Número de átomos de carbono menos 1 Compostos derivados de hidrocarbonetos não saturados (C-1) (H+1) (F)

5 Designação segundo a norma ASHRAE Série 400: misturas não azeotrópicas R407c, R410a Série 500: misturas azeotrópicas R502, R507, etc Série 600: hidrocarbonetos (alguns). R600 (butano) Série 700: compostos inorgânicos. R717 (amônia), R718 (água), R744 (CO 2 )

6 Características desejáveis de um refrigerante Pressão de vaporização não muito baixa: para evitar vácuo elevado no evaporador e também, um valor baixo da eficiência volumétrica do compressor devido à grande relação de compressão; Pressão de condensação não muito elevada: quanto menor for a pressão de condensação do refrigerante, menor será a relação de compressão e, portanto, melhor o desempenho do compressor. Temperaturas para Pressão de condensação P O = 1 bar e P C = 23 bar (T C = 50 Celsius)

7 Pressão de Saturação x Temperatura de Saturação

8 Características desejáveis de um refrigerante Calor latente de vaporização elevado: Se o refrigerante tiver um alto calor latente de vaporização, será necessário menor vazão do refrigerante para uma dada capacidade de refrigeração; Volume específico reduzido (exceto compressores centrífugos): Se o refrigerante apresentar um alto valor do calor latente de vaporização e um pequeno volume específico, na fase de vapor, a vazão em volume no compressor será pequena e o tamanho da unidade de refrigeração será menor, para uma dada capacidade de refrigeração; T C = 40 Celsius T O = -13 Celsius Superaquecimento = 10 o C Eficiência Isentrópica = 0,7

9 Características desejáveis de um refrigerante Coeficiente de performance elevado: O refrigerante utilizado deve gerar um coeficiente de performance elevado pois o custo de operação está essencialmente relacionado a este coeficiente; Temperatura de descarga não muito elevada: Um valor elevado da condutibilidade térmica do refrigerante é importante na melhoria das propriedades de transferência de calor. T C = 40 Celsius T O = -13 Celsius Superaquecimento = 10 o C Eficiência Isentrópica = 0,7

10 Compatibilidade com materiais: Amônia: reage com cobre ou latão; Halogenados: Reagem com zinco e ligas de alumínio contento mais de 2% de magnésio. Atacam certas borrachas (Buna N, Buna S, Natural); Compatível com o óleo lubrificante do compressor

11 Características desejáveis de um refrigerante Condutibilidade térmica elevada Baixa viscosidade na fase líquida e gasosa Não devem ser poluentes Devem ser de detecção fácil quando houver vazamentos Devem ter preços moderados e ser facilmente disponíveis Não devem ser tóxicos ou excessivamente estimulantes Não devem ser inflamáveis ou explosivos

12 Classificação dos Refrigerantes Quanto ao Nível de Toxicidade e Inflamabilidade (ASHRAE 34-92) Toxicidade Classe A - Compostos cuja toxicidade não foi identificada Classe B - Foram identificadas evidências de toxicidade Inflamabilidade Classe 1 Não se observa propagação de chama em ar Classe 2 Limite inferior de inflamabilidade (L.I.I.) superior a 0,10 kg/m 3 (21 o C e 101,325 kpa). Classe 3 Inflamabilidade elevada. L.I.I. inferior ou igual a 0,10 kg/m 3 (21 o C e 101,325 kpa).

13 Classificação dos Refrigerantes Quanto ao Nível de Toxicidade e Inflamabilidade (ASHRAE 34-92) cancerígeno e inodoro

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15 Destruição da Camada de Ozônio 1974, foram detectados problemas relacionados aos CFCs Compostos clorados migram para a estratosfera e destroem as moléculas de ozônio Os CFCs são os maiores responsáveis pelo aparecimento do buraco na camada de ozônio sobre a Antártica A camada de ozônio é responsável pela filtragem dos raios ultravioleta que, em quantidades elevadas, são prejudiciais ao meio ambiente e ao ser humano: Doenças de pele (queimaduras, câncer, etc) Envelhecimento precoce Etc...

16 Destruição da Camada de Ozônio

17 Processo Natural Formação do O 3 : O2 UV O O O O2 (colisão) O3 Destruição do O 3 : O3 UV O2 O O O3(colisão) O2 O2 Resultado Líquido: camada de ozônio Destruição da Camada de Ozônio (ação dos CFC s) CFC UV Cl A B... Cl O 3 (colisão) ClO O 2 O ClO(colisão) Cl O 2 Cl O 3 (colisão) ClO O 2

18 Destruição da Camada de Ozônio

19 Destruição da Camada de Ozônio Em 1986 o Protocolo de Montreal determinou a substituição dos CFCs provocando uma verdadeira revolução na indústria frigorífica As importações de CFC-12 sofrerão reduções gradativas em peso, da seguinte forma (CONAMA 2000): - 15% em % em 2002; - 55% em de 2003; - 75% em 2004; - 85% em de 2005; - 95% em 2006; - 100% em Há certa tendência de adoção da amônia em instalações industriais de construção recente, Refrigerantes como CO 2, têm sido cogitados pela comunidade científica e industrial O problema da camada de ozônio tem se composto com o problema do efeito estufa

20 Destruição da Camada de Ozônio

21 Caracterização do nível de ação dos refrigerantes em relação a ozônio e ao efeito estufa camada de Pot. de Destruição da Camada de Ozônio (Ozone Depleting Potential ODP) O potencial de destruição dessa camada que um determinado composto apresenta em relação ao refrigerante R11, ao qual é atribuído o valor 1 Pot. de Aquecimento Global (Global Warming Potential GWP) É relativo ao efeito estufa direto causado pelo refrigerante R11, ao qual é atribuído arbitrariamente o valor 1

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25 RETROFIT Equipamentos com mais de 20 anos: bons candidatos para substituição Estão próximos do final de sua vida útil. Equipamentos novos são muito mais eficientes do que equipamentos com 20 ou 30 anos (0,8 1,0 kw/ton para 0,50 a 0,65 kw/ton). Equipamentos com até 10 anos: bons candidatos para conversão ( retrofit ): Possuem mais da metade de sua vida útil. Projeto mais recente já incorpora melhorias para o aumento de eficiência. Equipamentos com 10 a 20 anos de uso. Decisões mais difíceis uma vez que os equipamentos aqui ainda possuem vários anos de vida útil mas são de projeto mais antigo. Obs.: proprietários e usuários devem levar em consideração os aspectos mais amplos do problema, e efetuar uma análise detalhada

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