Substituto do R-22 e R-404A aumenta performance e diminui emissões de CO₂ de sistemas de refrigeração comercial | Foto: Nando Costa/Pauta Fotográfica

 

Com a ratificação do Protocolo de Montreal em 1987, os clorofluorocarbonos (CFCs) e hidroclorofluorocarbono (HCFCs), como o R-11 e o R-22, foram ou serão erradicados nos próximos anos, em função de seu alto potencial de destruição da camada de ozônio (ODP, na sigla em inglês).
Principal consumidora desses compostos, a indústria de aquecimento, ventilação, ar condicionado e refrigeração (HVAC-R) passou a utilizar hidrofluorcarbonos (HFCs) como substitutos.
Devido ao seu zero ODP, os refrigerantes dessa família, tais como o R-134a, o R-404A e o R-410A, passaram a ser amplamente utilizados desde os anos 1990 em aplicações de refrigeração, ar condicionado e bombas de calor.
No entanto, muitos HFCs têm um potencial de aquecimento global (GWP) relativamente alto. O GWP é a medida do potencial de uma substância química em contribuir para o efeito estufa. O GWP é medido sempre em relação ao dióxido de carbono. Por definição, o dióxido de carbono possui um GWP de 1. Em geral, os HFCs atualmente em uso têm um GWP milhares de vezes maiores que o do dióxido de carbono.
Em função de leis ambientais mais rígidas e de metas corporativas voluntárias de sustentabilidade, o setor vem adotando alternativas com menor GWP.
Entre os refrigerantes alternativos com GWP mais baixo disponíveis no mercado estão os hidrocarbonetos (HCs), como o propano (R-290) e o isobutano (R-600a), bem como o dióxido de carbono (R-744) e a amônia (R-717).
Com exceção do dióxido de carbono, todas essas alternativas existentes são inflamáveis (A3) ou tóxicas (B2), segundo a classificação de segurança estabelecida pela Associação Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (Ashrae).
Além dessas alternativas, os fabricantes de fluidos frigoríficos têm desenvolvido outras substâncias de menor impacto climático, incluindo hidrofluorolefinas (HFOs). Normalmente, esses refrigerantes de última geração e suas misturas não são inflamáveis (A1) ou possuem leve inflamabilidade (A2L).
Em um esforço para determinar os impactos desses novos refrigerantes alternativos com menor GWP, especialistas têm investigado o desempenho deles nos sistemas e componentes de refrigeração e ar condicionado. Idealmente, refrigerantes de baixo impacto ambiental, além de menor GWP, devem fornecer o mesmo ou melhor desempenho energético que seus antecessores.
Uma das ações dessa natureza é o Programa de Avaliação de Refrigerantes Alternativos com Baixo GWP, liderado pelo Instituto de Ar Condicionado, Aquecimento e Refrigeração dos EUA (AHRI).
O programa consiste em uma bateria de ensaios composta por teste calorimétrico do compressor, teste de queda do sistema, teste de sistema com otimização leve e teste de transferência de calor.
Muitos fabricantes de equipamentos, laboratórios e instituições acadêmicas também vêm realizando ensaios com substâncias fornecidas pelos principais fabricantes de fluidos refrigerantes.
Os resultados dos testes mostram que, em geral, os novos refrigerantes alternativos (muitos dos quais são A2L) exibem eficiência e capacidade de refrigeração semelhantes ou até melhores em comparação aos HFCs usados atualmente.
Casos de sucesso
É importante salientar que o GWP não é e não deve ser o único parâmetro para avaliar o impacto ambiental de um refrigerante. Esse impacto deve ser avaliado considerando tanto a emissão direta de refrigerantes que vazam indevidamente dos sistemas frigoríficos por falhas ou falta de manutenção adequada, relacionada essa ao GWP, quanto a emissão indireta de carbono resultante do consumo de eletricidade por esses equipamentos ao longo de seu uso. Isso é chamado de impacto climático total durante a vida útil (LCCP). Quanto menor o LCCP, menor o impacto ambiental total.
Resumidamente, um baixo valor de GWP é apenas uma indicação de baixo impacto resultante da emissão direta do refrigerante. Mas a eficiência do produto afeta diretamente o volume de emissões indiretas de gases de efeito estufa. De um modo geral, as emissões diretas representam apenas uma pequena fração do LCCP, sendo as emissões indiretas responsáveis pela maior parte do impacto geral.
Portanto, é muito importante que os refrigerantes com menor GWP tenham desempenho comparável ou superior aos HFCs atualmente em uso, caso do Opteon XP40 (R-449A), mistura não inflamável (A1) à base de HFO desenvolvida pela Chemours para substituir o R-22 e o R-404A em equipamentos de refrigeração comercial novos ou existentes.
Além do GWP 67% menor que o do R-404A, a solução tecnológica proposta pela indústria química norte-americana possibilita reduzir em até 12% do consumo de energia em sistemas de refrigeração.
Segundo a Chemours, o retorno sobre o investimento na troca do fluido refrigerante realizada em milhares de estabelecimentos se deu apenas em alguns meses e o procedimento pôde ser feito em apenas uma noite, sem a necessidade de paralisação das lojas que investiram na atualização tecnológica de suas instalações frigoríficas.
“O Opteon XP40, que pode ser aplicado em refrigeradores e câmaras comerciais, já foi adotado por centenas de supermercados e armazéns frigoríficos Brasil afora”, destaca o gerente marketing e desenvolvimento de negócios para a América Latina, Arthur Ngai.
Para demonstrar a facilidade do procedimento, a Chemours fez, recententemente, um retrofit ao vivo para os alunos de uma escola do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (Senai) em Belo Horizonte (MG) numa câmara fria da instituição. O equipamento operava com fluido refrigerante R-404A.
No caso em questão, houve uma melhoria de 3,5% no coeficiente de performance (COP) do sistema. “A nova carga de Opteon XP40 foi reduzida em 4% em relação à antiga carga de R-404A para atender a mesma carga térmica, ou seja, a capacidade de refrigeração que o sistema oferecia antes do retrofit foi mantida”, explica Ngai.
“O compressor Danfoss (MTZ19JA1VE) e o óleo lubrificante sintético à base de poliol éster (POE) não foram trocados e a válvula de expansão termostática foi regulada para ajuste do superaquecimento”, diz.
“Isso mostra que é possível operar com os mesmos equipamentos de maneira mais eficiente e sustentável, realizando apenas a substituição do fluido refrigerante, procedimento realizado em algumas horas, fato que demonstra que sua adoção requer rotinas de manutenção muito similares às que já são praticadas em sistemas com R-404A”, acrescenta.
Outro caso de sucesso relevante envolvendo o Opteon XP40 ocorreu na maior rede de supermercados do Brasil. “Para comprovarmos na prática a melhoria de performance e a economia de energia, medimos, juntamente com os técnicos do supermercado, o consumo de energia do sistema por um mês antes e por um mês depois da troca do fluido e, na média, a economia de energia obtida foi cerca de 9%”, revela.
De acordo com Ngai, essa experiência foi replicada em outros supermercados que puderam comprovar melhoria de performance energética traduzida em redução da conta de energia, entre os quais Rede ABC, Center Box, Jaú Serve, St. Marche e Mondelez.
“O Brasil tem potencial para reduzir suas emissões em cerca de quatro milhões de toneladas de CO₂, caso as instalações que atualmente utilizam R-404A sejam convertidas para operar com o fluido Opteon XP40. Isso seria o mesmo que deixar de queimar de 1,8 bilhão de litros de combustível fóssil, ou ainda o equivalente ao que 24 milhões de árvores plantadas absorveriam de CO₂ em 100 anos”, calcula.
Mas o que parece ser ainda uma novidade no País já é um padrão em países desenvolvidos. “As tecnologias à base de HFO são as principais adotadas para substituição do R-404A e do R-507 no setor de refrigeração comercial tanto na Europa quanto nos Estados Unidos, que já possui uma legislação mais restritiva aos HFCs”, lembra.
Oportunidades
Em suma, casos de sucesso como esses e testes realizados por fabricantes não deixam dúvida de que há muitas oportunidades para o uso de refrigerantes alternativos com menor GWP em equipamentos novos e existentes.
Novos equipamentos podem ser projetados para funcionar de forma otimizada com essas substâncias, o que já garante uma performance melhor do sistema desde o inicio da operação dos sistemas.
Os equipamentos existentes podem ser adaptados para operar com uma alternativa de menor impacto ambiental, desde que o novo fluido possua propriedades semelhantes às do refrigerante que está sendo substituído, minimizando modificações necessárias.
Em geral, tais substituições de refrigerante são ideais para reduzir o consumo de energia e o impacto ambiental de sistemas com grande carga, como as instalações centralizadas de refrigeração comercial.
Como os sistemas existentes que utilizam HFCs não são projetados especificamente para o uso de refrigerantes inflamáveis, a adaptação é limitada às alternativas A1. Isto é, a atualização com refrigerantes A2L ou A3 não é permitida, pois requerem configurações e dispositivos que garantam a segurança do sistema e são indicados somente para uso em novos equipamentos.
Por causa de problemas como alta pressão, compatibilidade de material, toxicidade ou inflamabilidade, fluidos como o R-717 e o R-744 também não são adequados para retrofits.
Por fim, a decisão de adquirir um sistema de refrigeração comercial compatível com um refrigerante mais sustentável ou modernizar uma instalação já existente não deve fazer com que seus gestores parem de monitorar e corrigir falhas como vazamentos ou outros problemas técnicos que impactam diretamente sua eficiência, aumentado a conta de luz e as emissões diretas e indiretas de gases de efeito estufa.
Fonte: Blog do Frio