O futuro da refrigeração industrial e os fluidos naturais

Os HCFCs tornaram-se, na década de 1990, os principais fluidos refrigerantes alternativos aos CFCs, com destaque para o R22 que tem sido aplicado com sucesso em sistemas de refrigeração de todos os tamanhos, capacidades e faixas de temperaturas, especialmente em indústrias de alimentos e bebidas, mas vem sendo eliminado pelo Protocolo de Montreal. O mesmo começa a ocorrer com os HFCs, aplicados a equipamentos para este segmento, como os fluidos R134a, R410A e R404A que têm o cronograma de redução estabelecido pela Emenda de Kigali.

Tal situação tem levado ao aumento significativo da demanda industrial por novos projetos de sistemas de refrigeração à base de fluidos naturais, entre eles o dióxido de carbono (CO2), a amônia (NH3) e os hidrocarbonetos (R290 e R600a).

Os fluidos naturais não afetam a camada de ozônio (PDO = 0) e apresentam baixíssimo impacto para o sistema climático global, com GWP quase nulo. Esses fluidos se apresentam como alternativa promissora para o setor de refrigeração comercial em indústrias de alimentos e bebidas, principalmente os hidrocarbonetos, que podem ser utilizados como fluidos frigoríficos de expansão indireta em conjunto com outros fluidos intermediários.

Existem defensores para cada um deles, entretanto, ainda não há uma única solução definitiva em que se possa escolher apenas um deles para todas as aplicações. De certo modo, existem limitações ou complicações para a aplicação irrestrita dessas substâncias, por exemplo, o uso da amônia em áreas urbanas devido a sua toxicidade, a eficiência energética do CO2 para altas temperaturas ambientes e suas altas pressões de trabalho e a utilização dos hidrocarbonetos em sistemas com elevada carga de fluido devido sua inflamabilidade.

Entretanto, vale ressaltar que antes de se preparar para a substituição dos HCFCs/ HFCs, alguns fatores importantes deverão ser levados em consideração, tais como: respeitar as normas de segurança e seguir todas as recomendações dos fabricantes de compressores, componentes, fluido refrigerante natural etc. Também é sempre indicada a contratação de um especialista para assessorar na aplicação do fluido frigorífico natural. Além disso, é fundamental o treinamento de todos os envolvidos com a instalação frigorífica (operadores, técnicos de manutenção), para que sejam capazes de lidar com as especificidades na aplicação dos fluidos naturais.

É importante observar o grau de pureza dos fluidos refrigerantes naturais que estão sendo adquiridos. Em todos os casos recomenda-se um grau de pureza com H2O < 10 ppm (partes por milhão) para evitar qualquer risco de reação química entre o fluido e o óleo lubrificante do compressor. A maioria dos fabricantes de compressores recomenda um conteúdo de umidade (H20) misturado ao óleo lubrificante variando entre 30 ppm a 50 ppm de H2O para evitar as reações químicas e degradação do equipamento. Cuidados especiais também são necessários em relação à armazenagem dos fluidos naturais, que deve ser feita, preferencialmente, em área coberta, seca, ventilada, com piso impermeável e afastada de materiais incompatíveis.

A opção de uso de hidrocarbonetos como fluidos alternativos aos CFCs, HCFCs e HFCs tem recebido uma atenção considerável em todo o mundo. Graças às suas destacadas características termodinâmicas, os hidrocarbonetos contribuem para que os sistemas de refrigeração sejam energeticamente eficientes. Entretanto, eles são mais pesados que o ar e têm efeito anestésico e asfixiante para altas concentrações, além de sua inflamabilidade, sendo classificados como Classe A3 pela ASHRAE. Os hidrocarbonetos estão disponíveis a baixo custo no mundo inteiro e com boa disponibilidade de produção e logística. São solúveis em todos os lubrificantes e compatíveis com diversos tipos de materiais, tais como metais e elastômeros, tradicionalmente usados em equipamento de refrigeração. Suas aplicações geram níveis de ruído mais baixos, devido às menores pressões de trabalho, e ainda há a possibilidade de uso de óleo mineral e baixas temperaturas de descarga, permitindo aumentar a vida útil do compressor.

Os hidrocarbonetos por serem inflamáveis requerem medidas adequadas de segurança durante a manipulação, fabricação, manutenção, assistência técnica e descarte do equipamento. Diversos países contam com legislação e normas técnicas sobre as limitações de uso e os aspectos de segurança necessários. As limitações da carga de hidrocarbonetos são especificadas por normas de segurança (e.g. EN 378 e IEC 60335-2-89), em que as máximas quantidades por circuito dependem da aplicação. A norma europeia EN 378 e a ISO 5149 se referem aos requisitos de segurança e ambientais para sistemas de refrigeração.

Mais uma vez, como já ocorreu em outros processos de conversão de fluidos refrigerantes ao longo da história, podemos acreditar que vencerá esta corrida aquele fluido que oferecer mais benefícios na famosa fórmula de mercado, c/b (custo-benefício). Até, é claro, a próxima corrida que a ciência assim nos propuser.