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Prof. M.Sc. Valdirson P. Mendes

Refrigerantes primários são aqueles usados em sistemas de com- pressão de vapor. Refrigerantes secundários são líquidos usados para transportar energia térmica a baixa temperatura de um local para outro, conhecidos como anticongelantes e salmouras. Os sistemas de absorção utilizam duas substâncias que formam a combinação de refrigerantes.

Os hidrocarbonetos halogenados são compostos formados por hidrogênio, carbono e um ou mais dos seguintes elementos da família química dos hologênicos: cloro, fluor ou bromo. A nomenclatura é composta, basicamente, por um nome (ou pela letra R) e um número. Segundo a norma internacional (ANSI/ASRAE 34-1989 – Number Designation and Safety Classification or Refrigerantes), a numeração dos hidrocarbonetos halogenados segue as seguintes regras:

1 – O primeiro dígito representa o número de átomos de carbono (C) do composto, menos um. Assim os derivados de metano terão, como primeiro dígito, o zero, enquanto que os derivados de etano terão o número um.

2 – O segundo dígito representa o número de átomos de hidrogênio (H) do composto, mais um, indicando a combustibilidade do refrigeran- te.

3 – O terceiro dígito representa o número de átomos de flúor (F) do composto.

4 – Nos casos onde o bromo está presente, no lugar de parte ou de todo o cloro, as mesmas regras são aplicadas. A exceção é que a letra B, após a designação do número de átomos de carbono, hidrogênio e flúor, indica a presença de bromo. O número de átomos de carbono, hidrogênio e flúor, indica a presença de bromo. O número imediatamente depois da letra B indica o número de átomos de bromo (Br) do composto.

O número de identificação do refrigerante deve ser precedido pela letra R ou utilizado em combinação com a palavra Refrigerante. O número de identificação pode também ser precedido pela marca registrada do fabricante ou nome comercial. Por exemplo: R – 12, Refrigerante 12, Freon 12 (marca registrada da Dupont).

Usualmente o R – 12 é também chamado de CFC 12. Esta nomenclatura não está de acordo com a norma ANSI/ASHRAE 34 – 1989, mas também bastante utilizada. A nomenclatura CFC é uma abreviação de CloroFlúorCarbono – principais elementos que compõem estes fluidos refrigerantes. O principal objetivo da utilização desta nomenclatura é informar ao usu- ário destas substâncias que elas destroem a camada de ozônio. Portanto, devem ser manuseadas de modo a evitar ou minimizar desperdícios e/ou liberação para a atmosfera. A siglas CFC sempre esteve muito ligada à destruição da camada de ozônio.

HCFC é a sigla do termo HidroCloroFlúorCarbono, substâncias menos agressivas do que CFCs em relação à cada de ozônio.

No HCFC um átomo de cloro foi substituído por um hidrogênio, que é inofensivo a camada de ozônio. Já o HFC é a abreviação de HidroFlúorCarbono, e HC e a abreviação de HidroCarbono, ambas substâncias inofensivas à camada de ozônio, porque não tema cloro nas suas composições.

EXEMPLOS: 1) Refrigerante: R – 12. Nomenclatura química: Diclorofuormetano. Fórmula química:

Cl

F

F C Cl a) Nº de átomos de C – 1 = 1 – 1 = 0. b) Nº de átomos de H + 1 = 0 + 1 = 1. c) Nº de átomos de F = 2. d) Não existe nenhum átomo de bromo no composto. Logo, este composto é denominado R – 12.

2) Refrigerante: R – 2. Nomenclatura química. Clorodifluormetano. Fórmula química:

Cl
F C H
F

a) Nº de átomos de C – 1= 1 – 1 = 0. b) Nº de átomos de H + 1 = 1 + 1 = 2. c) Nº de átomos de F = 2. Não existe nenhum átomo de bromo no composto. Logo, este composto é denominado R – 2.

3) Refrigerante: R – 13B1 Nomenclatura química: Bromotrifluormetano. Fórmula química:

Br

FC F

a) Nº de átomos de C – 1 = 1 – 1 = 0. b) Nº de átomos de H + 1 = 0 + 1 = 1. c) Nº de átomos de F = 3. d) Existe um átomo de bromo no composto. Logo, este composto é denominado R – 13B1.

PORQUE OS CFCs SÃO PREJUDICIAIS A CAMADA DE OZÔNIO.

Entre 12 e 13 km de distância do solo, na estratosfera, existe uma camada de ozônio que nos protege dos raios ultravioleta do sol. Esse camada absorve parte da radiação ultravioleta, impedindo que ela chegue à superfície da Terra. Esses raios possuem grande quantidade de energia. Os CFCs não reagem e não são destruídos na troposfera (cama mais baixa da atmosfera). Assim, quando liberados próximo ao solo, os CFCs vão subindo lentamente da troposfera para as camadas mais distantes da atmosfera. Esta subida leva vários anos.

Quando os CFCs chegam na estratrosfera são atingidos pelos raios ultravioleta do sol, que provocam o rompimento de suas moléculas, liberando átomos de cloro. Esses átomos de cloro atacam e destroem o ozônio, reduzindo a camada de ozônio.

Molécula de CFC

Os átomos de cloro formados na decomposição dos CFCs pelos raios ultravioleta são muito ativos. Cada um deles é capaz de destruir mais de 100.0 moléculas de ozônio.

A reação de destruição ocorre me quatro etapas, a partir da chegada das moléculas de CFC à estratosfera. Na 1ª etapa, a luz ultravioleta quebra a ligação de um átomo de cloro da molécula de CFC.

Molécula de CFC como cloro separando.

Em seguida, o átomo de cloro ataca a molécula de ozônio (O3) e forma uma de monóxido de cloro.

Rompimento da ligação e formação das novas moléculas.

Átomo de cloro

Luz ultravioleta

O monóxido de cloro é instável, tem sua ligação quebrada e formase novamente cloro livre, que vai atacar e destruir outra molécula de ozônio, repetindo-se o processo.

Cl – O rompendo, formando-se O2 e cloro livre, que volta a reagir.

Quando se destrói parte da camada de ozônio ela fica mais fina em alguns lugares. É o chamado “buraco”, por onde os raios ultravioleta do sol entram com pouca proteção e atingem a Terra. Os efeitos desses raios se dão sobre todos os seres vivos e são principalmente:

• Destruição ou danos aos organismos aquáticos e plantações. À medida que a produção dos CFCs é reduzida e finalmente eliminada, haverá necessidade de compostos substitutivos ambientalmente aceitáveis para serem usados em instalações refrigeração e ar condicionado. Esses fluidos refrigerantes “alternativos” devem ter características operacionais similares às dos CFCs, tanto para converter as instalações existentes em alternativos como para limitar as mudanças do design envolvidas na fabricação de novas instalações que possam usar fluidos refrigerantes alternativos.

Potencial de Destruição da Camada de Ozônio

"Ozone Depleting Potential“ − ODP

O potencial de destruição dessa camada que um particular composto apresenta em relação ao refrigerante R-1, ao qual é atribuído o valor 1.

Potencial 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.

Cloro livre

Átomo oxigênio livre

Molécula de oxigênio

TABELA 1. FLUIDOS REFRIGERANTES

R – 12 R – 134a
Ponto de ebulição-30ºC -26ºC
FlamabilidadeNenhuma Nenhuma
Potencial de diminuição do ozônio (ODP) 1,00,0
Potencial de aquecimento global (GWP) 3,00,28

Tabela 2. Comparação entre Propriedades Limite de exposição,PPM (V/V) 1.0 TLV* 1.0 AEL**

* O valor de Limite de tolerância (TLV), fixado para produtos químicos industriais pela American Conference of Governmental Hygienists, é a concentração média ponderada de tempo do produto químico transportado pelo ar à qual os funcionários podem ficar expostos durante um dia de trabalho de 8 horas, 40 horas semanais, ao longo da vida profissional. ** Limite de Exposição Aceitável (AEL) é a concentração média ponderada de tempo de um produto químico transportado pelo ar a que quase todos os funcionários podem ficar expostos durante um dia de trabalho de 8 horas, 40 horas semanais, ao longo da vida profissional, sem efeitos adverso, conforme determinado pela Dupont para compostos que não têm TLV.

A comparação entre as propriedades do HFC-134a com o CFC-12 esta delineada na Tabela 2. O ponto de ebulição do novo fluido refrigerante aproxima-se do ponto de ebulição do CFC-12. Isso significa que o HFC- 134a desenvolverá pressões operacionais do sistema semelhantes às do CFC-12.

As vantagens ambientais do HFC-134a sobre o CFC-12 são claramente mostradas pelos valores do ODP e do GWP dos dois compostos. Nenhum dos dois compostos é inflamável. O limite de Exposição Aceitável (AEL) de

de outros fluidos refrigerantes de CFC

1.0 ppm do HFC-134a significa uma previsão de que este fluido refrigerante tenha características de toxidade semelhante às do CFC-12 e às CONSIDERAÇÕES GENÉRICAS

Em geral, os fluidos refrigerantes alternativos não podem ser simplesmente “carregados” em um sistema destinado ao uso de CFCs. dependendo das características específicas da máquina, é possível que os materiais precisem ser substituídos e que o compressor, em muitos casos, precise ser modificado. Quando se converte um chiller de CFC para HFC-134a é necessário substituir o lubrificante. Os registros de manutenção devem conter quaisquer modificações que tenham sido feitas nos componentes originais do sistema. Além disso, o fabricante do equipamento deve ser consultado sobre a compatibilidade das peças do sistema com o novo fluido refrigerante.

COMPARAÇÕES DE DESEMPENHO Conforme demonstrado na Tabela 2, as características de desempenho do HFC-134a são semelhantes às do CFC-12. Inicialmente, julgou-se que o HFC-134a fosse um pouco menos eficiente do que o CFC-12,com base nos modelos que não consideravam as diferenças nos coeficientes de transferência de calor entre os dois fluidos refrigerantes. Os chillers convertidos para HFC-134a apresentam desempenho quase idêntico ao que apresentavam com o CFC-12.

Embora um novo chiller possa ser projetado para o HFC-134a, um chiller que funcione com CFC-12, que se faça retrofits, terá que so- frer algumas modificações para operar com o novo fluido refrigerante. É possível que o lubrificante tenha que ser trocado e que a velocidade de impulsão tenha que ser aumentada.

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