A transição dos HFCs para substâncias com menor potencial de agressão ao meio ambiente também não é pacífica em se tratando de equipamentos para a climatização. Não há candidatos que preencham todos os requisitos necessários, como baixo GWP, tanto em relação às emissões diretas de gases de efeito estufa, quanto indiretas, no lado do consumo energético; grau de inflamabilidade; praticidade de manuseio e fácil acesso pelos mercados, entre outras.

A aposta da Daikin

A Daikin, por exemplo, tem apostado no R-32 para sistemas split, mulisplit e mini VRVs de baixa capacidade e chillers que utilizam compressores do tipo rotativo e scroll. “A Daikin foi a primeira empresa no mundo a utilizar o R-32. Não se trata de um fluido novo, a Daikin já trabalha com equipamentos com este fluido no Japão desde 2012 e foi a primeira a introduzir em um split no Brasil no modelo Split High Wall de 32.000 Btu/h. Apesar de também ser um HFC, o R-32 possui 1/3 do potencial de aquecimento global apresentado pelo R-410A. Após muitos testes a conclusão foi de que o R-32 é o refrigerante mais equilibrado e adequado em termos de impacto ambiental, eficiência energética, segurança e custo/benefício quando aplicado a condicionadores de ar e bombas de calor”, diz Leandro Lourenço, gerente de engenharia de produtos da empresa.

Lourenço explica que os fluidos refrigerantes com baixa agressão climática utilizados nos chillers são mais caros e demandam mais emissões de CO2 para serem produzidos, ou seja, “a visão global da produção até a sua rejeição é fator preponderante na determinação de um novo fluido dito como menos agressor.”

Ele argumenta, entretanto, que a empresa já oferece chillers preparados para trabalhar com fluidos refrigerantes de baixo GWP, tendo sido a primeira a lançar chillers com o R-32, por enquanto disponíveis somente para os mercados europeu e outros países que operam em 50 Hz. “Tal família apresenta novo projeto que permite inclusive a geração de água gelada por meio de free cooling, aproveitando baixas temperaturas ambientes que, por diferença da pressão entre os trocadores de calor, fazem com que haja migração do R-32 circulando pelo equipamento com baixíssimo consumo de energia”, argumenta.

Além da linha BluEvolution, com compressores scroll e fluido R-32, a Daikin também fabrica chillers parafuso e centrífugos com fluidos da família HFO com baixo GWP, como o R-513A e o R-1234ze. “Somos um país tropical, ar-condicionado para resfriamento é utilizado até no inverno, em shoppings, aeroportos, data centers, indústrias e até prédios comerciais. Mesmo com a temperatura externa abaixo de 15°C é necessário combater a cargas térmicas internas, tanto latente quanto sensível”, entende o gerente da Daikin.

Assim, acredita ele, os equipamentos com inversor de frequência já são utilizados há pelo menos 15 anos no Brasil, enquanto no Japão o inverter já é realidade desde 1950. “Acredito que no Brasil a adoção de fluidos refrigerante com baixo GWP serão mais uma imposição tanto dos fornecedores pela limitação de componentes, bem como da parte dos clientes que tenham políticas de proteção ao meio ambiente e exigem aplicação de fluidos de baixo GWP, movimento já iniciado na Europa.

A aposta da empresa no R-32 parte das suas vantagens ambientais. O R-32 possui 1/3 do GWP (Global Warming Potential) do R-410A, de 675 contra 2.090, respectivamente. Este é um índice representado por um valor numérico relativo, quanto maior o seu valor, maior o potencial para aquecimento global. O valor de GWP igual a 1 foi definido em relação ao potencial para aquecimento global apresentado pelo Dióxido de Carbono (CO2), e os valores de todas as outras substâncias estão referenciados neste fluido natural e calculado sobre um período específico (normalmente 20, 100, ou 500 anos).

Dentre as vantagens do R-32, Lourenço enumera:

1-Pressão de trabalho e compatibilidade de óleo lubrificante similares ao R-410A, o que facilita o desenvolvimento de novos sistemas com base em uma plataforma antiga, além da compatibilidade de ferramentas;

2-Capacidade de refrigeração volumétrica superior e densidade inferior ao R-410A, o que resulta em menor massa de fluido refrigerante para um sistema de mesma capacidade, reduzindo ainda mais o impacto ambiental;

-Unidades de produção já consolidadas (o R-32 é uma das substâncias que compõem o R-410A, que é amplamente utilizado atualmente);

-Estima-se que já existem mais de 100 milhões de splits com o fluido R-32 no mundo com presença nas Américas, Europa, Oriente Médio, Ásia e Oceania.

“O R-32 possui propriedades superiores sendo a escolha natural para substituição do R-410A; tem performance energética excelente em equipamentos de ar-condicionado; permite carga de fluido refrigerante menor em comparação ao R-410A, além de equipamentos com dimensões menores, mas com maior eficiência energética; o ferramental é compatível com o R-410A”, resume Lourenço.

O gerente de produtos da Daikin argumenta, ainda, que apesar de o R-32 ser um fluido que não possui uma ampla distribuição no mercado, principalmente em regiões mais remotas, esse é um problema temporário que desaparecerá à medida que surgirem mais equipamentos no mercado. “Quando o R-410A surgiu como substituto do R-22 a condição era a mesma, mas isso logo foi superado. O mesmo deve ocorrer com o R-32 em breve.”

O R-32 é um fluido de baixa inflamabilidade, classificado na categoria A2L pelas normas ASHRAE 34 e ISO 817, e que pode ser utilizado de forma segura em sistemas de menor porte. “A norma técnica internacional e que é utilizada no Brasil pelo Inmetro para a avaliação da segurança dos condicionadores de ar domésticos, a IEC 60335-2-40, já trazia requisitos específicos para equipamentos que utilizam fluidos refrigerantes inflamáveis. Em sua última versão publicada em 2018, os fluidos refrigerantes de baixa inflamabilidade, que são classificados como A2L, foram levados em consideração, trazendo requisitos específicos para este tipo de fluido. Os laboratórios acreditados pelo Inmetro no Brasil para a realização dos testes de segurança já efetuam testes em produtos com fluidos inflamáveis. Ao ser testado e aprovado nesses testes de segurança, os sistemas são considerados seguros para utilização”, conclui Leandro Lourenço.

Trane acompanha várias alternativas 

“Os sistemas split em geral utilizam o HFC R-410A como fluido refrigerante e ainda não há um sucessor claro para o R-410A no mercado de HVAC ou mesmo para os splits. Já observamos alternativas como o R-452B, R-466A, R-454B e o R-32 sendo apresentadas no mercado e alguns produtos já sendo comercializados com algumas destas alternativas. Entretanto, estamos ainda em um momento de incerteza e transição, visto que além de questões de custos para viabilizar projetos com novos equipamentos, passamos também a lidar com fluidos com algum grau de inflamabilidade, o que apresenta uma série de novos desafios”, diz Rafael Dutra, executivo de vendas da Trane.

Dutra diz que, em um mundo ideal, existiria um fluido refrigerante com características próximas ao R-410A, mas com menor impacto ao meio ambiente, de baixo custo, que dispensasse o redesenho dos equipamentos e não apresentasse nenhum risco novo à cadeia que o manuseará. “Entretanto, como tem sido em todos os movimentos de transição de refrigerantes que experimentamos até hoje, as alternativas de fluidos ficam mais especializadas no que se refere à aplicação, o que segrega o mercado consumidor reduzindo a capacidade de escala de produção e menores custos. Portanto, costumamos ter, ao fim dessas transições, alternativas mais caras de fluidos, além da necessidade de adequação dos equipamentos que os utilizarão. Esta transição, porém, ao que tudo indica até o momento, nos coloca diante de um novo desafio: fluidos refrigerantes com algum grau de inflamabilidade. Recentemente, a ASHRAE Standard 34 segregou a categoria 2 de inflamabilidade criando a categoria 2L para identificar fluidos refrigerantes que não se inflamam facilmente e com baixa velocidade de propagação de chama. Todas as alternativas ao R-410A que citei são classificadas como 2L. Isto significa que precisaremos adequar equipamentos e procedimentos de instalação e manutenção para lidar de forma segura com este tipo de fluido”, lembra Dutra.

Em se tratando de aplicação em chillers, o executivo da Trane chama a atenção para a necessidade da separação em categorias de baixa, média e alta pressão (<25 PSIG; <125PSIG; >150PSIG no lado da alta pressão). “Chillers que utilizavam fluidos de baixa pressão como o R-123 estão tendo alternativas como o R-514A e o R-1233zd(E). Na categoria de média pressão, como o R-134a vemos alternativas como o R-513A, R-1234ze e o R-1234yf. Chillers que utilizam o R-410A, dentro da categoria de alta pressão, estão sofrendo o mesmo desafio que os sistemas de expansão direta como split, VRF e splitões. Ainda não há um claro sucessor no mercado”, esclarece.

De acordo com Dutra, os fluidos de alta pressão mais aplicados no mercado são o R-452B e o R-32. Uma vantagem, segundo ele, é que já existem produtos testados e em linha de produção de alguns fabricantes, o que indica uma maior confiança na adoção destes fluidos. Possuindo certa inflamabilidade, é importante atentar para os limites descritos em norma.

“Para os fluidos de baixa pressão, o R-514A é o principal substituto do R-123, sendo praticamente um drop-in, com pouca redução de capacidade ou performance. O R-133zd(E) já possui características que o restringem a aplicações de maior capacidade. Dentre os fluidos de média pressão para substituir o R-134a, temos três principais opções: O R-513A é a única opção de classificação 1 não inflamável, porém com uma pequena redução de eficiência e capacidade, e necessita de pequenas modificações nos equipamentos para sua adoção, o que tem feito com que a adoção deste fluido seja mais rápida e de forma preferencial. As outras duas alternativas são o R-1234ze e o R-1234yf ambos da classe 2L, que, além de exigirem o redesenho completo dos equipamentos que os utilizarão, apresentam significativa redução na eficiência e capacidade dos equipamentos quando comparado com o R-134a”, explica Dutra.

O executivo da Trane esclarece que o R-32 possui pressões de trabalho similares ao R-410A e tem sido aplicado já em alguns produtos no mercado. “Dessa forma, é um fluido para ser utilizado em sistemas compactos que utilizam compressores rotativos ou scroll, como é o caso de splits. Os produtos desenvolvidos para utilizar o R-32 estão apresentando uma eficiência energética comparável e até superior ao R-410A e, em alguns casos, requerem menor carga de fluido por kW de refrigeração. Além disso, o GWP na ordem de 670 o coloca dentro da regulamentação atual.”

Dutra lembra a classificação 2L do R-32, “embora não devamos tratar isso de forma alarmista e desproporcional, esta classificação gera uma exigência de segurança maior do que os fluidos da classe 1 como era o caso do R-410A. Precisamos nos assegurar de que os procedimentos de fabricação, transporte, armazenamento, instalação, manutenção e operação sejam todos adequados para um nível aceitável de segurança. Além disso, não é um fluido que substitui diretamente o R-410A como um drop-in e, portanto, exige equipamentos devidamente projetados para o uso do novo gás.”

“Segundo a ASHRAE Standard 15, fluidos do grupo A2 (o que inclui o subgrupo A2L) não podem exceder 500kg de fluido total na instalação. Caso a quantidade de fluido exceda 25% o limite inferior de inflamabilidade (LFL), de acordo com o volume do espaço ocupado, os componentes elétricos nestes lugares deverão estar preparados para atmosferas com presença de material combustível. Além disso, as restrições de limite de concentração de fluido, em caso de vazamentos, se aplicam conforme o informado pela Standard 15”, conclui Dutra.

Midea Carrier considera fatores técnicos, comerciais e ambientais

“A escolha do refrigerante que substituirá os HFCs (nesse caso, para splits, estamos falando quase que com exclusividade no R-410A) deve se dar com base nos seguintes fatores: técnicos (capacidade, eficiência, estabilidade em diferentes condições do envelope de operação do sistema etc.), segurança (inflamabilidade e toxicidade), sustentabilidade (custo, atendimento a normas e códigos, possibilidade de utilização com componentes e equipamentos existentes), ecologicamente correto (baixo impacto no efeito estufa, tanto do ponto de vista direto do efeito do refrigerante na atmosfera, quando do ponto de vista indireto em relação à eficiência, sabendo que a produção de energia também impacta no efeito estufa dependendo de como é gerada). Neste cenário, ganham força os HFOs e os refrigerantes naturais (propano, R-290) como soluções de longo prazo e, de forma transitória, as misturas (blendas) dos HFOs com HFCs, como o R-452B e o R-454B e o R-32, que é um dos componentes do R-410A, principal refrigerante utilizado atualmente em splits”, se posiciona Cláudio Kluwe, gerente de engenharia de produtos da Midea Carrier.

No caso dos chillers, Kluwe, a exemplo dos demais entrevistados, esclarece ser necessário diferenciar as diversas aplicações. “Para sistemas de baixa pressão, a tendência são os HFOs puros como o R-1233zd ou o R1234ze/yf, já lançados comercialmente em chillers na Europa. Nos sistemas de média e alta pressão, a solução se aproxima do que está evoluindo para os sistemas split em função das temperaturas de trabalho, com maior cautela em função da inflamabilidade apresentada por algumas das soluções propostas, em função das maiores quantidades de refrigerantes envolvidas.”

“Para todas as alternativas levantadas acima”, continua ele, “além dos aspectos que foram citados no item 1 para a escolha do refrigerante, também deve-se considerar o grau de inflamabilidade e toxicidade já que, no caso de vazamentos, o refrigerante pode ter contato com pessoas que prestam serviço ou com o público em geral. Além disso, o glide (diferença de temperatura de mudança de fase dos componentes da mistura) também é um fator a ser analisado no caso das misturas ou blendas, uma vez que pode impactar em eficiência e confiabilidade do sistema.”

O gerente da Midea Carrier aponta a similaridade do R-32 com o R-410A, do qual é um dos componentes, em relação à faixa de aplicação, o que o torna um candidato potencial para splits em substituição ao R-410A. “O principal ponto favorável é a similaridade com o R-410A, demandando poucas alterações no sistema de refrigeração e componentes utilizados, incluindo o compressor. Normalmente o compressor desenvolvido para R-32 pode ser utilizado para o R-410A, tal a similaridade de ambos sob o ponto de vista de características de operação.”

“O principal ponto desfavorável é a inflamabilidade, que exige cuidados adicionais do produto e da linha de produção e montagem. O R-32 é considerado um fluído levemente inflamável (A2L – segundo classificação da IEC 60335-2-40), e demanda cuidados adicionais e mão de obra treinada para manuseio em campo e na fábrica. Outro ponto a ser considerado durante a qualificação de um sistema com R-32 é a maior temperatura de descarga nos sistemas que o utilizam, que necessita de diferentes parâmetros de controle em relação ao R-410ª”, diz, ainda, Kluwe.

“Os cuidados em relação ao R-32 iniciam no momento do desenvolvimento do sistema, do projeto, e estendem-se à produção e manuseio do fluído e do equipamento em campo. Em função do volume do ambiente em que é instalado, existe um limite máximo de massa de refrigerante para cada tipo de equipamento e devem ser seguidos os requisitos de ventilação estabelecidos pela norma. Este limite de concentração em um ambiente para onde o fluido possa vazar, varia em função da classificação de inflamabilidade do refrigerante, sendo diferente para um equipamento do tipo A2L, como o R-32 (levemente inflamável) e de um equipamento do tipo A2 ou A3 (como o R-290, por exemplo). De qualquer forma, fontes de ignição devem ser verificadas no projeto do equipamento, bem como deve-se buscar reduzir ao máximo o volume do sistema para redução da massa de refrigerante”, completa o gerente da Midea Carrier.

Um panorama mundial da substituição, segundo Roberto Peixoto

Roberto de Aguiar Peixoto, professor pleno do Instituto Mauá de Tecnologia (IMT) e consultor independente em vários organismos internacionais, incluindo o Programa das Nações Unidas para Desenvolvimento (PNUD), acompanha de perto a substituição dos HFCs em todas as regiões do mundo. “O HFC-32 tem apresentado uma introdução generalizada em unidades residenciais split em muitos países ao redor do mundo. No entanto, empresas continuam a avaliar e desenvolver produtos com várias combinações de HFC/HFO, como R-454B, R-452B, R-454C e R-513A. O HFC-32 é um dos componentes da maioria dessas misturas. Em alguns casos, um iodo-fluorocarbono (IFC) faz parte da composição”, começa explicando.

Peixoto diz que foram feitas conversões de linhas de produção de equipamentos split para HC-290 na China, Sudeste Asiático e América do Sul. “Há introdução limitada no mercado, devido a requisitos restritivos de padrões de segurança estabelecidos pelas normas, que estão em processo de revisão (IEC 60335-2-40 no caso de ar-condicionado e bombas de calor). Na Índia, a adoção de condicionadores de ar split HC-290 continua a aumentar, principalmente por um fabricante nacional. Fabricantes nacionais em países em desenvolvimento estão adotando HFC-32 e R-410A.”

O professor do IMT aponta algumas substituições em curso:

-HCFC-123 (em chillers centrífugos) está mudando para HCFO-1233zd (E), R-514A;

– O HFC-134a (em chillers de compressor centrífugo e parafuso) está mudando para R-513A, HCFO-1233zd (E), HFO-1234yf e HFO-1234ze (E);

-R-410A (em chillers de compressor scroll) está mudando para HFC-32, R-466A, R-452B, R-454B;

-Chillers que usam R-717, R-718 e HC-290 também estão disponíveis em uma base regional (como os códigos de segurança de construção diferem de região para região). Os produtos que utilizam esses refrigerantes já estão disponíveis no mercado há algum tempo, afirma.

Peixoto diz, também, que, em princípio, o R-32 é um substituto para todas as aplicações que usam R-410A. “Substância simples, não é mistura, sem glide de temperatura; pode ser carregado na fase líquida ou gasosa; os sistemas que funcionam com R-32 exigem aproximadamente um quarto a menos de carga em comparação com os sistemas de ar-condicionado que funcionam com R410A; GWP médio (675), dois terços menor do que o R-410A; disponível agora de vários fornecedores”, aponta.

Por outro lado, é “medianamente inflamável – classificação A2L, é inflamável em condições muito particulares – e considerações adicionais de segurança precisam ser levadas em consideração; a temperatura de descarga pode ser de 5 K a 30 K mais alta do que R-410A ou HCFC-22, no entanto, isso pode ser gerenciado por tecnologia de injeção ou controle de sucção úmida, embora isso implique um custo e / ou penalidade de desempenho para o ar-condicionado; o GWP ainda não é baixo o suficiente: o HFC-32 tem um GWP muito mais baixo que o R-410A, conforme mencionado anteriormente, no entanto, ainda não é considerado uma solução de longo prazo”, opina o especialista.

Ronaldo Almeida
ronaldo@nteditorial.com.br