O NH₃ é a opção natural para instalações de refrigeração industrial e, com as soluções para redução da carga nos sistemas, pode mostrar-se como alternativa para outras aplicações

A Emenda de Kigali ao estabelecer o calendário para a redução e, logo, a eliminação de hidrofluorcarbonetos (HFCs), abriu uma corrida para a utilização de refrigerantes naturais. A busca por alternativas aos refrigerantes sintéticos fez ressurgir substâncias que eram utilizadas há mais de um século, como o CO₂ e os hidrocarbonetos. Fez crescer, também, o interesse pela amônia, ou NH₃.

Efetivamente, a amônia jamais perdeu espaço em aplicações de refrigeração industrial. Edna Tavares, Gerente de Vendas de Refrigeração industrial na Divisão Climate Solutions da Danfoss e membro do capítulo brasileiro do IIAR (International Institute of Ammonia Refrigeration), é taxativa: “No meu ponto de vista, a amônia em nenhum momento foi menos importante do que é hoje. O que se considera agora são outras visões de projetos que permitam mitigar os riscos inerentes a este fluido.”

“Grande necessidade de refrigeração, sendo ou não em conjunto com a necessidade de baixas temperaturas para permitir o congelamento, há mais de 100 anos tem sido o palco perfeito para este refrigerante natural. Seu elevado calor de vaporização unido ao baixo custo é a solução ideal em sistemas com estas características”, continua Tavares.

Roberto Ribeiro, Supervisor de Engenharia da Mayekawa do Brasil corrobora: “Os sistemas de refrigeração industrial não estão calcados em refrigerantes HFCs, mas, sim, largamente amparados em sistemas que utilizam refrigerantes naturais, sobretudo a amônia que, justamente por ser natural, não apresenta potencial de aquecimento global. A amônia se torna uma alternativa sustentável face ao solicitado neste protocolo.”

Os detratores desse refrigerante natural não raro evocam os riscos inerentes à sua aplicação. Os especialistas não fogem à discussão. “De acordo com a classificação Ashrae, norma que indica o nível de toxicidade e inflamabilidade dos fluidos, a amônia é classe B2, ou seja, tóxica (B) e com baixo grau de inflamabilidade (2L). Portanto, seja em baixa ou altas cargas num sistema de refrigeração, sempre há um risco no uso deste refrigerante”, reconhece Tavares.

Ribeiro é enfático, nesse aspecto. “Desde sempre a amônia é destacada com restrição ao seu uso, mesmo sendo um dos melhores fluidos refrigerantes para aplicação industrial, pois apresenta melhor eficiência energética se comparada à maior parte dos fluidos refrigerantes disponíveis, além de apresentar potenciais de aquecimento global e de destruição da camada de ozônio zero. Por outro lado, a amônia apresenta flamabilidade e toxidade”. O especialista da Mayekawa alerta para a necessidade do respeito às boas práticas de operação com o refrigerante, desde o projeto e instalação, preparando e treinando corretamente a equipe de manuseio do sistema. “A Mayekawa do Brasil ciente desse gap no mercado de refrigeração industrial, mantém de forma recorrente, um sistema de treinamento para manuseio com amônia.”

A engenharia aplicada à área tem buscado mitigar esses riscos através de novas soluções e tecnologias que restrinjam a circulação da amônia nos sistemas. “Uma vez que existe uma menor massa de refrigerante em circulação no sistema, a administração de eventuais vazamentos que venham a ocorrer, espera-se, causam menor impacto danoso à instalação em si, aos funcionários e ao público que possa existir na vizinhança”, raciocina a engenheira da Danfoss.

Por seu lado, o engenheiro da Mayekawa amplia as razões para a busca da redução da carga de amônia. “A redução da carga de amônia como fluido primário, confinada apenas em sala de máquinas, proporciona significativa redução de seu volume total, reduzindo assim os riscos de qualquer contaminação no processo. Podemos ainda destacar outros benefícios na redução da carga de amônia como: eliminação de presença de amônia nos ambientes refrigerados, redução significativa dos riscos ambientais e de acidentes, facilidade de operação e manutenção, possibilidade de detecção de vazamento de amônia por sensores (apenas sala de máquinas) e redução dos custos de seguro.”

Edna Tavares relaciona as diversas abordagens. “Basicamente são quatro diferentes abordagens de projeto considerando baixa carga de amônia (até 1.3 kg de NH₃ / kW): expansão seca, redução da taxa de recirculação em sistemas convencionais, amônia restrita à sala de máquinas e uso de fluido secundário (brine ou CO₂ bombeado), e sistema em cascata amônia / CO₂. Existem ainda projetos com muito baixa e ultrabaixa carga de amônia. Note que o sistema tradicional considera o bombeamento da amônia à baixa temperatura, e com taxa de recirculação de 4x, e operam com até 5gk NH₃ / kW.”

Também Roberto Ribeiro acrescenta esclarecimentos ao tema. “As alternativas seriam um sistema indireto com fluido secundário utilizando solução eutética, água ou salmoura. E, ainda, um sistema de NH₃ com CO₂ brine.  Ambos os conceitos reduzem a carga de amônia, a escolha dependerá do investimento que o cliente está disposto a usar. O conceito que tem ganhado força no mercado é denominado de CO₂ brine, que consiste na aplicação da carga de amônia reduzida, utilizando-se CO₂ como fluido refrigerante secundário (brine). Por ser um fluido natural de baixo custo e com uma baixa viscosidade dinâmica, tem sido uma ótima opção de fluido secundário, seguindo a tendência dos fluidos refrigerantes naturais. O sistema de CO₂ brine foi desenvolvido pelo Grupo Mayekawa, ou seja, é a companhia que detém globalmente o pioneirismo e a expertise neste sistema. Através da aplicação da solução Mayekawa com CO₂ brine conseguimos obter uma redução aproximada de 90% da carga de NH₃.”

Diante das significativas vantagens relacionadas pelos dois especialistas, pode-se perguntar sobre a viabilidade de aplicar essas soluções para a redução da carga de refrigerante em instalações existentes. “Não vejo como sendo economicamente viável a conversão de um sistema tradicional com toneladas de amônia para um sistema com baixa carga. O certo é que o projeto na sua concepção já leve em consideração a necessidade de se reduzir a quantidade de amônia em circulação no sistema”, pondera Tavares.

“O projeto com foco na redução da quantidade de amônia em circulação não tem objetivo de um maior ganho financeiro: ele não será nem mais eficiente e nem com menor custo de implantação e de propriedade do que um sistema convencional. Em termos ambientais, comparando com sistemas que já utilizariam amônia, o ganho é praticamente nulo. A amônia é um fluido natural, com GWP e ODP igual a zero”, conclui Edna Tavares.

Roberto Ribeiro, por outro lado, vislumbra vantagens significativas. “As vantagens ambientais são: utilização de fluidos naturais que não agridem o meio ambiente, menor volume de NH₃ no sistema (redução de até 90%), diminuindo os riscos de operação, segurança (menor impacto se há vazamento, benefício no seguro industrial, atóxico, não inflamável e agilidade nas licenças ambientais), menor impacto ambiental (GWP, ODP) e menor impacto no EAR ou PRG (CETESB P4.261).

“As financeiras, com a instalação de um sistema com baixa carga de amônia é possível reduzir os custos da maioria dos componentes (controles, forçadores, bombas, tubulações, óleo e carga de fluido refrigerante). Além disso, o custo de manutenção torna-se mais baixo (reposições de óleo, overhaul).