Cada fluido refrigerante terá o seu espaço no mercado atual e futuro do AVACR, sendo que cada classe exigirá diferentes requisitos para garantia da segurança
Devido ao grande impacto ambiental causado por fluidos refrigerantes HFCs de alto GWP, como o R-404A, vemos globalmente uma tendência crescente para a adoção dos fluidos refrigerantes com tecnologia baseadas em hidrofluorolefinas (HFO) de classificação de segurança Ashrae A2L, ou seja, de baixa toxicidade e levemente inflamáveis. Esses fluidos refrigerantes como R-1234yf, R-454B e R-454C têm sido adotados pelos principais fabricantes de sistemas para substituição dos tradicionais HFCs. Dentre os fluidos refrigerantes inflamáveis, os A2L são aqueles que possuem o menor risco do ponto de vista de segurança, quando comparados às classes A2 e A3.
De acordo com a Ashrae 34, nacionalmente traduzida pela ABNT na norma ABNT NBR 16.666 – Fluidos Frigoríficos – Designação e classificação de segurança, a letra A indica que o fluido refrigerante possui baixa toxicidade, enquanto o 2L, 2 e 3 indicam que o fluido refrigerante propaga chama, porém com diferentes níveis de inflamabilidade. Dentre as três classificações de inflamabilidade, o 2L indica que o fluido refrigerante é levemente inflamável, ou seja, possui,simultaneamente, limite inferior de inflamabilidade (LFL) maior do que 0,10kg/m³, calor de combustão menor do que 19.000 kJ/kg e velocidade de propagação de chama abaixo de 10cm/s. A classificação 2 indica que o fluido refrigerante é inflamável e possui simultaneamente LFL maior do que 0,10kg/m³ e calor de combustão menordo que 19.000 kJ/kg, sem possuir baixa velocidade de propagação de chama. Já a classe 3 indica ser altamente inflamável, ou seja, possui LFL menor do que 0,10kg/m³oucalor de combustão acima de 19.000 kJ/kg.
Lembrando que o LFL é a concentração mínima necessária do fluido refrigerante em um ambiente para que se possa ter uma combustão na presença de comburente e uma fonte de ignição. Quanto maior o LFL, menor será o risco. Por outro lado, o calor de combustão é a quantidade de calor liberada durante a combustão de um material. Quanto menor o calor de combustão, menor será o risco deste fluido refrigerante. Por fim, a velocidade de propagação de chama é a distância percorrida pela chama em um determinado período. Quanto menor a velocidade de propagação de chama, menor será o risco e, por isso, os fluidos refrigerantes A2L são considerados mais seguros em comparação às classes A2 e A3.
Aplicações e recomendações para cada classe
Por possuírem a baixa toxicidade e serem levemente inflamáveis, os fluidos refrigerantes A2L podem ser utilizados em uma vasta gama de aplicações. Na refrigeração é possível aplicar A2L como Opteon XL20 (R-454C) e Opteon XL40 (R-454A) em sistemas de expansão direta como racks, unidades condensadoras, expositores self-contained, câmaras frias, walk-in coolers, plug-ins e até mesmo em sistemas em cascata para condensação do CO2. Além disso, pode-se utilizar em expansão indireta como em chillers e sistemas com fluido secundário, como o glicol. Na climatização, os A2L como Opteon YF (R-1234yf), Opteon XL41 (R-454B), e Freon 32 (R-32) também têm sido utilizados nas duas formas (expansão direta e indireta), seja em aplicações automotivas, ar-condicionado residencial e comercial como splits, selfs, unidades centralizadas, chillers scroll, parafuso e centrífugo, além das bombas de calor. Lembrando que apesar de ser A2L, o R-32 é um HFC, hidrofluorcarbono e não um HFO.
Os fluidos refrigerantes de classe A2, baixa toxicidade e inflamáveis, são pouco utilizados atualmente. Dentre eles podemos citar o R-152a que, na prática, é mais utilizado como propelente para aerossóis do que como fluido refrigerante em si. Outros fluidos refrigerantes A2 como R-419B, R-440A e R-462A não foram largamente adotados pela indústria de AVACR e, portanto, vemos poucas aplicações desta família A2 em nosso cotidiano.
Dentre os fluidos refrigerantes de classe A3, de baixa toxicidade e altamente inflamáveis, os mais conhecidos são os hidrocarbonetos propano (R-290) e o isoubutano (R-600a). O propano vem sendo utilizado em aplicações de refrigeração comercial, principalmente em expositores self-contained plugin com pequenas cargas de fluido refrigerante. Por outro lado, o isobutano está sendo largamente adotado pela indústria de refrigeração doméstica na substituição do R-134a em sistemas novos, exclusivamente.
Normas e diretrizes regulatórias
Dentre as principais normas existentes para garantia da segurança durante o manuseio de fluidos refrigerantes inflamáveis podemos citar as normas para aplicação e instalação de sistemas de AVACR, como é o caso da ISO 5149 (Partes 1, 2, 3 e 4), localmente traduzida na ABNT NBR ISO 5149 (Partes 1, 2, 3 e 4), nos EUA, a Ashrae 15 e, na Europa, a UN 378. Além disso, existem também as normas com foco no projeto de equipamentos para AVACAR como as IEC/EN/UL 60335-2-89 (aplicações de refrigeração) e IEC/EN/UL 60335-2-40 (aplicações de climatização). Estas normas são diretrizes que garantem que a concepção do projeto até a instalação e manutenção destes sistemas ocorram de maneira segura, reduzindo riscos de acidentes com fluidos refrigerantes. É importante ressaltar que as normas comentadas são apenas exemplos de referências e, portanto, deve-se buscar por revisões extensivas de todas as normas aplicáveis de acordo com o sistema e local de instalação.
Toda instalação com fluidos refrigerantes inflamáveis (A2L, A2 e A3) deverá seguir as normativas locais aplicáveis. Do ponto de vista de segurança, algumas medidas aplicáveis são limitações de carga de fluido refrigerante, considerações com relação ao volume do ambiente a ser refrigerado, detectores de vazamento, válvulas de bloqueio automáticas, equipamentos elétricos certificados, ventilação, exaustão e, até mesmo, ferramentas de manutenção específicas. Para fluidos refrigerantes A2L, temos uma menor limitação de carga, ou seja, é possível atender a maiores cargas térmicas em um mesmo sistema, sem a necessidade de usar grande quantidade de sistemas em paralelo. Além disso, em exemplos de casas de máquinas de sistemas de refrigeração, caso requisitos de ventilação e detecção sejam atendidas, não há a obrigatoriedade do uso de componentes elétricos certificados, reduzindo assim o custo de uma instalação de refrigeração comercial, por exemplo.
Do ponto de vista de manutenção, o que antes era chamado de boas práticas, passa a ser obrigatoriedade para fluidos refrigerantes inflamáveis. Procedimentos como recolhimento do fluido refrigerante antes de um trabalho à quente, purga do sistema com nitrogênio, além de testes de estanqueidade, são fundamentais para garantir a segurança destes sistemas. Com relação a ferramentas, recolhedoras, detectores de vazamento, cilindros de recuperação e bombas de vácuo devem ser compatíveis com o tipo do fluido refrigerante a ser utilizado.
Por possuírem maior risco do ponto de vista de segurança, os fluidos refrigerantes A3, baixa toxicidade e altamente inflamáveis, terão maior limitação do ponto de vista de cargas máximas permitidas em um sistema. Além dos requisitos de detecção, ventilação, volume do quarto, válvulas de bloqueio similares aos A2L, em muitos casos pode ser obrigatório o uso de equipamentos elétricos certificados na concepção do sistema. Com relação a ferramentas, em muitos casos, as recolhedoras, bombas de vácuo e detectores de vazamentos são específicos e produzidos com componentes anti-faísca, devido a maior facilidade destes fluidos refrigerantes A3 entrarem em combustão.
Vantagens e restrições
Cada fluido refrigerante terá o seu espaço no mercado atual e futuro do AVACR, sendo que cada classe exigirá diferentes requisitos para garantia da segurança do sistema, dos técnicos de manutenção e dos proprietários de equipamentos. Enquanto fluidos refrigerantes A3 ficarão restritos a aplicações de menor carga total de fluido refrigerante, vejo o mercado mais amplo para aplicação dos fluidos refrigerantes A2L, tanto em refrigeração quanto em climatização. Do ponto de vista de eficiência energética, deverá ser considerado não somente o tipo do fluido refrigerante, mas principalmente os sistemas de modulação, automação e controle, além de compressores de alto rendimento. Por fim, quando falamos de sustentabilidade, não devemos considerar somente o potencial de aquecimento global (GWP) de cada fluido refrigerante, mas, sim, as emissões totais equivalentes (TEWI) do sistema, que considera as emissões diretas (fugitivas) e indiretas (consumo de energia) combinadas de um sistema de refrigeração.
Lucas Fugita, é especialista em serviços técnicos e desenvolvimento de negócios na The Chemours Company
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