As arquiteturas de sistemas estão se adaptando aos novos refrigerantes e suas características, na busca por eficiência energética, segurança e sustentabilidade

Diante da urgência global de reduzir o impacto ambiental dos sistemas de refrigeração e climatização, os fluidos refrigerantes de baixo GWP vêm realmente ganhando protagonismo. Nesse cenário, a Copeland oferece soluções que equilibram questões de eficiência energética, segurança e sustentabilidade ao custo de implementação da solução. Entendemos que não há uma resposta definida que indique qual é a melhor solução para cada um dos segmentos, mas trabalhamos de forma consultiva com os diferentes formatos de cliente buscando oferecer a melhor alternativa para cada cenário específico.

No setor de ar-condicionado, para aplicações comerciais, o R-32, um HFC da classe A2L com GWP reduzido,vem ganhando espaço e tem se mostrado bastante eficiente e seguro em chillers de aplicação externa. Por ser A2L este fluido refrigerante requer algumas medidas de mitigação de riscos implementadas nas máquinas em linha com padrões internacionais de segurança, como a ISO5149, que viabilizam a sua aplicação.

Já em refrigeração comercial, alternativas em HFO como R-449A e R-448A da classe A1 (atóxico e não inflamável) têm se mostrado uma alternativa para clientes que buscam eficiência e GWP equilibrado. Já os HFOs, como R-454C e R-455A, da classe A2L, surgem como alternativa em pequenos formatos quando a premissa principal do projeto é a sustentabilidade aliada a segurança, uma vez que pequenas cargas de HFOs da Classe A2L não requerem grandes adaptações de projetos, também em linha com a norma internacional ISO5149.

Entretanto, o que realmente vem ganhando espaço em refrigeração comercial no cenário nacional é a aplicação de sistemas de ciclo secundário com glicol resfriado por propano para média temperatura em chillers modulares de aplicação externa. Estes mesmos módulos de propano também podem exercer o papel de resfriadores de CO₂ em aplicação subcrítica para atender as cargas de baixa temperatura da mesma loja,resultando em um sistema de fluidos refrigerantes 100% naturais com o GWP mais baixo possível. Neste caso, sendo o propano um fluido A3, premissas de mitigação de riscos são aplicadas também em linha com a ISO 5149. É relevante considerar que nenhuma dessas alternativas é tóxica como a amônia, que em situações pontuais, vem sendo avaliada para aplicações comerciais.

Classificação dos fluidos refrigerantes

A classificação dos fluidos refrigerantes em A2L, A2 e A3 está relacionada principalmente ao nível de inflamabilidade, de acordo com a norma Ashrae 34. Todos os refrigerantes dessas categorias são considerados não tóxicos (classe A), mas diferem entre si pelo grau de inflamabilidade. Os classificados como A2L são levemente inflamáveis, ou seja, apresentam baixa tendência a propagação da chama e requerem alta energia mínima de ignição para que a chama se desenvolva. É uma classe que combina baixo GWP com risco de inflamabilidade mitigável. A letra L (de low) indica essa inflamabilidade reduzida, pois fazem parte desta classe de fluidos que possuem velocidade máxima de propagação de chama abaixo de 10 cm/segundo, o que define sua aplicação ser mais segura quando comparada a outras classes inflamáveis.

Os classificados como A2,embora não populares em aplicações de refrigeração comercial ou ar-condicionado, são moderadamente inflamáveis, mas apresentam uma velocidade de propagação de chama mais elevada que os A2L. Seu uso requer cuidados adicionais e é mais restrito.

Já os A3 são altamente inflamáveis, pois apresentam rápida propagação de chama e requerem baixa energia para ignição. Exemplos incluem hidrocarbonetos como o R-290 (propano). Embora apresentem excelente desempenho energético e baixíssimo GWP, os riscos associados à sua inflamabilidade exigem projetos específicos, sistemas compactos e um rigoroso controle técnico na instalação e operação em linha com normas internacionais de mitigação de risco.

Quando é recomendado a utilização do A2L

Os refrigerantes A2L são recomendados sempre que há necessidade de reduzir significativamente o GWP (Potencial de Aquecimento Global) sem comprometer a eficiência energética e a segurança operacional. Eles são ideais para aplicações em que os riscos de inflamabilidade podem ser gerenciados com ajustes nos sistemas, treinamentos e cumprimento de normas técnicas. Dentre as aplicações, estão sistemas de ar-condicionado, que na América Latina vem crescendo em split e chillers externos, porém, em outras regiões, são oferecidas em equipamentos VRF. Também são alternativas para refrigeração comercial de pequeno e médio porte e sistemas integrados de climatização e refrigeração para supermercados, lojas de conveniência e farmácias.

Entre os principais fluidos classificados como A2L, destacam-se o R-32, o R-1234yf, o R-1234ze e misturas como R-454B, R-454C e R-455A. A Copeland tem liderado o desenvolvimento de compressores, controles e soluções compatíveis com A2L, oferecendo ao mercado equipamentos já preparados para essa nova geração de refrigerantes. Nosso foco é apoiar clientes e parceiros na transição com tecnologia, treinamento e segurança, acelerando a jornada rumo a um AVACR mais sustentável e responsável com o meio ambiente.

Particularidades dos refrigerantes A2

Os refrigerantes classificados como A2 são substâncias atóxicas (classe A), mas com inflamabilidade moderada (classe 2). Isso significa que, em comparação com os A2L, os A2 apresentam maior velocidade de propagação de chama, similar energia mínima de ignição,porém maior risco potencial em caso de vazamento em ambientes mal ventilados ou sem os controles adequados. Os refrigerantes A2 são raros em aplicações de refrigeração e de ar-condicionado convencionais, justamente porque estão numa zona intermediária menos vantajosa em termos de segurança, além de exigir projetos específicos, com análise de risco detalhada, ambientes preferencialmente não ocupados e equipamentos e componentes compatíveis, como compressores com certificação adequada, sensores de vazamento e ventilação forçada.

Refrigerantes com classificação A3

Os refrigerantes A3 são caracterizados por não serem tóxicos (classe A), mas com alta inflamabilidade (classe 3). Entre os principais estão o R-290 (propano), o R-600a (isobutano) e o R-1270 (propileno). São considerados excelentes do ponto de vista ambiental, pois possuem GWP muito baixo (próximo de zero) e oferecem alta eficiência energética. São mais comuns em sistemas com carga limitada de fluido, devido às exigências de segurança, como expositores de supermercados e lojas de conveniência, refrigeração doméstica e comercial leve, e sistemas industriais em áreas controladas, onde a segurança pode ser rigidamente monitorada.Em sistemas de refrigeração comercial sua aplicação vem ganhando espaço em aplicações externas de ciclo secundário, que limita a circulação do fluido refrigerante ao exterior da loja.

O uso e a manipulação de refrigerantes inflamáveis, como os das categorias A2L, A2 e A3, são regulamentados por um conjunto de normas técnicas nacionais e internacionais, cujo objetivo principal é garantir segurança na aplicação, instalação e manutenção desses fluidos. Essas normas tratam desde o limite de carga, até requisitos de ventilação, sensores de vazamento, treinamentos e condições específicas de projeto.

As principais normas internacionais são:Ashrae Standard 34 – Define a classificação de segurança dos fluidos refrigerantes quanto à toxicidade e inflamabilidade (A1, A2L, A2, A3, B1, etc.); Ashrae Standard 15 – Estabelece os requisitos de segurança para projetos e operação de sistemas de refrigeração, incluindo limites de carga para ambientes ocupados e medidas de mitigação de riscos; ISO 817 – Classificação de segurança similar à da Ashrae 34, usada em muitos países; IEC (InternationalElectrotechnical Commission) 60335-2-40 e IEC 60335-2-89 – Normas de segurança para equipamentos com refrigerantes inflamáveis, como splits, chillers e expositores comerciais.Essas normas definem limites de carga e critérios de construção, incluindo volume do ambiente e tipos de aplicação.

No Brasil, temos a ABNT NBR 16069 – Regula instalação de sistemas com fluidos refrigerantes inflamáveis, com base nas recomendações internacionais e adaptada à realidade brasileira; NR-10 e NR-12 (Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho) – Relacionadas à segurança elétrica e de máquinas que também são aplicáveis em instalações com refrigerantes inflamáveis; Regulamentos ambientais e de segurança dos corpos de bombeiros estaduais, que podem exigir laudos técnicos e projetos específicos para instalações com fluidos A2 e A3. Também foi publicada a ABNT ISO 5149, que dispõe dos requisitos de segurança e ambientais para sistemas de refrigeração e bombas de calor. Ela é dividida em quatro partes, abrandando diferentes aspectos desses sistemas, como definições, classificação, projeto, construção, instalação, operação, manutenção e recuperação de fluidos refrigerantes.

Cuidados quanto à segurança na instalação e manutenção

É preciso ter atenção rigorosa à segurança, tanto na instalação quanto na manutenção dos sistemas, especialmente em ambientes ocupados. A instalação deve seguir normas que definem limites de carga e requisitos técnicos conforme o tipo de ambiente. Verificar se o volume do local é suficiente para a carga de refrigerante utilizada, evitando risco de formação de mistura inflamável em caso de vazamento. Ambientes devem ser bem ventilados para evitar acúmulo de gás. Em algumas aplicações, é necessário instalar ventilação forçada e sensores de detecção de fluido refrigerante. Utilizar componentes certificados para uso com A2L, como compressores, válvulas, sensores e controladores projetados para conter vazamentos. Instalar sensores quando aplicável, especialmente em ambientes com ocupação constante e distância segura entre equipamentos e possíveis fontes de ignição elétrica ou chama aberta.

Para a manutenção, os técnicos devem ser capacitados especificamente para trabalhar com refrigerantes A2L e/ou A3, conhecendo os riscos associados, uso de EPI adequado e garantia de ventilação e ausência de fontes de ignição antes de realizar qualquer abertura do sistema ou manuseio de componentes pressurizados. Atenção especial para o uso de ferramentas apropriadas como detectores de vazamento e recuperadores a prova de explosão compatíveis com A2L, bem como ferramentas de manuseio que não gerem faíscas.

Na instalação com fluidos inflamáveis como o A2, A2L e A3, é recomendado fazer uma análise de risco aprofundada considerando a ocupação do ambiente, ventilação e carga de fluido, restrição a ambientes controlados; sistemas de ventilação mecânica devem ser projetados conforme norma, assim como o uso de sensores de vazamento integrados ao sistema, com corte automático de energia em caso de detecção de gás. Somente equipes especializadas devem conduzir a instalação, com documentação técnica e laudos quando exigido por legislações locais.

Já a manutenção exige protocolos de segurança rígidos, treinamento obrigatório; os técnicos devem ter formação específica em segurança com gases inflamáveis, incluindo o uso de EPIs e ferramentas anti-faísca, além de controle de carga e testes de estanqueidade.

Em relação aos refrigerantes A3, seu uso quando em sistemas de aplicação interna com carga reduzida, está limitado através de normas que estabelecem limites máximos de carga, frequentemente inferiores a 150g por circuito (podendo ser maior conforme atualizações), justamente para evitar riscos em caso de vazamento. Porém, há aplicações externas respaldadas por normas as quais viabilizam a utilização de cargas maiores quando adotadas medidas de mitigação de risco como em aplicação de chillers externos. Aplicações típicas incluem equipamentos autônomos e plug-in, como expositores refrigerados, quando o sistema já vem de fábrica selado, testado e com controle de carga. Mesmo com cargas pequenas, o local de operação deve ter ventilação natural adequada. Ambientes fechados sem troca de ar aumentam os riscos. É preciso evitar contato com painéis elétricos, resistências, motores expostos ou qualquer fonte que possa gerar faísca.

Para a manutenção, sempre que possível, sistemas com A3 devem ser reparados apenas por substituição do módulo inteiro, e não por abertura do sistema no local.O manuseio de refrigerantes A3 no campo é permitido somente a profissionais altamente qualificados, treinados em ambientes seguros e com equipamentos adequados.Durante qualquer intervenção, o local deve ser ventilado forçadamente, com uso de ferramentas não condutivas e sistemas de extração local de ar.

Evolução da próxima geração de fluidos refrigerantes

Em vez de enquadrá-los como vantagens versus limitações, pode ser mais benéfico considerar como a próxima geração de refrigerantes está evoluindo no cenário global de AVACR. A2Ls, R-290 e CO₂ estão experimentando uma adoção mais ampla, cada um desempenhando papéis importantes, porém distintos. Ao contrário da geração anterior de equipamentos, que seguia uma abordagem muito mais “tamanho único”, as arquiteturas de sistemas estão se adaptando a esses novos refrigerantes e suas características.

Os A2Ls oferecem um perfil de desempenho e projeto de sistema semelhante aos A1s antigos e têm amplo potencial de aplicação tanto em AVAC quanto em refrigeração comercial. O R-290 já demonstrou sua eficácia em sistemas autônomos de baixa carga, bem como em chillers de aplicação externa. Como os A2Ls são aprovados para cargas mais altas do que o R-290, eles oferecem oportunidades para maiores capacidades em unidades autônomas e maior aplicabilidade em sistemas de refrigeração remotos e em rack.

O CO₂ oferece opções de refrigeração centralizada, tanto em modo transcrítico como subcrítico,ou distribuída em unidades condensadoras.A seleção de uma opção depende de diversos fatores, incluindo requisitos de aplicação, normas regionais de refrigeração e preferências do usuário final. Os prestadores de serviços devem estar prontos para auxiliar os clientes na seleção de sistemas que se alinhem às suas metas de sustentabilidade e operação.