{"id":77105,"date":"2020-01-10T14:00:45","date_gmt":"2020-01-10T12:00:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.intarcon.com\/refrigeracion-con-co2\/"},"modified":"2023-09-06T16:54:01","modified_gmt":"2023-09-06T14:54:01","slug":"refrigeracao-por-co2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.intarcon.com\/pt-pt\/refrigeracao-por-co2\/","title":{"rendered":"Refrigera\u00e7\u00e3o por CO2"},"content":{"rendered":"

Devido aos receios crescentes sobre os efeitos prejudiciais que os refrigerantes fluorados podem ter no ambiente, os refrigerantes naturais conheceram um novo renascimento,<\/strong> especialmente a refrigera\u00e7\u00e3o com CO2<\/a> e NH3 utilizada para fins industriais a baixas temperaturas.
\nVulgarmente conhecido como R-744<\/strong> quando utilizado como refrigerante, o di\u00f3xido de carbono (CO2) tornou-se um dos refrigerantes naturais mais populares nos \u00faltimos tempos, embora seja de notar que a sua tecnologia n\u00e3o \u00e9 nova, uma vez que a sua utiliza\u00e7\u00e3o j\u00e1 era comum h\u00e1 mais de um s\u00e9culo.
\nA sua recente popularidade como fluido frigorig\u00e9neo deve-se ao seu impacto muito reduzido no ambiente em compara\u00e7\u00e3o com os HFC (hidrofluorocarbonetos), estes \u00faltimos muito amea\u00e7ados pela regulamenta\u00e7\u00e3o actual (F-Gas).<\/p>\n

O CO2 n\u00e3o danifica a camada de ozono (Potencial de Destrui\u00e7\u00e3o do Ozono ODP = 0) e tem um baixo efeito no aquecimento global<\/strong> (Potencial de Aquecimento Global GWP = 1), sendo este \u00faltimo valor tomado como refer\u00eancia para determinar o GWP de outros gases. Al\u00e9m disso, a elevada efici\u00eancia<\/strong> deste g\u00e1s permite-lhe tamb\u00e9m ter uma menor contribui\u00e7\u00e3o indirecta para o aquecimento global.<\/strong><\/p>\n

O que \u00e9 o CO2?<\/h2>\n

O CO2 \u00e9 um fluido inodoro, incolor e mais pesado do que o ar. Embora seja necess\u00e1rio para a vida na Terra, \u00e9 tamb\u00e9m um g\u00e1s com efeito de estufa (GEE) que pode alterar o ambiente se a sua concentra\u00e7\u00e3o na atmosfera aumentar significativamente. \u00c9 um fluido frigorig\u00e9neo de “alta seguran\u00e7a<\/strong>” (grupo L1 segundo o RSIF), ou seja, “n\u00e3o inflam\u00e1vel<\/strong>” e de “baixa toxicidade<\/strong>“.
\nO CO2 foi utilizado como refrigerante inicial antes do aparecimento dos Freons, mas rapidamente caiu em desuso devido \u00e0 sua maior complexidade tecnol\u00f3gica. Possui excelentes propriedades termof\u00edsicas<\/strong>, embora apresente dificuldades devido ao seu baixo valor de temperatura cr\u00edtica (30,978 \u00b0C) e altas press\u00f5es. Tem uma capacidade volum\u00e9trica muito superior \u00e0 dos refrigerantes convencionais.
\nEste g\u00e1s tem uma elevada condutividade t\u00e9rmica e alta densidade na fase gasosa, o que resulta numa boa transfer\u00eancia de calor em evaporadores, condensadores e arrefecedores de g\u00e1s; assim, estas caracter\u00edsticas permitem uma menor selec\u00e7\u00e3o de equipamentos em compara\u00e7\u00e3o com os que utilizam CFCs, HCFCs e HFCs. Al\u00e9m disso, por ter uma baixa queda de press\u00e3o, permite uma redu\u00e7\u00e3o no di\u00e2metro da tubagem.<\/p>\n

CO2, uma boa alternativa para a refrigera\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

O CO2 \u00e9 uma boa alternativa para a refrigera\u00e7\u00e3o comercial e industrial,<\/strong> mas \u00e9 necess\u00e1rio ter em conta algumas precau\u00e7\u00f5es de seguran\u00e7a. \u00c9 preciso ter em conta que o CO2 n\u00e3o \u00e9 percept\u00edvel pelo olfacto e, como \u00e9 mais denso do que o ar, pode deslocar o oxig\u00e9nio de forma prejudicial \u00e0 sa\u00fade. Como n\u00e3o liberta qualquer tipo de aroma, pode significar que, se houver uma fuga, o t\u00e9cnico n\u00e3o a conseguir\u00e1 detectar. Estas caracter\u00edsticas obrigam-nos a prestar especial aten\u00e7\u00e3o \u00e0 detec\u00e7\u00e3o de fugas, a dispor de um sistema de alarme que detecte e avise a tempo a presen\u00e7a de CO2 e a dispor de um sistema de ventila\u00e7\u00e3o de emerg\u00eancia.<\/p>\n

Por outro lado, a elevada press\u00e3o do g\u00e1s quando se escapa provocar\u00e1 uma explos\u00e3o de salpicos de refrigerante com res\u00edduos s\u00f3lidos a uma temperatura muito baixa e \u00e0 velocidade do som. \u00c9 importante saber que o CO2 nunca deve ser carregado no estado l\u00edquido quando o sistema est\u00e1 abaixo da press\u00e3o do ponto triplo (5,2 bar), porque se o fizermos, o l\u00edquido que entra no sistema mudar\u00e1 subitamente o seu estado para gelo seco e permanecer\u00e1 nesse estado dentro do sistema.
\nAo contr\u00e1rio de outros refrigerantes naturais, o CO2 n\u00e3o pode ser adaptado a qualquer equipamento, antigo ou novo.<\/strong> Os equipamentos devem ser projectados para as caracter\u00edsticas deste g\u00e1s e para as elevadas press\u00f5es que deve suportar. Finalmente, em rela\u00e7\u00e3o aos hidrocarbonetos, o CO2 tem a vantagem de poder ser utilizado em instala\u00e7\u00f5es sem qualquer limita\u00e7\u00e3o de carga.<\/p>\n

\"O<\/a><\/p>\n

Qual \u00e9 a hist\u00f3ria do CO2 como refrigerante?<\/h2>\n

O CO2 \u00e9 conhecido desde os prim\u00f3rdios da humanidade, existindo na atmosfera numa concentra\u00e7\u00e3o de 0,04% em volume. Como refrigerante, come\u00e7ou a ser utilizado no s\u00e9culo XIX com a refrigera\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica. Em 1881, Carl Linde construiu a primeira m\u00e1quina que utilizava CO2. Posteriormente, foram desenvolvidos compressores para trabalhar com CO2 e foram desenvolvidos sistemas com duas fases. A sua utiliza\u00e7\u00e3o generalizou-se cada vez mais.
\nAp\u00f3s a Primeira Guerra Mundial, foram desenvolvidos gases sint\u00e9ticos que permitiram a utiliza\u00e7\u00e3o de elementos menos robustos e mais eficazes. Foi aqui que come\u00e7ou o decl\u00ednio do CO2 como refrigerante, com os gases CFC a ganharem a batalha. Durante 50 anos, os refrigerantes CFC dominaram o mercado mundial, at\u00e9 1974, quando se descobriu que a utiliza\u00e7\u00e3o destas subst\u00e2ncias estava a provocar um buraco na camada de ozono. Foi assim que nasceram os fluidos frigor\u00edficos HFC, utilizados at\u00e9 hoje, mas que s\u00e3o prejudiciais ao aquecimento global, pelo que a sua utiliza\u00e7\u00e3o \u00e9 limitada.<\/p>\n

\"Refrigera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Porque \u00e9 que estamos a considerar a utiliza\u00e7\u00e3o de CO2 em sistemas de refrigera\u00e7\u00e3o?<\/h2>\n

Em resultado do Protocolo de Quioto<\/strong>, acordado pela Conven\u00e7\u00e3o-Quadro das Na\u00e7\u00f5es Unidas sobre as Altera\u00e7\u00f5es Clim\u00e1ticas, o objectivo \u00e9 reduzir as emiss\u00f5es de seis gases com efeito de estufa (CO2, CH4, N2O, HFC, PFC e SF6).
\n\"\"\"Refrigera\u00e7\u00e3o
\nEntre as medidas tomadas, bem como os regulamentos criados para atingir estes objectivos, o regulamento relativo aos gases fluorados foi introduzido em 2006, com sucessivas actualiza\u00e7\u00f5es mais rigorosas. O seu objectivo \u00e9 reduzir as emiss\u00f5es de gases HFC em 1\/3 at\u00e9 2030.
\nPara atingir estes objectivos, s\u00e3o estabelecidas limita\u00e7\u00f5es \u00e0 utiliza\u00e7\u00e3o e proibi\u00e7\u00f5es a n\u00edvel europeu. Ao mesmo tempo, a n\u00edvel estatal, s\u00e3o estabelecidos impostos sobre a utiliza\u00e7\u00e3o de fluidos frigorig\u00e9neos para incentivar a utiliza\u00e7\u00e3o de outros fluidos frigorig\u00e9neos com menor impacto ambiental.
\n\"Refrigera\u00e7\u00e3o
\nSe nos centrarmos nos fluidos frigorig\u00e9neos com n\u00edveis de PAG < 150, a maioria deles \u00e9 inflam\u00e1vel (HFO), t\u00f3xica (NH3) ou funciona a altas press\u00f5es (CO2).<\/p>\n

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\"Refrigera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Propriedades termodin\u00e2micas do CO2<\/h3>\n

A principal diferen\u00e7a entre o CO2<\/strong> e outros refrigerantes \u00e9 a press\u00e3o de funcionamento a que trabalha. No entanto, isto faz com que seja um g\u00e1s de alta densidade<\/strong>, obtendo um efeito refrigerante mais elevado<\/strong> com uma massa de circula\u00e7\u00e3o reduzida.<\/p>\n

\"Refrigera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

A entalpia de evapora\u00e7\u00e3o por metro c\u00fabico deslocado (kJ\/m3)<\/strong> \u00e9 muito mais elevada do que para outros gases. Isto implica desloca\u00e7\u00f5es mais pequenas do compressor e di\u00e2metros de tubagem mais pequenos.<\/p>\n

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\"Refrigera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Diagrama de press\u00e3o-entalpia (log P-h) (diagrama de Mollier)<\/h4>\n

Ao trabalhar com CO2 para refrigera\u00e7\u00e3o, devemos utilizar um diagrama P-h alargado, ou seja, para al\u00e9m das zonas habituais de vapor, vapor-l\u00edquido e l\u00edquido que podem ser vistas no diagrama de Mollier de qualquer refrigerante convencional, devemos tamb\u00e9m representar a zona acima do ponto cr\u00edtico (fase supercr\u00edtica), bem como as zonas abaixo do ponto triplo.
\nO gr\u00e1fico seguinte mostra o estado f\u00edsico do CO2 em fun\u00e7\u00e3o da press\u00e3o (P) e da entalpia (h). Modificando estas duas vari\u00e1veis, podemos obter quatro fases claramente diferenciadas: s\u00f3lido, l\u00edquido, vapor e fluido supercr\u00edtico<\/strong>; para al\u00e9m de 3 outras zonas interm\u00e9dias de mistura de duas fases: s\u00f3lido-l\u00edquido, s\u00f3lido-vapor e l\u00edquido-vapor.<\/strong><\/p>\n

\"Refrigera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Em compara\u00e7\u00e3o com outros refrigerantes, \u00e9 surpreendente que mesmo a temperaturas muito baixas obtenhamos press\u00f5es de satura\u00e7\u00e3o elevadas (por exemplo, 0 \u00b0C \u27f9 35 bar). Os seguintes pontos no diagrama de fases devem ser observados:<\/p>\n