Inscreva-se agora

* Receba nossas novidades gratuitamente no seu e-mail

Trending News

:

Aplicação de fluídos alternativos em sistemas de refrigeração comercia – Parte 2
Heatcraft

Aplicação de fluídos alternativos em sistemas de refrigeração comercia – Parte 2 

1.  INTRODUÇÃO

Algumas soluções adotadas para solução deste problema é empregar um sistema de refrigeração por expansão-indireta, utilizando fluidos secundários, de forma que o sistema primário de refrigeração irá promover apenas o resfriamento do fluido secundário e este será o fluido refrigerante que irá promover a refrigeração final.

Os fluidos secundários são fluidos térmicos que apresentam certas características desejáveis: alto calor específico, boa condutividade térmica, não tóxico, baixos impactos ambientais, ser inerte quimicamente, disponível a preços razoáveis. A água possui essas propriedades, caracterizando-se como um ótimo fluido secundário. Entretanto, a água congela a 0 °C e a grande maioria dos processos industriais trabalham com temperaturas bem abaixo do ponto de fusão da água. Por esse motivo, adiciona-se um agente anticongelante que é misturado a água, formando uma solução capaz de solidificar a temperaturas inferiores a da água pura.

Os anticongelantes são compostos totalmente miscíveis em água. Os tipos mais comuns são as salmouras (sais de cloreto de cálcio, cloreto de sódio, cloreto de magnésio, carbonato de potássio) e os alcoóis (metanol, etanol, etilenoglicol, propilenoglicol, glicerol). Atualmente, os alcoóis estão tendo forte presença como soluto para fluidos secundários a base de água por alguns terem baixa atividade corrosiva ou nenhuma corrosividade. As salmouras perderam o seu espaço devido ao seu forte poder de ionização, gerando processos eletrolíticos de corrosão.

As soluções de água e anticongelante exibem diversas características físico-químicas, além de propriedades termofísicas (ponto de fusão, massa específica, calor específico, condutividade térmica, viscosidade, fator de eficiência de transferência de calor) distintas da água pura. O grau de variação dessas propriedades é proporcional à adição de soluto na água: quanto maior a quantidade, maior a alteração. Supõe-se inicialmente que quanto maior a concentração do anticongelante, menor o ponto de fusão da solução, onde o seu uso principal é para alterar esta propriedade.

 

2. CARACTERÍSTICAS DO FLUÍDO SECUNDÁRIO

O glicerol merece destaque como um anticongelante se tratando da condutividade térmica e massa específica, além de não ser tóxico e com alta disponibilidade no mercado, entretanto, possui uma inércia térmica baixa e com pequenas reduções no ponto de fusão.

O etilenoglicol é um fluído que apresenta propriedades intermediárias mais adequadas como aditivo em fluidos secundários, justificando o seu grande uso comercial e industrial, apesar de ser tóxico. O propilenoglicol tem características termofísicas próximas ao do etilenoglicol, porém menores, exceção ao seu alto calor específico. Pode ser uma alternativa ao etilenoglicol como anticongelante atóxico.

Em sistemas de média temperatura, não houve a necessidade de pesquisas para o tipo de fluído intermediário a ser utilizado. Já haviam diversas instalações utilizando solução aquosa de propileno glicol. E como a quantidade de propileno glicol é muito pequena na solução (aproximadamente 20%), as propriedades físicas e termodinâmicas são muito semelhantes às da água.

 

JULIAN1

 

Tabela 1 – Propriedades Termodinâmicas do Propileno Glicol

Quanto à corrosão, a solução aquosa de propileno glicol apresenta níveis de corrosão muito baixos quando em contato com cobre ou latão, na versão Dowfrost (propileno glicol com inibidores de corrosão produzido pela DOW QUÍMICA), estes índices permanecem baixos também para aço carbono, porém hoje temos  grandes aplicações com tubo PPR (Polipropileno Copolímero Random).

Soluções aquosas de Dowfrost também são compatíveis com a quase totalidade dos materiais utilizados em instalações normais de refrigeração, tanto nos seus equipamentos, como para vedação de juntas e ligações. A principal precaução é evitar o contato com:

• zinco;

• aço galvanizado;

• ferro fundido cinzento;

• água com excesso de cloro;

• água com excesso de sulfatos.

Quanto à toxicidade, o propileno glicol grau USP é utilizado principalmente em indústrias alimentícias, cosméticas e farmacêuticas. Ou então na sua versão Dowfrost, é um produto totalmente atóxico (utilizado na composição de ração animal). Atende a todas as especificações da Farmacopéia Brasileira e Americana, também é permitida a sua utilização como aditivo direto ou indireto em alimentos. Quanto à flamabilidade, o propileno glicol em soluções com concentração acima de 80% tem ponto de fulgor de 102°C. Abaixo desta concentração é um produto não inflamável.

 

Vantagens do propileno glicol

 

A utilização de sistemas de refrigeração indireta (com uso de refrigerante secundário) resulta em vantagens significativas. Um dos primeiros impactos desta escolha é a considerável redução da carga de refrigerante, que pode chegar até 40% da carga de refrigerante, segundo Kazachki e Hinde (2006), ou até 85% da carga do sistema convencional (Palm, 2007), conduzindo à instalação de sistemas de refrigeração muito mais compactos e com um menor potencial de impacto ambiental.

Outro ganho gerado desta prática é o confinamento do refrigerante primário à “casa de máquinas” o que simplifica o circuito do refrigerante, obtendo-se um funcionamento (e, conseqüentemente, uma temperatura de resfriamento) mais estável e seguro. Segue alguns pontos significativos:

  • Consumo menor de energia;
  • Ausência de rotina de degelo para sistemas de média temperatura;
  • Ausência de controle de temperatura para balcões e câmaras;
  • Menor quantidade de fluído refrigerante no sistema e muito menor possibilidade de vazamentos;
  • Simplicidade da instalação e em decorrência menores custos de manutenção preventiva ou corretiva;
  • Maior confiabilidade de funcionamento (menos ocorrências de manutenção);
  • Sistema de controle simplificado;
  • Viabilidade na utilização de refrigerantes não condenados pelo “Protocolo de Montreal”;

 

Desvantagens do propileno glicol

Ao custo adicional referente à instalação de uma bomba de circulação e de um trocador de calor intermediário soma-se a operação na dificuldade de se compatibilizar as características e limites operacionais dos refrigerantes secundários com as necessidades da instalação. Fluidos convencionais como água, propileno glicol e óleo, amplamente utilizados em diferentes ramos da indústria como fluidos secundários, apresentam deficiências entre as quais encontram-se a elevada temperatura de congelamento, no caso da água, e a baixa condutividade térmica e elevada viscosidade, no caso dos óleos e do etileno glicol. Alguns pontos são abordados abaixo:

  • Espaço físico maior na central térmica para instalação dos equipamentos;
  • Área de troca térmica maior nas serpentinas resfriadoras de câmaras e balcões em sistemas de média temperatura.
  • Necessário compressores com maiores deslocamento volumétrico.
  • Temp. do propileno glicol limitada a -4ºC vs. -6ºC CO2.
  • Maior potência de bombeamento do Propileno Glicol.
  • Maior investimento inicial na tubulação Propileno Glicol.
  • Elevados diâmetros tubulação Propileno Glicol.

 

3.  CONCLUSÃO

A atual demanda por sistemas de refrigeração com menor impacto ambiental trouxe um novo foco aos fluídos refrigerantes e secundários para o transporte do frio. Em favor dos fluídos secundários estão a significativa redução da carga necessária de refrigerante sintéticos, com alto GWP, tal medida representa imediato paliativo para o impacto ambiental. Já para aplicação de CO2 como fluído refrigerante, o resultado é a redução da emissão de poluentes a zero, já que o CO2 não destrói a Camada de Ozônio e possui um potencial de aquecimento global cerca de 3,26 mil vezes menos que o R404A.

 

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] http://spm.com.br/site/pt/content/publication/view.asp?id=105 – site na internet, 21/08/2012.

[2] http://www.unep.fr/ozonaction/information/mmcfiles/6266-p-uso_fluidos_naturais.pdf – site na internet, 21/09/2012.

[3]   MEDEIROS, BARBOSA & FONTES (2010) HOLOS, Ano 26, Vol. 4 74 –

Propriedades Termofísicas de fluídos secundários à base de álcool para termoacumulação.

[4]   MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE – MMA – Uso de Fluidos Naturais em Sistemas de Refrigeração e Ar Condicionado – Publicação Técnica. 2008.

 

assinatura-julian.

Posts relacionados