Refrigerante
Um refrigerante (ou refrigerante ) é um fluido que permite a implementação de um ciclo de refrigeração . Pode ser puro ou ser uma mistura de fluidos puros presentes na fase líquida ou gasosa ou ambos, dependendo tanto da temperatura quanto da pressão dos mesmos. O fluido absorve calor em baixa temperatura e baixa pressão e, em seguida, libera calor em temperatura e pressão mais altas, geralmente por meio de uma mudança de estado. Os refrigerantes são usados em sistemas de absorção de calor (ar condicionado, freezer), ao contrário das bombas de calor que absorvem calorias do lado de fora e as devolvem para dentro de um quarto, uma casa, etc. Esses mesmos fluidos podem ser facilmente encontrados em outras aplicações que implementam outros ciclos termodinâmicos , como turbinas a vapor , e então perdem ou não, dependendo do contexto, sua qualificação como refrigerante.
Propriedades
A rigor , um refrigerante não envolve necessariamente uma ou mais mudanças de fase , desde que permita a implementação de um ciclo de refrigeração. Por exemplo, o ciclo de Brayton permite em teoria, como na prática, usar o ar diretamente como refrigerante. No entanto, essas aplicações são geralmente limitadas a ambientes onde o ar comprimido é obtido como resultado do ambiente (avião, trens, etc.). Na prática, como na teoria, o oxigênio ou o nitrogênio (fluidos comuns em nosso planeta) não podem ser usados como refrigerantes de forma eficaz. Esses fluidos devem atender aos seguintes critérios:
- Os fluidos refrigerantes são selecionados principalmente por sua grande propriedade de absorção de calor ( calorias ) para sistemas de produção de frio e / ou por sua grande propriedade de restituição de calor para sistemas de produção de calor. Os refrigerantes são usados puros ou misturados nas indústrias de refrigeração e ar condicionado .
- As pressões de vapor saturado do fluido na temperatura da fonte fria e da fonte quente devem permanecer dentro das faixas operacionais práticas, ou seja, pressões muito baixas na evaporação (sob pressão atmosférica) e muito altas na condensação (custo adicional vinculado à resistência mecânica).
- Esses fluidos devem obedecer a padrões de segurança mais ou menos restritivos, dependendo da natureza dos riscos envolvidos, relacionados ao meio ambiente, à periculosidade para os seres humanos (e todos os seres vivos).
- Eles também são escolhidos de acordo com as temperaturas de operação dos dois trocadores do circuito de refrigeração em questão (o condensador e o evaporador ). Na verdade, os fluidos usados para obter baixas temperaturas são diferentes dos fluidos de ar condicionado, por exemplo.
- Finalmente, suas pressões (que são função das temperaturas de operação dos trocadores citados acima) devem permitir sua utilização em um circuito de refrigeração com um dimensionamento razoável dos componentes do mesmo (trocadores, tubos, compressor, etc. ). Na verdade, não seria lucrativo usar nitrogênio para ar condicionado, a pressão necessária sendo muito alta, o que exigiria tubos muito grossos e um compressor gigantesco.
Em sistemas de ar condicionado, sua capacidade de absorver certa quantidade de calor por unidade de refrigeração é geralmente expressa em kilowatt , às vezes em BTU ou mesmo TR por tonelada de refrigeração.
Categorias
Nós distinguimos entre os gases refrigerantes diferentes categorias de moléculas :
Refrigerantes usados antes de 1929
Os principais gases usados antes de 1929 durante o primeiro período de frio artificial foram:
Todos esses fluidos tinham propriedades termodinâmicas interessantes, mas todos eles tinham uma desvantagem, por exemplo, um perigo para os humanos devido à sua toxicidade ( S O 2 , C H 3 Cl , C 2 H 5 Cl , N H 3 ) ou porque eram combustíveis ( C H 3 Cl , C 2 H 5 Cl , N H 3 ) ou tubos e compressores necessários a pressão muito alta ( C O 2 ).
Em 1929, um engenheiro americano, Thomas Midgley Jr. , e sua equipe produziram as primeiras moléculas de diclorodifluorometano ( C Cl 2 F 2 ) ou R12 . O R12 e os refrigerantes da mesma família têm a propriedade de serem relativamente inofensivos para os humanos e interessantes do ponto de vista termodinâmico.
Foram fabricados industrialmente pela empresa DuPont de Nemours de 1932 ( diclorodifluorometano - R12 e triclorofluorometano - R11 ) com o nome de “freon” . Esses refrigerantes são derivados do petróleo.
Desde a 16 de setembro de 1987, o Protocolo de Montreal assinado por 24 países e pela Comunidade Econômica Européia e que hoje conta com 190 países signatários, é um acordo internacional que visa reduzir e, em última instância, eliminar completamente as substâncias que destroem a camada de ozônio . A CEE , desde então, aprovaram leis neste sentido.
Este protocolo requer a eliminação do uso de CFCs (exceto para usos qualificados como críticos ou essenciais), halons, brometo de metila e outras substâncias que empobrecem a camada de ozônio (HCFCs, tetracloreto de carbono, bromoclorometano, hidrobromofluorocarbono, metilclorofórmio), e isso dentro de um prazo que permite a instalação de substitutos.
O Protocolo de Montreal convida todos os interessados a tomarem as medidas necessárias para reduzir a emissão de refrigerantes na atmosfera; é sobre :
- parar de usar esses produtos como propelentes (eles foram proibidos em 1978 nos Estados Unidos para esse uso);
- melhorar a estanqueidade dos circuitos de refrigeração;
- para lutar contra expurgos e descargas na atmosfera;
- recuperar refrigerantes sistematicamente.
Além disso, recomenda reduzir e interromper a produção dos gases mais nocivos à camada de ozônio e de impacto significativo no efeito estufa. São refrigerantes cujas moléculas são ricas em cloro e têm uma longa vida útil.
Entre esses gases, encontramos:
- clorofluorcarbonos (CFCs) *: o cloro contido em suas fórmulas destrói a camada de ozônio. Eles também têm impacto sobre o efeito estufa .
Em caso de vazamento, a recarga com este fluido é proibida.
Portanto, é necessário substituir todo o fluido. Às vezes, dependendo da idade do equipamento e de sua obsolescência, é melhor trocar o equipamento.
O equipamento de refrigeração destinado à destruição deve obrigatoriamente ser limpo de seus refrigerantes e lubrificantes; alguns serão destruídos (CFC) e outros reciclados (óleo).
(* R11, R12, R502, R504, etc.) ;
- hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) *: o cloro contido em suas fórmulas destrói a camada de ozônio. Eles também têm impacto sobre o efeito estufa .
No momento, a recarga está autorizada. Mas, a partir de 2010, será proibida a recarga com novos fluidos e a partir de 2015, com fluidos reciclados .
(* R22, R123, R124, R142b, R401A, R401B, R402A, R402B, R403B, R408A, R409A, R409B, etc. ) ;
- HFCs *: o cloro está ausente de suas fórmulas. Portanto, não destroem a camada de ozônio, mas têm um impacto mais ou menos significativo no efeito estufa.
As restrições a esta família de gases são atualmente limitadas. Na União Europeia, os HFCs serão proibidos no ar condicionado de automóveis a partir de 2011 .
Em caso de investimento ou substituição de equipamentos de refrigeração, privilegie aqueles que operam com HFCs contendo menos de 2 kg de fluido.
(* R14, R23, R125, R134a, R152a, R227, R404A, R407C, R410A, R413A, R417A, R507, R508B, Isceon 59, Isceon 89, Forane 23, Forane FX 80, etc. )
As seguintes conferências acentuaram a tendência e encurtaram os prazos: na conferência de Copenhague , foi decidido interromper a produção de CFCs em 31 de dezembro de 1994 e a de HCFCs em31 de dezembro de 2014. Os CFCs são agora eliminados de forma permanente, com exceção de quantidades mínimas e essenciais (uso em medicina, em particular como propelentes em inaladores dosimetrados , tipo Ventoline).
Tratamento de vazamento
Lembrete: um vazamento de 1 kg de refrigerante sintético na atmosfera produz um efeito estufa equivalente ao gerado pela emissão de 1.000 a mais de 13.000 kg de CO 2.
- 1 kg de R134a lançado na atmosfera produz efeito estufa equivalente ao gerado pela emissão de 1.300 kg de CO 2.
- 1 kg de R404A lançado na atmosfera produz efeito estufa equivalente ao gerado pela emissão de 3.943 kg de CO 2.
- 1 kg de R23 lançado na atmosfera produz efeito estufa equivalente ao gerado pela emissão de 12.400 kg de CO 2.
- 1 kg de R508B lançado na atmosfera produz efeito estufa equivalente ao gerado pela emissão de 12.300 kg de CO 2.
Agora é obrigatório verificar regularmente as instalações de produção de refrigeração para aplicações de refrigeração ou ar condicionado.
Quaisquer vazamentos detectados devem ser localizados e registrados, reparados e monitorados. Tudo deve ser documentado para ser apresentado a pedido da fiscalização de serviços ambientais. O operador é responsável pela quantidade de refrigerante sintético utilizado em sua instalação (climática).
Se o reparo exigir o esvaziamento do equipamento, o refrigerante deve ser coletado para reciclagem.
Treinamento, certificação do usuário
- Em França, um decreto de 2007 especificou as condições de colocação no mercado, utilização, recuperação e destruição de substâncias do tipo CFC, HCFC e HFC. O pessoal deve ser titular de um certificado de capacidade (a ser solicitado mediante solicitação de certificado de capacidade a um organismo aprovado (por despacho que aprova uma organização para emitir os certificados de capacidade previstos no artigo R. 543-99 do Código do Ambiente do Ministério do Meio Ambiente , antes4 de julho de 2009)
- Um decreto de 13 de abril de 2011 especifica os regulamentos.
- Na França, desde 5 de julho de 2011, qualquer pessoa que manuseie refrigerantes deve possuir uma certificação chamada "attestation d'aptitude" , obrigatória antes do31 de dezembro de 2011. O treinamento de qualificação está planejado. Os novos regulamentos para refrigerantes (Decreto n o 2007-737).
Nomenclatura
Este modelo de nomenclatura pode ser aplicado para qualquer fluorocarbono (FC) do tipo CFC , HCFC , HFC e PFC . A nomenclatura dos gases fluorados segue o modelo tipo “XYZ-c0123b4a”, onde cada um dos números e letras representa:
- XYZ: FC, CFC, HCFC, HFC ou PFC;
- c: composto cíclico ;
- 0: número de ligações duplas (omitido se for zero);
- 1: número de átomos de carbono - 1 (omitido se zero);
- 2: número de átomos de hidrogênio + 1;
- 3: número de átomos de flúor ;
- b4: número de átomos de cloro substituídos por átomos de bromo (omitido se for zero);
- a: letra adicionada para identificar isômeros .
No caso em que a molécula contém bromo, o gás (sempre CFC) é denominado " halon ".
Para determinar a presença ou ausência de cloro na composição do refrigerante, com base na nomenclatura acima, aplica-se a seguinte fórmula: Cl = (2xC) -H- (F + 2) -Br.
- Exemplo: R114 é composto por dois átomos de carbono e quatro de flúor. A fórmula se aplica da seguinte maneira:
Cl = 2 * (1x3) -4, portanto, Cl = 2. O R114 contém então dois átomos de cloro em sua composição.
Quando essas substâncias são utilizadas como refrigerante, o “XYZ” é substituído pela letra “R”, como refrigerante. O valor do primeiro dígito após a letra R pode, então, assumir os seguintes valores específicos:
- 4 ou 5, é uma mistura;
- 6, é um composto orgânico diferente de CFCs, HCFCs, HFCs e PFCs (exemplo R290: propano );
- 7, se for um composto inorgânico (exemplo R717: amônia , R744: dióxido de carbono ).
Alguns exemplos de CFCs:
- O CFC-12 é um derivado do metano, sem hidrogênio, com dois átomos de flúor e dois de cloro. Portanto, tem a seguinte fórmula: C F 2 Cl 2 ;
- O CFC-113 é um derivado do etano, sem hidrogênio, com três átomos de flúor e três de cloro. Portanto, tem a seguinte fórmula: C 2 F 3 Cl 3 ;
- CFC-13B1 (ou halon 1301) é um derivado do metano, sem hidrogênio, com três átomos de flúor e um de bromo. Portanto, tem a seguinte fórmula: C F 3 Br .
Um exemplo de HCFCs:
- O HCFC-22 é um derivado do metano, com um átomo de hidrogênio, dois átomos de flúor e um cloro. Portanto, tem a seguinte fórmula: C H F 2 Cl .
Um exemplo de HFC:
- o HFC-134a é um derivado do etano, com dois e quatro átomos de hidrogênio de flúor. É, por conseguinte, tem a fórmula C 2 H 2 F 4 .
Regra de "90" , exemplo de R32 :
- adicione 90 ao número: 32 torna-se 122;
- o primeiro número fornece o número de átomos de carbono: aqui 1;
- a última figura fornece o número de átomos de flúor: aqui 2;
- o número do meio dá o número de átomos de hidrogênio: aqui 2;
- se o equilíbrio estiver incompleto, os outros átomos são geralmente átomos de cloro: R22 dá 112, portanto, C H Cl F 2 .
Na França e no União Europeia , os gases fluorados regulamentados são definidos pelo artigo 2 do Regulamento (UE) n o 517/2014 da16 de abril de 2014 sobre gases fluorados com efeito de estufa.
Notas e referências
-
Sistemas de ar condicionado , em iso.org (acessado em 12 de abril de 2020).
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Sistemas de ar condicionado , em liebherr.com (acessado em 12 de abril de 2020).
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Leia online , Environment Canada.
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Regulamento CE n o 2037/2000 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 29 de Junho de 2000, relativo às substâncias que empobrecem a camada de ozônio, alterado pelo Regulamento CE n o 2038/2000 e n o 2039/2000, de 28 de Setembro de 2000 (JOCE L 244 de 29/09/2000) .
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Decreto de 7 de dezembro de 1992 alterado pelo decreto de 30 de junho de 1998 e decreto de 10 de fevereiro de 1993, alterado pelo decreto de 12 de janeiro de 2000, relativos ao controle de estanqueidade, monitoramento e manutenção de refrigeração não doméstica e ar condicionado equipamentos ou recipientes com mais de 2 kg de fluido .
-
Decreto de 10 de fevereiro de 1993 relativo à recuperação de determinados refrigerantes utilizados em equipamentos de refrigeração e ar condicionado .
-
conferência de imprensa do CFBP (Comitê Francês de Butano Propano), 6 de abril de 2004.
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Portaria de 7 de maio de 2007 relativa a testes de estanqueidade … equipamentos de refrigeração e ar condicionado , em admi.net .
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Decreto n o 2007-737, de 7 de maio de 2007, codificada nos artigos R543-75 para R543-123 do Código de Meio Ambiente.
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Decreto de 13 de abril de 2011 relativo a substâncias que destroem a camada de ozônio e certos gases fluorados com efeito de estufa, biocidas e controle de produtos químicos.
-
Art. R. 521-56. do código ambiental.
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Regulamento (UE) n o 517/2014 de 16 de Abril de 2014 com fluorado efeito gases de efeito estufa em ineris.fr .
Veja também
Artigos relacionados
links externos