Quando se trata das megatendências que estão afetando diretamente a indústria de refrigeração e climatização mundo afora, a transição para os fluidos frigoríficos de baixo ou nenhum impacto climático está bem próxima do topo da lista.
Outras três grandes tendências – automação e conectividade, eficiência energética e sustentabilidade,conforto e qualidade do ar interno – também norteiam os rumos do setor.
No caso específico dos refrigerantes, o que se vê é uma busca contínua por alternativas para substituir, por exemplo, o R-410A e o R-134a, hidrofluorcarbonos (HFCs) que têm sido utilizados há anos em resfriadores de líquido.
Essas substâncias populares serão proibidas nessas aplicações nos EUA a partir de 1º de janeiro de 2024, segundo o programa de Política de Novas Alternativas (SNAP) da Agência de Proteção Ambiental norte-americana (EPA, em inglês).
Em breve, a Emenda de Kigali ao Protocolo de Montreal deverá impor restrições aos gases fluorados com efeito estufa, fato que também influencia os tomadores de decisões.
Em abril, a Dunham-Bush, fabricante de chillers sediada na Malásia, divulgou que irá adotar o R-513A na linha DCLCG de equipamentos centrífugos resfriados a água comercializada na região Ásia-Pacífico.
Esta é mais uma grande indústria de chillers a anunciar a adoção do fluido refrigerante à base de hidrofluorolefina (HFO) como alternativa ao HFC-134a, devido ao seu baixo potencial de aquecimento global (GWP) e outras vantagens.
Em 2014, a Trane foi pioneira na adoção de uma HFO pura de baixo GWP, o R-1233zd(E), com o lançamento da Série E do chiller centrífugo resfriado a água CenTraVac.
Segundo a empresa, esta foi a primeira máquina do mundo a utilizar este refrigerante como uma alternativa ao hidroclorofluorcarbono (HCFC) R-123, atendendo às exigências de aplicações de altas capacidades até 14 mil kW.
Trane anunciou investimento de US$ 500 milhões em pesquisa e desenvolvimento de produtos de menor impacto climático
Atualmente, o portfólio de chillers XStream resfriados a água e dos equipamentos Sintesis resfriados a ar da marca está otimizado para operar com o R-1234ze, outra HFO de baixo GWP.
“Em 2015, a Ingersoll Rand anunciou um investimento de US$ 500 milhões até 2020 em pesquisa e desenvolvimento de produtos que reduzam as emissões de refrigerantes com alto impacto climático”, salienta Rodrigo de Carvalho Dores, executivo de vendas da Trane no Brasil.
No mesmo ano, sua empresa também adotou o blend R-513A em um chiller resfriado a ar da linha Sintesis.
No ano passado, a Johnson Controls informou que seus chillers centrífugos e parafuso York de 440 kW a 21.100 kW também passariam a ser compatíveis com a mistura entre HFO-1234yf e R-134a.
Segundo a indústria, os lançamentos expressam seu compromisso de desenvolver soluções que atendam melhor às necessidades dos seus clientes e do meio ambiente, com base em segurança, eficiência, confiabilidade, disponibilidade e custo.
“As HFOs são, frequentemente, misturadas com componentes tradicionais, como o R-134a ou R-32, para dar algumas boas propriedades especiais para um dado uso de temperatura”, lembra Celina Bacellar, gerente de refrigeração industrial para a América Latina da Johnson Controls.
“Entretanto, quanto mais baixo o GWP do fluido, mais inflamável ele tende a ser. O R-1234ze, por exemplo, é muito popular na Europa. Às vezes, ele é comercializado como não inflamável e ora como inflamável. A 20°C ele não é inflamável, mas em uma sala de máquinas quente, a 30°C, assume esta condição. Por isso, é sempre bom confirmar as informações que recebemos.”
A companhia também aposta na amônia (R-717) e nos hidrocarbonetos (HCs), que são ambientalmente corretos, apesar de seus pontos críticos relacionados à toxicidade e flamabilidade.
SABLight, chiller compacto da Johnson Controls desenvolvido na Dinamarca
Em sua unidade na Dinamarca, a Johnson Controls desenvolveu um chiller compacto – o SABLight – que trabalha com propano (R-290) como fluido refrigerante.
“Esta linha está disponível em modelos standards para regime de ar condicionado de 130 kW a 430 kW e pode trabalhar com diversas unidades em paralelo. O regime de trabalho é variável com mínima temperatura ambiente de -20°C e máxima de +50°C; a mínima temperatura de saída de solução chega a -25°C e as cargas parciais variam de 25 Hz a 65 Hz (ou 38% a 100%)”, informa.
Para minimizar os problemas ambientais e de segurança, o projeto do equipamento foi desenvolvido visando mínima carga de refrigerante. Na faixa de operação citada, as cargas vão de 20 kg a 56 kg de R-290. “Os níveis de ruído também são bastante reduzidos, variando de 45 dB(A) a 55 dB(A)”, diz.
Os chillers com amônia e trocadores de calor de placa semi-soldados são equipamentos da marca bastante eficientes e de baixa carga de
R-717.
Entretanto, frente às restrições e sobretaxas impostas ao uso de refrigerantes na Europa e EUA, a Johnson Controls desenvolveu a ChillPAC, linha que trabalha com trocadores de casco e placas. “Assim, as cargas de R-717 se tornaram ainda mais reduzidas”, ressalta.
De acordo com a gestora, equipamentos com amônia, em geral, apresentam melhor eficiência (COP) do que aqueles com refrigerantes sintéticos. “O refrigerante natural é ideal para operar tanto com compressores alternativos quanto parafusos e alcança uma ampla faixa de aplicação de baixas temperaturas (-50°C) até altas (+90°C)”, diz.
Eficiência e sustentabilidade em foco
Refrigerantes com baixo GWP, sem dúvida, serão a grande aposta para o futuro, mas esta mudança será gradativa e ainda não há data definitiva para que ela ocorra no curto prazo. Esta é a avaliação de Nikolas Corbacho, gerente de marketing de produto de ar condicionado da Midea Carrier.
“Algumas alternativas que existem no mercado apresentam certos riscos ou significati
Chiller York compatível com o R-531A, um blend entre HFC e HFO desenvolvido para substituir o R-134a
va perda de eficiência quando utilizadas em sistemas de grande porte ou mesmo em aplicações residenciais”, pondera.
Globalmente, a empresa tem investido na pesquisa e desenvolvimento de novos refrigerantes capazes de substituir os tradicionais R-134a e R-410A, como o recente AquaEdge com
R-1233zd(E).
“O mercado está buscando mais soluções de maior eficiência energética e menor custo operacional. Os modelos com variadores de frequência, compactos e de baixa manutenção são cada vez mais comuns”, enfatiza Corbacho, mencionando o 30XV, outro lançamento mundial na linha de chillers a ar com compressor parafuso, e o AquaSmart, chiller modular compacto de compressor scroll e produzido localmente pela empresa.
“Ambos os modelos são equipados com variadores de frequência e possuem altíssima eficiência, superando os valores base da Ashrae 90.1 2013, além de terem um reduzido custo operacional”, acrescenta.
Com o aumento nos custos de energia e água nos últimos anos, os clientes estão muito mais preocupados com a
Dupla ligação entre os átomos de carbono reduz impacto climático das HFOs
eficiência dos equipamentos, ressalta Rodrigo de Carvalho Dores, da Trane.
“Realizar investimentos em soluções mais eficientes está dando um retorno financeiro mais rápido do que era há dez anos. Por isso, ferramentas de estudo energético trazem a segurança para os clientes que estão fazendo o investimento em uma solução que trará retorno financeiro com a economia de energia e água. Além da necessidade de equipamentos mais eficientes, há a procura por implantar ou modernizar sistemas de automação para reduzir os desperdícios”, revela.
“A redução do impacto ambiental do setor está assentada em dois pilares: a busca por soluções de maior eficiência energética, por meio do uso cada vez mais frequente e difundido de compressores inverter, e a utilização de gases com menor potencial de aquecimento global”, reforça o engenheiro Leonardo Martinho Dobrianskyj, da subsidiária brasileira da Daikin.
“Mas acredito que, no Brasil, a adoção de fluidos refrigerantes com baixo GWP será mais uma imposição dos fornecedores do que dos clientes”, diz.
Recentemente, a multinacional japonesa anunciou que lançará, até o fim deste ano, uma série de resfriadores de líquido otimizados para operar com R-1234ze.
O lançamento do primeiro chiller com HFO da marca foi revelado em Londres, numa conferência realizada para os distribuidores britânicos da empresa.
A inovação marcará a primeira incursão da companhia no uso do R-1234ze, que já foi adotado, pelo menos como uma opção, pela maioria dos principais fabricantes de chillers do mundo.
Assim como as versões com R-134a, os modelos com R-1234ze serão totalmente controlados por inversores e incorporarão a mais recente tecnologia de compressor parafuso da Daikin, além da nova geração de trocadores de calor inundados de alta eficiência.
Classificado como levemente inflamável, o R-1234ze possui GWP abaixo de 1, segundo o Quinto Relatório de Avaliação (AR5) do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Isso significa que o novo refrigerante é menos nocivo ao clima do planeta que o próprio dióxido de carbono (CO2), cujo GWP é igual a 1.
De acordo com especialistas, a estrutura química das HFOs puras contém uma dupla ligação entre os átomos de carbono. Por essa razão, as moléculas dessa quarta geração de fluidos refrigerantes sintéticos têm vida curtíssima na atmosfera, uma característica que reduz, consideravelmente, seu impacto climático.
Mercado e avanços tecnológicos
Controles mais robustos e rápidos, novas famílias de fluidos refrigerantes, novos trocadores de calor com microcanal, compressores projetados para funcionar com inversores de frequência, sejam de mancal magnético, parafuso ou scroll com motores de corrente contínua (DC), aplicação de nova família de ventiladores com inversor integrado e possibilidade de monitoramento remoto via web.
Todos esses avanços tecnológicos permitem que as novas gerações de chillers sejam mais eficientes que as anteriores, conforme avalia Luciano de Almeida Marcato, presidente do Departamento Nacional de Ar Condicionado Central da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento.
Segundo ele, o mercado nacional de condicionamento de ar sofreu bastante com a crise econômica e a consequente redução no nível de investimento, tanto público quanto privado. “Tal efeito foi muito sentido no mercado de chillers”, lamenta.
Após dois anos de fortes quedas, o setor aguardava uma pequena recuperação em 2017, alinhada com a retomada do crescimento do PIB (Produto Interno Bruto).
“Porém, as estatísticas da Abrava nos mostram continuidade da retração do mercado de chillers, estando o ano de 2017 em torno de 10% a 11% menor que 2016, no acumulado das vendas de janeiro a junho neste primeiro semestre”, informa.
Quanto à utilização de chillers no País, houve aumento da participação dos sistemas com condensação a ar e água, em detrimento da participação dos equipamentos centrífugos importados, muito impactados pela redução do tamanho médio das obras, assim como pela desvalorização do real, que gera uma maior migração para equipamentos nacionais.
“Pela primeira vez em muitos anos, tivemos mais dois meses sem nenhum chiller centrífugo faturado ou entregue em todo o País”, afirma.
O que manteve o mercado ligeiramente “menos pior” foi o seguimento de alta eficiência, ajudado pelo caos no setor elétrico e aumento do preço da energia em 2015 e 2016, fazendo com que muitos projetos adiados fossem desengavetados ou priorizados para aumentar a competitividade e gerar redução de custos operacionais de indústrias, shoppings e edifícios corporativos.
