Baixa carga de amônia, uma tendência na refrigeração

Há vários anos, a indústria global de refrigeração vem passando por diversas mudanças. Em particular, o impacto ambiental de alguns fluidos refrigerantes halogenados – como a destruição da camada de ozônio e o aquecimento global – mudaram radical-mente a história do setor, em função de leis ambientais mais restritivas.

Refrigerantes naturais, como amônia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e hidrocarbonetos (HCs), não são afetados por esses marcos legais; no entanto, a toxicidade e a inflamabilidade deles são problemas que restringem o uso desses fluidos refrigerantes em determinadas aplicações.

A amônia, particularmente, é a substância mais empregada em sistemas de refrigeração industrial, devido às suas propriedades termodinâmicas superiores e baixo custo. Ela é um fluido refrigerante comprovadamente eficaz, com mais de 150 anos de utilização.

Enfim, a amônia tem sido usada continuamente como refrigerante desde que o uso prático do ciclo de refrigeração por compressão de vapor foi desenvolvido.

A amônia é, de forma geral, considerada benigna para o meio ambiente. Por isso, a Associação Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (Ashrae) incentiva seu uso em equipamentos de refrigeração industrial e comercial, conservação de alimentos, sistemas indiretos, bombas de calor e outras aplicações.

De acordo com a classificação Ashrae, norma que indica o nível de toxicidade e inflamabilidade dos fluidos, a amônia é classe B2, ou seja, tóxico (B), e com baixo grau de inflamabilidade (2L).

Em razão disso, há uma série de restrições que vale considerar ao projetar sistemas com amônia. Geralmente, a limitação de sua carga no sistema minimiza as precauções de segurança, o que a torna mais acessível aos usuários de refrigerantes sintéticos e ajuda os usuários existentes a reduzir o estoque local.

Devido à sua baixa densidade, a eficiência dos sistemas com amônia torna-se menos atrativa a baixa temperatura, em comparação com um sistema em cascata utilizando amônia e CO2, por exemplo.

Um projeto desse tipo é uma maneira única de combinar os benefícios de dois refrigerantes naturais. Normalmente, a carga de amônia pode ser reduzida a aproximadamente um décimo da requerida por um sistema tradicional com amônia, o que minimiza os requisitos de segurança.

Um sistema em cascata de amônia/CO2 tem uma eficiência melhor em baixas temperaturas, em comparação com as instalações tradicionais de amônia.

Um sistema com salmoura é outra maneira de reduzir a carga de amônia, mas em comparação com o sistema em cascata de amônia/CO2, esse método tem uma eficiência menos atrativa.

 

Tecnologia emergente

As soluções modernas de refrigeração com baixa carga de amônia estão experi-mentando uma onda de interesse em diversos segmentos do mercado de refrigeração.

Tecnicamente, a “baixa carga” refere-se à proporção de carga por unidade de capacidade de refrigeração, com sistemas que não ultrapassam 1,3 kg/kW. Alguns deles chegam a ter carga de 0,06 kg/kW.

No passado, a amônia era usada exclusivamente em instalações de grande porte. Novas exigências ambientais, contudo, também favoreceram sua aplicação em grandes sistemas comerciais tradicionais.

Pequenos sistemas de expansão direta (DX) de amônia ainda não são ampla-mente utilizados, principalmente devido à falta de componentes adequados. Por sinal, esse ainda é um dos desafios do setor.

Requisitos de segurança e ambientais são definitivamente uma obrigação para sistemas de refrigeração industrial. Os fabricantes simplesmente precisam seguir essas exigências e garantir sua confor-midade.

Particularmente, os requisitos de segurança podem ser divididos em dois grupos: para produtos e para a operação de sistemas de refrigeração.

Para os fabricantes de componentes e sistemas, os requisitos referentes a vaza-mentos são uma questão essencial para estar em conformidade com as exigências ambientais. Aliás, essa é uma forte tendência global.

Isso significa que os componentes e sistemas precisam ser hermeticamente selados e todos os potenciais riscos de vazamento eliminados ou minimizados.

Juntas flangeadas, parafusadas e similares têm um potencial de vazamento maior do que o de juntas permanentes e, portanto, é óbvio que elas devem ser eliminadas, quando possível.

A tendência global nas áreas de segurança e meio ambiente é apoiada pelas normas internacionais para sistemas de refrigeração, como a ISO 5149 e a ISO 14903, que se baseiam em duas normas europeias, a EN 378 e a EN 16084.

“Devido à sua toxicidade, a amônia erroniamente é vista como  perigosa. Assim, diversas oportunidades de emprego desse refrigerante são descartadas por desconhecimento de consultores, usuários e fabricantes”, avalia a gerente de produto de refrigeração industrial da Johnson Controls, Celina Bacellar.

“Tomando os devidos cuidados com a segurança no projeto, na instalação, na operação e na manutenção dos sistemas, a amônia é a solução ideal para quase todos os sistemas de refrigeração industrial”, acrescenta.

Segundo a gestora, programas de gestão de riscos com treinamentos e procedimentos de operação e manutenção, juntamente com um projeto cuidadosamente executado, são fundamentais à segurança de qualquer instalação industrial.

“O aumento dos requisitos de segurança (regulamentação) em plantas de refrigeração com amônia vem colocando enorme pressão sobre os proprietários, devido ao aumento do custo da conformidade (compliance)”, diz.

Em todo o mundo, prossegue, proprietários de instalações frigoríficas estão à procura de soluções de refrigeração com baixa carga de amônia. “E nós, fabricantes, estamos buscando desenvolver soluções cada vez mais sustentáveis com carga mínima de refrigerante – seja ele qual for. Tudo em busca de sistemas mais econômicos, ecológicos, eficientes e seguros”, ressalta.

“O incentivo ao emprego de fluidos naturais, como a amônia e o CO2, é a solução para a eliminação desses gargalos. Assim como a amônia, o CO2 é vítima do desconhecimento e receio de usuários e projetistas por sua alta pressão de trabalho”, afirma.

Ao contrário dos hidroclorofluorcarbonos (HCFCs) e hidrofluorcarbonos (HFCs), a amônia é uma solução tecnológica de longo prazo e prontamente disponível.

A perspectiva de preços da amônia também é estável, pois seu custo está firmemente vinculado à indústria agrícola – seu principal consumidor para fertilizantes –, enquanto a transição para sistemas com baixa carga de amônia pode ser concluída com o mínimo de interrupção e custo.

Os avanços na tecnologia de evaporadores já reduziram as cargas de refrigerante em mais de 30%. Ao fazer a troca para soluções compactas, refrigeradas a ar, localizadas próximas ao ponto de resfriamento, até mesmo reduções de carga adicionais podem ser alcançadas.

Segundo especialistas da área, as mais recentes tecnologias voltadas à aplicações com baixa carga de amônia estão quebrando as metas de eficiência energética mais rígidas recentemente estabelecidas pela legislação europeia.

Esses avanços não apenas promovem um ambiente de refrigeração industrial mais ambientalmente consciente, como também melhoram a segurança no local, aumentam a produtividade e reduzem os custos operacionais.