gases de refrigeração - str

7/22/2019 Gases de Refrigeração - STR

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

ENGENHARIA MECÂNICA - DEMEC

ARTHUR MAGALHÃES BARBOSA DE O. SANTOS

TRABALHO DE SISTEMAS TÉRMICOS DE REFRIGERAÇÃO

Gases substitutos do CFC

São João Del Rei/MGNovembro de 2013



HISTÓRICO

Entre 1800 e 1929 os gases utilizados para fins de refrigeração eram gases tóxicos: a

amônia (NH3), cloreto de metil (CH3Cl) e dióxido de enxofre (SO2). Na década de 1920,ocorreram muitos acidentes fatais em função de vazamento de cloreto de metil em

refrigeradores industriais e até mesmo residenciais, o que fez com que muitas empresas e

proprietários de equipamentos de refrigeração começaram a deixar seus refrigeradores ao ar

livre para prevenir possíveis vazamentos. Devido aos grandes prejuízos e processos judiciais

contra as indústrias de refrigeração, estas iniciaram um esforço conjunto para resolver o

problema.

Em 1926, Thomas Midgley e Charles Franklin formularam uma combinação de gases

que foi chamada de Freon. Aqui nascem alguns dos CFC's. Os CFC's são um grupo de

combinações orgânicas que contêm o carbono, flúor, e, em muitos casos, outros elementos

halogênios (especialmente cloro) e hidrogênio. São incolores, inodoros, não inflamáveis, não

são corrosivos ou líquidos. A primeira patente para a fórmula de gases de refrigeração foi

obtida pela empresa Frigidaire em dezembro de 1928.

A partir da sua criação os CFC's foram liberados na atmosfera durante anos de uma

forma despreocupada, já que até então, eles eram considerados gases estáveis e seguros. A

partir de 1980 alguns estudos apontaram esses gases como sendo os responsáveis por graves

danos na camada de ozônio do nosso planeta.

USO DO GÁS CFC

Erro - Ter passado décadas empregando o clorofluorcarbono em geladeiras, aparelhos de ar-

condicionado e aerossóis.

Quem - Indústria de equipamentos de refrigeração.

Quando - A partir da década de 1930.

Consequências - Os cientistas foram descobrir meio século depois que a substância não só

destruía a camada de ozônio como já tinha feito um rombo gigantesco nela.



Figura 1 – Graduação dos danos na camada de ozônio (O3) na Antártida entre 1981 e 2010.

Por mais de cinco décadas, o clorofluorcarbono (CFC) representou uma ameaça

silenciosa à vida na Terra. O gás foi sintetizado em 1928, nos EUA, e fez um tremendo

sucesso na indústria porque era versátil, barato e fácil de estocar. Passou a ser largamente

empregado como gás refrigerante em geladeiras, aparelhos de ar-condicionado e propelentes

de aerossol. E assim foi até a década de 1970, quando suspeitou-se que, ao escapar para a

atmosfera, ele estava abrindo um rombo enorme na camada de ozônio.

O debate científico durou mais de 10 anos a partir de 1974, quando a tese foi proposta

pela primeira vez, até que o geofísico inglês Joe Farman finalmente comprovasse o fenômeno

numa expedição à Antártida - o continente gelado era o que mais estava sofrendo com o

fenômeno em meados dos anos 80. O buraco estava lá, tinha quase 30 milhões de quilômetros

quadrados e não parava de aumentar. O jeito foi banir o CFC, decisão ratificada em 1987

numa convenção internacional em Viena pela proteção da camada de ozônio. Hoje, o

protocolo de banimento do gás tem 191 países signatários. E o esforço tem dado certo: na

última década, a velocidade da destruição diminuiu - embora os cientistas calculem que ainda

serão necessários 50 anos para que a camada se recupere satisfatoriamente.

O problema do CFC é que, além de ser 15 mil vezes mais nocivo ao ozônio que o

dióxido de carbono (CO2), ele permanece muitos anos na atmosfera. Já o problema da



destruição da camada é que, com um buraco aberto nela, a humanidade fica exposta aos males

do Sol sem filtro: câncer e mais uma variedade de doenças. A agricultura, os recifes de coral,

as populações de plâncton... Tudo isso também sofre - e morre - por causa da maior incidência

de raios ultravioleta. Ela altera ambientes, provoca distúrbios ecológicos, fustiga a resistência

das espécies e ainda favorece o aquecimento global.

Figura 2 – Representação química da reação do gás CFC (CCl3F) com o Ozônio (O3).

O CFC se decompõe liberando o radical livre cloro (Cl), este então reage com o ozônio

formando oxigênio gasoso e monóxido de cloro. O monóxido de cloro reage novamente com o ozônio

liberando mais duas moléculas de oxigênio gasoso e uma de cloro que reagirá novamente com o

ozônio em um ciclo que se repete até que o cloro finalmente se una a uma substância mais densa que o

leve para camadas mais baixas da atmosfera impedindo-o de reagir, ou então, com alguma substância

com a qual forme uma ligação forte o suficiente para resistir a fotólise.

Figura 3 – Esquema do ciclo da radiação incluindo gases CFC’s.



Substituto:

O compromisso assumido pelos países signatários do tratado de banimento era

substituir até o fim de 2010 todo o CFC, que ainda é produzido, por outros compostos. A metanão foi atingida, mas dados do programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente indicam

que ela não está muito longe de ser alcançada. Veja o exemplo do Brasil: entre 2000 e 2007, o

País reduziu em 96,5% seu consumo do gás.

O substituto para CFC encontrado até aqui não é lá grande coisa. Batizado

hidroclorofluorcarbono (HCFC), ele é bem menos nocivo à camada de ozônio, mas também

provoca algum estrago. O mais promissor candidato a ocupar seu lugar num futuro próximo é

o hidrofluorcarbono (HFC), que não tem cloro em sua composição e, portanto, não ameaça

nosso escudo natural. No Brasil a ideia é banir o HCFC até 2040.

Tetrafluoretano - R134a

Tetrafluoroetano (CH2FCF3) ou R-134a, é um gás que vem sendo usado para

substituir o Freon já que é menos poluente. Hoje ele compõe o sistema de alguns

refrigeradores, condicionadores de ar de automóveis, entre outros sistemas de refrigeração.

Características:

Fórmula molecular: C2H2F4

Massa molar: 102,03 g/mol

Densidade: 4,25 kg/m3 a 15°C (gás)

Ponto de fusão: -103,3°C (169,85 K)

Ponto de ebulição: -26,3°C (246,85 K)

Propriedades físicas do R 134 a:

Muito semelhantes a do R 12;

Temperatura de evaporação de -15° a 12° C;

Capacidade volumétrica igual ou superior à do R 12;

Estrutura molecular diferente da do R 12: pode escapar mais facilmente através de

micro vazamentos;

Não é inflamável nem tóxico.



Trabalha com óleos sintéticos: apenas esses se misturam com o R 134 a; No entanto a

combinação de ambos absorve mais água que o R 12 e óleo mineral – para evitar esse

problema normalmente isa-se um filtro secador especial adaptado a estrutura

molecular do R 134 a.

Outros gases também vêm sendo usados como substitutos do CFC como:

Gás Refrigerante R-22

Clorodifluoretano(CHCLF2)

Aplicações: residencial, comercial e industrial

Gás Refrigerante R-401a

Clorodifluorometano/Difluoroetano/Clorotetrafluoretano

(CHCIF2/CH3CHF2/CHCIFCF3)

Substituto do CFC-12 em sistemas de refrigeração comercial de média pressão, tais comorefrigeradores domésticos, balcões frigoríficos, bebedouros, etc.


Pentafluoroetano/Trifluoroetano/Tetrafluoroetano

(CHF2CF3/CH3CF3/CH2FCF3)

Substituto em longo prazo do R.502 em sistemas de refrigeração comerciais de baixas e

médias temperaturas.


Mistura Azeotrópica de HFC-32 e HFC-125. Elaborado para substituir HCFC22 em aplicação

de ar condicionado e refrigeração

Genetron R-141b (HCFC 141b)

Diclorofluoretano (CCL2FCH3)

Substituto do CFC 11 como agente expansor em aplicações de isolamento com espuma rígida.

Aplicações: comercial, residencial.

Genetron R-22 (HCFC 22)

Clorodifluoretano (CHCLF2)

Aplicações: residencial, comercial e industrial

Genetron R-401a (MP39)

Clorodifluorometano/Difluoroetano/Clorotetrafluoretano

(CHCIF2/CH3CHF2/CHCIFCF3)

Substituto do CFC-12 em sistemas de refrigeração comercial de média pressão, tais como

refrigeradores domésticos, balcões frigoríficos, bebedouros, etc.

Genetron R-401b (MP66)



Clorodifluorometano/Difluoroetano/Clorotetrafluoroetano

(CHClF2/CH3CHF2/CHClFCF3)

Um substituto CFC-12 em sistemas refrigeradores comerciais de baixa pressão. Sua

formulação Contém HCFC-22/HFC-152a/HCFC-124.

Alguns tipos de CFC e seus substitutos:

CFC --> Substituto

CFC-11 (triclorofluormetano) --> HCGC-123

CFC-12 (Diclorodifluormetano) --> HCFC-134a; R-401A; R-401B; R-409A.

R-13/R-503 --> R-508B

CFC-114 --> HCFC-123; HCFC-124.

R-502 --> R-402A; R-408A; R-404A; R-507C; HCFC-22

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Gases Refrigerantes - http://www.ecotron.com.br; acesso em 04/11/2013;

O gás refrigerante R134A - http://www.refrigeracao.net; acesso em 04/11/2013;

Uso do gás CFC - http://super.abril.com.br; acesso em 04/11/2013;

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