A maior parte dos refrigerantes utilizados hoje em dia são substâncias obtidas por síntese química e, consequentemente, possuem propriedades ideais para uma finalidade específica. Muitos destes possuem efeitos negativos no ambiente, em particular tendem a destruir a camada de ozônio (por exemplo têm um ODP elevado, OzoneDepletion Potential) - Potencial de Redução de Ozônio ou que contribuem diretamente para o efeito estufa (por exemplo possuem um PAG elevado, Potencial Aquecimento Global ou GWP na sigla em inglês).
Nomenclatura dos refrigerantes:
CFC: Clorofluorcarbono, ODP elevado
HCFC: Hidroclorofluorocarbono, ODP baixo, PAG elevado
HFC: Hidrofluorocarbono, ODP zero, PAG reduzido
HFO: Hidrofluoroolefino, ODP zero, PAG baixo
HC: Hidrocarbonetos, ODP zero, PAG desprezível
Amôniaco, e CO2: ODP zero, PAG zero ou desprezível
Por esta razão, muitos países já tomaram medidas para evitar ou limitar a utilização de refrigerantes CFC e HCFC (Protocolo de Montreal, 1992) e devem decidir sobre o futuro dos HFCs em favor de refrigerantes com um ODP e PAG baixo ou zero.
Clique aqui para saber mais: Protocolo de Montreal
Os últimos incluem fluidos naturais como dióxido de carbono, amoníaco, propano e outros hidrocarbonetos. Porém, são fluidos que não foram projetados para serem refrigerantes e, por isso, são menos eficientes que os refrigerantes sintéticos, além de possuírem características negativas, como a corrosividade e a explosividade. Contudo, seus níveis reduzidos de PAG e ODP significam que estão destinados a ser os refrigerantes mais utilizados no futuro.
Lista dos refrigerantes principais utilizados na refrigeração:
CFC-12 (R12): um dos mais utilizados durante o último século até ser banido devido ao seu ODP elevado (com 1996), com todos os CFCs.
HCFC-22 (R22): combina excelentes propriedades químicas e físicas com elevado desempenho volumétrico e tem sido utilizado em muitas aplicações de condicionamento de ar e refrigeração. O seu ODP é muito reduzido (0,05) mas não é zero. Por esta razão, decidiu-se pela sua interrupção em 2010 e depois de 2015 não poderá já ser fabricado ou regenerado.
HFC-134A (R134A): substituiu o CFC-12 em refrigeração e condicionamento de ar doméstico. O seu ODP é zero mas o seu PAG é relativamente elevado. Devido à sua pressão de funcionamento baixa (2-3 vezes mais baixa do que todos os outros refrigerantes), é também utilizado em grandes unidades de refrigeração de ar com compressores centrífugos mas não é adequado para sistemas de refrigeração industriais devido à fraca eficiência a baixas temperaturas.
HFC-404A (R404A): é uma mistura de três refrigerantes que pode substituir o R22 principalmente em aplicações de refrigeração, especialmente a baixas temperaturas sem a necessidade de reprojetar as unidades de refrigeração. Possui um PAG elevado (3780) e, por esta razão, muitos países já optaram por sua interrupção, um processo que será prolongado por toda a União Europeia após a revisão da norma F-gas.
HFC-507A (R507A): é uma mistura de dois refrigerantes que pode substituir o R22, principalmente em aplicações de refrigeração, equivalente ao HFC-404A, em particular ao PAG (3900) e ao uso pretendido.
HFC-422A, 422D, 417A (R422A, R422D, R417A): são misturas de refrigerantes sintéticos com níveis PAG não negligenciáveis destinado a substituir o R22 onde o R404A não é ideal devido aos problemas acima descritos.
HFC-407F (R407F): esta é outra mistura que é idêntica ao R407C, contudo com uma proporção diferente de componentes. Possui um PAG de 1800 e é utilizado para substituir o R22, R507A e R404A em aplicações de refrigeração.
HFC-410A (R410A): atualmente é uma das soluções mais utilizadas e é uma mistura de dois refrigerantes que pode substituir o R22 em aplicações de condicionamento de ar e, no futuro, potencialmente em aplicações de refrigeração (substituindo o R404A), contudo necessita de reestruturação das unidades devido à elevada pressão de funcionamento (dobro dos refrigerantes tradicionais). O desempenho de refrigeração é elevado.
HFO-R1234YF (R1234YF): este é um refrigerante criado recentemente, destinado a substituir o R134A em sistemas de refrigeração de ar de automóveis. Possui um PAG (6) muito reduzido, contudo a sua inflamabilidade representa uma barreira para a sua utilização em aplicações diferentes.
HFO-R1234ze (R1234ze): como o anterior, este novo refrigerante é uma opção para substituir o R134A em aplicações domésticas, comerciais e industriais. Também possui um PAG limitado e uma inflamabilidade limitada apenas a temperaturas elevadas.
Propano (R290): Propano (R290): este hidrocarboneto encontra-se presente como um gás na natureza ou como um subproduto da indústria petrolífera. A sua explosividade elevada significa que a sua utilização se encontra limitada a unidades de refrigeração ou condicionamento de ar com uma carga de refrigerante reduzida (< 200g) e, consequentemente com uma capacidade reduzida de refrigeração ou em aplicações em lugares com capacidades mais elevadas onde existe uma preocupação especial em relação à segurança.
Butano e Isobutano (R600, R600a): são hidrocarbonetos presentes como gases na natureza ou como subprodutos da indústria petrolífera. A sua explosividade elevada significa que a sua utilização se encontra limitada a unidades de refrigeração de baixa capacidade, geralmente domésticas.
Amoníaco (R717): é um fluido natural com zero ODP e PAG, contudo a sua toxicidade, corrosividade e explosividade significa que ainda é um refrigerante de poucos lugares. É utilizado de forma pura em unidades pequenas de refrigeração de ar com ciclos de refrigeração tradicionais ou em grandes sistemas de refrigeração com ciclos de refrigeração de absorção misturado com água, um tipo que é muito diferente dos sistemas mais utilizados normalmente.
Dióxido de carbono, CO2 (R744): é um fluido natural com zero ODP e PAG=1 sem efeitos negativos de outros fluidos naturais e possui, como consequência, uma utilização favorável em países onde existe uma consciencialização ambiental maior, como no norte da Europa. Porém, possui uma pressão de funcionamento até 10 vezes superior a outros refrigerantes e não pode ser condensado a temperaturas superiores a 20-25°C. Isto significa que para muitas aplicações de refrigeração, o circuito de refrigeração deve ser modificado para permitir o funcionamento em situações denominadas supercríticas, utilizando componentes que suportem elevada pressão e os sistemas de controle de pressão. A possibilidade de substituir o R134A por R744 em sistemas de refrigeração de ar de automóveis ainda é avaliada e, obviamente, necessita de um novo projeto dos sistemas utilizados até agora.
Cada equipamento é projetado para receber um tipo de fluido refrigerante, e inserir o fluido corretamente contribui para o funcionamento correto do equipamento. Para identificar esses fluidos da forma correta a American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) classificou a nomenclatura dos fluidos refrigerantes de acordo com a sua composição química.
Exemplos:
R410A
O “R” representa a palavra refrigerante
O “4” representa um gás zeotrópico, que é uma mistura que tem composições diferentes na fase líquida e na fase gasosa e podem ser separados em processos de destilação.
O “1 e 0” representa a ordem cronológica dos componentes da mistura, mas não a porcentagem dos constituintes.
O “A” (maiúsculo), indica a especificação da composição em %,
ex.: 50% R-32 + 50% R-125
R12
O “R” representa a palavra refrigerante
O “1” representa o número de átomos de hidrogênio + 1
O "2" representa o número de flúor
ex.:
F = 2
A Série R700
R-717
O “R” representa a palavra refrigerante
O "7" representa a série de gases inorgânicos
O "17" corresponde a amônia, que tem uma massa molecular de 17
ex.: R-700 + peso molecular do composto químico
A série R600
R-600a
O “R” representa a palavra refrigerante
O "6" representa a série de gases orgânicos
O "a" representa que o gás tem um ou mais isômeros
ex.: R-600 butano, R-600a isobutano