HFCs e soluções alternativas viáveis

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Os HFCs (hidrofluorcarbonetos) são fluidos sintéticos, cuja aplicação surgiu naconsequência do Protocolo de Montreal, fazendo parte da política de eliminação progressiva de substâncias destruidoras da camada de ozono. Contudo, posteriormente, o Intergorvernamental Panel on Climate Change [1] concluiu que a Indústria é o principal responsável pelo efeito de estufa do planeta, no qual os fluidos sintéticos possuem um papel determinante. O fenómeno do efeito de estufa leva ao aumento da temperatura média anual terrestre e, consequentemente, aumento do nível dos oceanos, provocando graves desequilíbrios climáticos. A elaboração do Protocolo de Quioto pretende o abrandamento das emissões de gases com efeito de estufa, de forma a reduzir a propagação do aquecimento global. Nas últimas décadas, esses acordos internacionais pressionaram as indústrias de refrigeração e ar condicionado a restringir o uso de fluidos sintéticos com impacte negativo no ambiente. Soluções a longo prazo têm sido estudadas, inclusive, as relacionadas com fluidos naturais. Neste contexto, surge o sistema a R717, usado em algumas instalações industriais, embora apresente um elevado índice de toxicidade que pode pôr em causa a sustentabilidade da instalação, caso o fluido contacte com o produto congelado durante uma fuga. Deste modo, o R717, ainda que de origem natural, requer precauções ao nível da segurança de equipamentos, da construção e da formação dos trabalhadores. Comparativamente, o sistema a HFC, nomeadamente o R404A, não acarreta grandes cuidados de manutenção e, sendo um sistema menos complexo, apresenta um menor investimento inicial. A utilização de um sistema em cascata R744/R717 possibilita a eliminação do problema da contaminação do produto, tirando igualmente partido das vantagens ambientais. Além do aspecto ambiental, os sistemas foram analisados em termos de eficiência energética e económica. Desta comparação, verificou-se que o sistema em cascata, embora com elevado custo inicial, foi o que apresentou melhores resultados em todos os aspectos estudados.

Abstract: HFCs are synthetic fluids, the use of which came about as a consequence of the Montreal Protocol, as a part of the policy of progressive elimination of substances that destroy the ozone layer. However, in a later stage, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2007) arrived at the conclusion that Industry is where most of the responsibility for the planet’s greenhouse effect rests, an effect in which synthetic fluids play a determining role. The greenhouse effect phenomenon leads to the rise in the earth’s annual mean temperature and, therefore, to the rise in sea-level, causing serious climatic imbalances. The drafting of the Kyoto Protocol aims at slowing down greenhouse effect gas emissions, in such a way as to reduce the spread of global warming. In the past few decades these international agreements have pressured the refrigeration and air conditioning industries to curtail the use of synthetic fluids that have a negative impact on the environment. Long-term solutions have been studied, including those related to natural fluids. It is in this context that we find the R717 systems, used in some industrial facilities, despite presenting a high level of toxicity that may compromise the facility’s sustainability in the event the R717 comes into contact with the frozen product during a leak. In this way, the R717, although natural in origin, requires equipment safety, building and worker training precautions. Comparatively, the HFC system, namely the R404A, doesn’t carry with it the need for great maintenance care and because it is a less complex system it displays a smaller initial investment. The use of a R744/R717 multi-stage system allows for the elimination of the product contamination problem, while equally benefitting from environmental advantages. Aside from the environmental aspect, the systems were analyzed in terms of energetic and economic efficiency. The outcome of this comparison was that we found the multi-stage system, though bearing heavy initial costs, to display the best results in all studied aspects.