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Artigo original: Engenharia e Arquitetura | Exigências ambientais impulsionam novas tecnologias

Ana Paula Basile Pinheiro

A utilização de tecnologias para substituição ou limitação dos fluidos que têm efeitos nocivos sobre a camada de ozônio e a contribuição para evitar o aquecimento global são cada vez mais constantes em instalações de refrigeração comercial.

Alinhados às exigências dos Protocolos de Montreal e Kioto, e para menor consumo energético, fabricantes de compressores oferecem equipamentos mais eficientes.

De acordo com Sidney Mourão, gerente técnico da divisão refrigeração
da Emerson Climate Technologies, hoje o mercado oferece diversas tecnologias voltadas aos compressores para instalações de refrigeração comercial e que se adaptem à necessidade de operação específica de cada loja.

“Isto deverá ser realmente uma nova etapa, onde passamos a realmente ter uma instalação mais eficiente. Uma dessas tecnologias trata-se de compressores com variação digital de capacidade. O compressor digital é uma solução para a modulação do sistema sem a necessidade de inversores de frequência. A modulação consiste na adaptação da capacidade do equipamento à necessidade pontual da loja nos diversos períodos do dia, assim o equipamento se torna mais eficiente de acordo com a demanda exigida, se obtém maior precisão na temperatura e diminui o custo operacional do sistema”, explica Mourão.

Ele destaca as seguintes vantagens em relação aos inversores de frequência: Maior faixa contínua de modulação de 10% a 100%; melhor controle de pressão de sucção e redução de ciclos; simplicidade de aplicação, facilidade de operação e menor custo aplicado; dispensa de filtros e quadros elétricos adicionais.

Modulação consiste na adaptação da capacidade do equipamento à necessidade pontual da loja

“Temos a variação de capacidade sem afetar em nada o sistema de trabalho do compressor. Assim, as vantagens encontram-se na variação de capacidade preservando a operação do compressor na questão de rotação, sistema de lubrificação, resfriamento interno do compressor e redução do consumo durante a operação digital. Além da simplicidade da instalação do sistema, temos ainda uma estabilização da condição de trabalho da instalação, pois o sistema passa a trabalhar com temperaturas e pressões mais perto de seu objetivo, proporcionando uma significativa economia de energia na instalação sem falar do aumento de vida útil do compressor e de todo o quadro elétrico. Verificamos em lojas onde o sistema já foi instalado, inclusive aqui no Brasil, uma melhora nos tempos de degelo, melhor precisão da temperatura de trabalho dos balcões, uma menor ciclagem dos compressores do rack, e com isto até um melhor ajuste desta pressão podendo assim poupar uma grande quantidade de energia”, comenta o gerente da Emerson.

Estabilidade na temperatura

A estabilidade da temperatura é um argumento destacado por Mourão: “Simples e fácil de entender, o que ajuda inclusive a convencer o cliente deste tipo de solução, a partir do momento que temos uma pressão mais constante, uma temperatura do expositor ou da câmara mais constante, há uma estabilidade melhor na temperatura interna, o que faz com que tenhamos menos partidas e paradas de compressores no rack e, ainda, com melhor precisão desta temperatura podemos ajustar o set point de forma mais precisa e até mesmo em um ponto maior, ou seja, de forma prática, não é necessário por exemplo ajustar -35°C nos congelados para atender a temperatura final, pois com menor variação entre a mínima e a máxima podemos ajustar em -30°C que já é suficiente para atender o objetivo final de temperatura no ambiente”.

Ele cita um exemplo real conforme as figuras 3 e 4. “Neste exemplo deixamos a instalação funcionando por uma semana com compressor digital atuando e uma semana sem, para que fosse verificado na mesma instalação este efeito. Como vimos, tivemos uma significativa redução da variação tanto na temperatura como  na pressão de baixa do sistema, proporcionando melhor precisão deste ajuste, aumento de seu ponto e significativa economia de energia”.

De acordo com Mourão, este tipo de tecnologia já esta aplicada em cerca de 20 lojas de supermercados espalhadas pelo Brasil. “O interessante é que estamos conseguindo aplicar esta solução, desde instalações com apenas um compressor em  uma unidade condensadora como também em supermercados de grande porte como, por exemplo, com uma área de venda de aproximadamente 5.000 m2 e a instalação de três racks. O benefício imediato é a economia de energia da instalação. Outro benefício a longo prazo é a vida útil da instalação, pois com uma ciclagem menor de todo o sistema teremos uma vida útil dos compressores, quadro elétrico e demais componentes muito maior”.

Compressores para CO2

Já Alessandro da Silva, engenheiro de aplicação da Bitzer, lista os compressores para trabalhar com o CO2 (Dióxido de Carbono) tanto em condição subcrítica e transcrítica, que possuem variador de frequência agregado, onde o range varia de 25 até 87Hz.

“As exigências estabelecidas pelo Protocolo de Montreal para a eliminação e redução dos HCFCs a partir de 2013 atingem diretamente o setor de refrigeração comercial, uma vez que reduz significativamente a disponibilidade do R-22 no mercado. Com isso, vários supermercados estão em busca de soluções “verdes” com a utilização de refrigerantes ecológicos como o Dióxido de Carbono – CO2, que não traz danos de nenhuma espécie ao meio ambiente e também reduz o consumo de energia elétrica da instalação frigorífica”, comenta Silva.

Segundo ele, os compressores semi-herméticos aplicados com CO2 possuem um sistema de lubrificação centrífugo com disco dinâmico que garante excelente lubrificação das partes móveis e longa vida útil do compressor. As placas de válvulas são projetadas para assegurar elevadas taxas de fluxo de massa com baixíssima perda de carga. As buchas dos mancais são de nylon impregnado (PTFE) com grande resistência mecânica, garantindo melhor retenção do óleo nas superfícies de contato e melhor lubrificação sob pressões elevadas de operação com CO2. Os motores instalados nos compressores semi-herméticos com CO2 são relativamente maiores, isto é devido à sua elevada capacidade de refrigeração, que é superior à do R22 e R404A, aproximadamente de 5 a 8 vezes, porém possuem um elevado coeficiente de rendimento mesmo em condições severas de aplicação. O óleo lubrificante é do tipo Polioléster que garante uma correta operação e proteção do equipamento sob as elevadas solicitações de cargas provocadas pelas altas pressões do CO2 nas partes móveis do compressor.

“Entre as principais vantagens com a utilização do variador de frequência agregado nos compressores com CO2, temos: Grande economia de energia elétrica e maior eficiência do sistema devido à estabilidade das temperaturas de condensação e evaporação do sistema; aumento da vida útil dos compressores em razão de menor número de partidas; partida suave dos motores e compressores: corrente de partida menor do que partida estrela-triângulo ou partida dividida (PW); menor risco de retorno de líquido nos compressores em virtude da capacidade reduzida durante a partida; aumento da capacidade frigorífica durante os altos picos de carga térmica por meio de funcionamento acima da velocidade sincrônica; menor nível de ruído durante a operação dos motores, etc”, revela Silva.

Ele acrescenta ainda que a eficiência energética dessa série de compressores se deve ao aumento dos limites de aplicação que permite uma operação com menores temperaturas de condensação.

“Os supermercados brasileiros já estão adotando a tecnologia com CO2, um exemplo dessa aplicação é o supermercado Verdemar, localizado em Belo Horizonte (MG), que desde abril de 2010 inaugurou sua 5ª loja com esse refrigerante. Além disso, vários outros supermercados já estão com projetos em andamento para aplicação com o CO2”.

Porém, Silva adverte que a tecnologia com CO2 não poderá ser aplicada em instalações existentes devido ao menor deslocamento volumétrico dos compressores e menores diâmetros da tubulação. Além disso, os níveis de pressão com CO2 são bem maiores do que com os refrigerantes sintéticos.

Outra solução oferecida é a linha de compressores semi-herméticos de pistão. São compressores da linha ECOLINE para o uso com o R-134a. Seu alto rendimento tem sido alcançado principalmente pelo uso de motores de maior eficiência e placa de válvulas com projeto otimizado adaptado ao fluxo de massa do R-134a. A série ECOLINE foi projetada para atender as aplicações de média temperatura em supermercados bem como outras aplicações do R-134a.

“Uma combinação perfeita é a utilização em cascata do CO2 com o R-134a, dessa maneira a instalação ficaria com a aplicação dos compressores ECOLINE com R134a para MT e com os compressores semi-herméticos de CO2 subcríticos para o estágio de LT. Os benefícios que podemos obter é a utilização de um equipamento ecologicamente correto e principalmente em relação ao menor consumo energético, que pode variar de 15 a 30% em relação aos equipamentos tradicionais com R-22. Nessa linha é possível o aproveitamento da instalação existente, porém será necessário reavaliar alguns componentes da instalação, tais como o condensador, dispositivos de expansão e tubulação”, orienta Silva.

Por Ana Paula Basile Pinheiro – editora da revista Climatização & Refrigeração