Dióxido de carbono (CO₂)

Avance com naturalidade

À medida que fazemos a transição para um futuro mais ecológico, a escolha do fluido refrigerante se torna um fator importante para a sua empresa e para o planeta. O CO2 é um agente de resfriamento natural que fornece refrigeração sustentável e eficiente em termos de energia em tudo, desde armazéns até máquinas de gelo. Permitindo que as empresas avancem naturalmente.

Propriedades gerais

O CO2 tem várias propriedades termofísicas exclusivas que o tornam um refrigerante ideal:

Excelente coeficiente de transferência de calor;
Alto conteúdo de energia;
Relativamente insensível a perdas de pressão;
Viscosidade muito baixa da fase líquida.

Em aplicações práticas, os sistemas de CO2 proporcionam um desempenho muito alto. Os principais motivos são:

Troca de calor superior;
Tamanhos menores de tubulação;
Baixa potência de bombeamento como fluido secundário;
Recuperação de calor superior.

Para todos os refrigerantes, há um declínio na eficiência do sistema com o aumento das temperaturas de condensação. As altas temperaturas de condensação são frequentemente vistas como um fator limitante para o uso do CO2. No entanto, as propriedades termofísicas inerentes do CO2 e o uso da energia de expansão com ejetores podem ajudar a compensar esse fator.

Além disso, os sistemas de refrigeração de CO2 possuem opções de recuperação de calor que podem ajudar a preparar ainda mais sua empresa para o futuro. O CO2 e seu alto teor de energia, que continua a se expandir em temperaturas mais altas, podem ser recuperados, aumentando a eficiência geral do sistema.

Resfriamento de CO₂ e refrigeração comercial

Refrigeração Comercial em CO₂

Aplicações do CO₂ no varejo de alimentos

CO2 in food retail

Benefícios do CO₂ na refrigeração industrial

CO2 in industrial refrigeration

Impacto ambiental

Do ponto de vista ambiental, o CO₂ é um refrigerante muito atrativo, com zero potencial de depleção da camada de ozônio e um potencial de aquecimento global de 1. Trata-se de uma substância natural e abundante na atmosfera.

Pressão e temperatura

O CO₂ é um refrigerante de alta pressão no qual altas pressões de operação são necessárias para uma operação eficiente. Durante os períodos de paralisação, a temperatura ambiente pode alcançar e exceder a temperatura crítica e a pressão pode exceder a pressão crítica. Consequentemente, os sistemas são normalmente concebidos para suportar pressões de até 90 bar, ou, às vezes, até equipados com uma pequena unidade condensadora para manter as pressões baixas.

Ao mesmo tempo, o CO₂ tem uma baixa relação de pressão de compressão (20 a 50% menos que HFCs e amônia), o que melhora a eficiência volumétrica. Com temperaturas de evaporação na faixa de -55 °C a 0 °C, o desempenho volumétrico de CO₂ é, por exemplo, de 4 a 12 vezes melhor que o da amônia, o que permite que compressores com volumes menores de varredura sejam usados.

O ponto triplo e o ponto crítico do CO₂ são muito próximos da faixa de trabalho. O ponto crítico pode ser alcançado durante o funcionamento normal do sistema. Durante a manutenção de sistema, o ponto triplo pode ser atingido, conforme indicado pela formação de gelo seco quando as peças do sistema que contêm líquido são expostas à pressão atmosférica. Procedimentos especiais são necessários para evitar a formação de gelo seco durante a ventilação de serviço.

Interação com outros materiais

O CO₂ não reage com metais comuns ou com componentes com Teflon®, PEEK ou neoprene. No entanto, ele se difunde em elastômeros e pode causar a dilatação com borracha butílica (IIR), borracha nitrílica (NBR) e materiais de etileno-propileno (EPDM).

A densidade do CO₂ líquido é cerca de 1,5 vez a da amônia, resultando em maior carga mássica nos evaporadores, como grandes chillers de placas em grandes sistemas industriais. Uma maior densidade significa maior circulação de óleo, o que, por sua vez, exige separadores de óleo eficazes para sistemas industriais.

Eficiência de custos

O CO₂ é um subproduto em diversos setores. Por isso, seu preço é baixo. No entanto, os sistemas de CO₂ tendem a ser mais caros que os sistemas tradicionais devido a pressões mais altas (em sistemas transcríticos) ou maior complexidade (em sistemas transcríticos e sistemas subcríticos). A complexidade dos sistemas parece estar diminuindo com a entrada dos sistemas Booster, e com o aumento no número de instalações de CO₂, o histórico mostra que o custo se aproxima do custo dos sistemas de referência usando HFCs.

Os grandes sistemas secundários de CO₂, especialmente na refrigeração industrial, podem ter uma construção menos cara do que a de seus homólogos de glicol e, portanto, oferecem menores custos iniciais e de ciclo de vida.

Aplicações

Ao contrário da maioria dos outros refrigerantes, o CO₂ é utilizado na prática em três diferentes ciclos de refrigeração:

Subcrítico (sistemas em cascata)
Transcrítico (sistemas somente de CO₂)
Fluido secundário (CO₂ usado como salmoura volátil)

A tecnologia utilizada depende da aplicação e da localização prevista do sistema. Existe uma variedade de aplicações onde o CO₂ é atraente e já amplamente utilizado hoje em dia:

Refrigeração industrial. O CO₂ é geralmente usado em combinação com amônia, seja em sistemas em cascata ou como salmoura volátil
Refrigeração para supermercados
Bombas de calor
Refrigeração de transporte

A Danfoss acredita que o CO₂ será o principal refrigerante nos sistemas de refrigeração comercial do tipo multipack. A regulação de F gás é um claro incentivo nesse sentido.

Os sistemas de CO₂ também podem ser ampliados para abranger recuperação de calor. Em muitos casos, o investimento extra para obter o calor residual é insignificante, e vários casos já demonstraram isso.

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