GUIA PARA UTILIZAÇÃO DOS GASES "BLENDS" R404A E R507

GUIA PARA UTILIZAÇÃO DOS

GASES "BLENDS" R404A E R507

GUIA PARA UTILIZAÇÃO DOS GASES "BLENDs" R404A e R507

I - PROPRIEDADES

II - ÓLEOS LUBRIFICANTES - POLIOL ÉSTER (POE'S)

III - PROJETO DO SISTEMA

IV - FILTROS SECADORES

V - PROCESSAMENTO DO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO

VI - REOPERAÇÃO DE SISTEMAS COM R502 (RETROFITTING)

GUIA PARA UTILIZAÇÃO DOS GASES "BLENDs" R404A e R507

Após muitos anos de investigação e testes, surgiram os gases refrigerantes R404A e R507 eleitos pelas industrias como gases alternativos ao R502. Tanto o R404A como o R507 tem ODP (Potencial de Destruição do Ozônio) igual a zero e apenas uma fração do GWP (Potencial de Aquecimento Global) do R502. Ambos não são inflamáveis e possuem níveis de toxicidade aceitáveis. Convém salientar que estes refrigerantes não são substitutos imediatos ao R502, existindo diferenças significativas a serem consideradas como manuseio, processamento, aplicação e reoperação de sistemas com estes novos refrigerantes. Este boletim foi elaborado para ajudar no entendimento destas diferenças.

NOTA: O R404A e o R507 são similares, porém não exatamente os mesmos. O R404A é um quase azeotrópico e portanto a carga de refrigerante deve ser efetuada na fase líquida, enquanto o R507 é um azeotrópico e a carga não precisa necessariamente ser efetuada na fase líquida. Este boletim trata-os da mesma forma, exceto observação contrária. Qualquer compressor TECUMSEH com a letra "Z" no seu código de identificação do modelo, pode utilizar tanto o R404A quanto o R507.

I - PROPRIEDADES

A - Na figura 1 é mostrada a tabela de pressão/temperatura do R-502 vs. R-404 A e R-507. Ambos apresentam valores maiores de pressão desde -40o C (-40o F) até 65,6o C (150o F).

B - O R-404 A e o R-507 possuem capacidades e eficiência energética similares ao R-502.

C - A figura 2 apresenta comparações de algumas propriedades do R-502, R-404 A e R-507. Os dados foram obtidos em condições padrões de -15o C (5o F) para evaporação e 30o C (86o F) para condensação.

D - Para um mesmo valor de subresfriamento, o R-404 A e o R-507 produzem um maior efeito de refrigeração se comparados ao R-502.

E - A solubilidade da água no R-404A e R-507 é comparável a da água no R-502. É necessário manter o sistema seco. Veja a seção 2-B.

F - Todos os óleos do tipo Poliol éster utilizados nos compressores e unidades condensadoras da TECUMSEH com o R-404A/R-507 foram extensivamente investigados e testados quanto a compatibilidade com os materiais utilizados nos compressores herméticos TECUMSEH.

Temperatura Pressão - R502 Pressão - R404A Pressão - R507

°C °F

-40.0 -40.0

-34.4 -30.0

-28.9 -20.0

-23.3 -10.0

-17.8 0.0

-12.2 10.0

-6.7 20.0

-1.1 30.0

4.4 40.0

10.0 50

15.6 60

21.1 70

26.7 80

32.2 90

37.8 100

43.3 110

48.9 120

54.4 130

60.0 140

65.6 150

Psig Kpa Abs.

4.1 129.6

9.2 164.8

15.3 206.9

22.6 257.2

31.1 315.8

41.0 384.1

52.5 463.3

65.6 553.7

80.5 656.4

97.4 773.0

116.5 904.0

137.6 1050.0

161.2 1212.0

187.4 1393.0

216.2 1592.0

247.9 1810.0

282.7 2050.0

320.8 2313.0

362.6 2601.0

408.4 2917.0

Psig Kpa Abs.

4.5 132.4

9.9 169.7

16.3 213.8

23.9 266.2

32.9 328.2

43.3 400.0

55.5 484.1

69.6 580.6

85.5 690.9

103.7 816.4

124.4 959.1

147.5 1118.0

173.5 1297.0

202.5 1497.0

234.7 1719.0

270.4 1965.0

309.7 2236.0

353.0 2535.0

400.5 2862.0

452.5 3221.0

Psig Kpa Abs.

5.5 139.3

11.1 177.9

17.8 224.1

25.8 279.3

35.2 344.1

46.2 419.9

58.8 506.8

73.3 606.8

89.8 720.6

108.6 850.2

129.7 995.7

153.6 1160.0

180.3 1344.0

210.2 1550.0

243.5 1780.0

280.6 2036.0

321.9 2321.0

367.8 2637.0

418.7 2988.0

475.3 3378.0

Fontes dos dados: R502 - ASHRAE, R404A - Du Pont, R507 - Allied

Figura 1

DADOS

Fórmula Química R502 R404A R507

Pressão de Evaporação [psig , kPa] 35.9 (348.6) 37.9 (362.5) 40.5 (380.4)

Pressão de Condensação [psig , kPa] 176.6 (1319) 190.5 (1415) 197.8 (1465)

Densidade do Vapor Saturado a 5°F (-15°C) - kg/m3 20.0 (1.250) 18.18 (1.136) 19.52 (1.220)

Densidade do Líquido Saturado a 86o F (30°C) - kg/m3 (lb/ft3) 1191.0 (74.45) 1022.0 (63.87) 1021.0 (63.80)

Calor Latente de Vaporização a 5°F (-15°C) - kg/m3 (lb/ft3) 156.5 (67.3) 180.3 (77.5) 175.3 (75.4)

Figura 2

II - ÓLEOS LUBRIFICANTES - POLIOL ÉSTER (POE'S)

A - MISCIBILIDADE

1. Miscibilidade é a capacidade de mistura entre o fluido refrigerante e o óleo lubrificante. Esta característica é um fator muito importante para garantir o retorno do óleo lubrificante ao compressor no sistema de refrigeração, dentro de sua faixa de temperatura de operação.

2. R404A e R507 não são miscíveis com óleos minerais.

A miscibilidade dos óleos Poliol Éster (POE) e R404A/R507 é similar a aquela dos sistemas de R22 com os óleos utilizados atualmente. Alguns tipos de POE`S são completamente miscíveis com o R404A/R507 (assim como o óleo sintético alquilate com o R-22), enquanto alguns POE`S são parcialmente miscíveis com o R404A/R507 (assim como óleos minerais com o R-22).

B - UMIDADE

1. Embora os óleos tipo Poliol Éster sejam tão higroscópios são 100 vezes mais higroscópios (capacidade de absorver umidade) que os óleos minerais. Esta umidade é difícil de ser removida mesmo utilizando calor ou vácuo.

2. Máximo de cuidado deve ser tomado para evitar umidade no sistema de refrigeração. Para isso, não deixe o compressor ou sistema de refrigeração expostos à atmosfera por mais de 15 minutos. Preferencialmente remover os "Plugs" de vedação dos tubos somente no instante que anteceder as operações de soldagem das junções. A quantidade máxima de umidade permitida no sistema todo é de 80 ppm. Após o funcionamento do sistema com o filtro secador adequado instalado, a quantidade de umidade não deve exceder 10 ppm. Estes níveis são baseados na medida de umidade em amostras de refrigerante líquido retirado do sistema.

3. Sempre utilizar um filtro secador apropriado nos sistemas que operam com R404A/R507 (veja seção referente a filtros secadores) .

C - COMPATIBILIDADE

1. A TECUMSEH conduziu extensiva investigação e testes de avaliação para confirmar que os óleos lubrificantes à base de Poliol Éster, aprovados pela própria TECUMSEH , são compatíveis com todos os materiais utilizados em seus compressores.

2. Todos os óleos tipo Poliol Éster aprovados pela TECUMSEH são compatíveis entre si.

3. Mesmo sendo os óleos tipo Poliol Éster compatíveis com os óleos minerais, eles não podem ser misturados indiscriminadamente em sistemas de refrigeração com R404A/R507. Esta prática pode resultar em deficiência no retorno de óleo ao compressor e/ou reduzir a eficiência da troca de calor no evaporador. Entretanto, pequenas quantidades não superiores a 5% de óleo mineral são aceitáveis nas situações de reoperação (Retrofit) de sistemas em campo (1% ou menos é preferível).

III - PROJETO DO SISTEMA

A - SELEÇÃO DO COMPRESSOR

A TECUMSEH está em contínuo desenvolvimento de compressores tendo em mente a compatibilidade dos óleos, fluido refrigerante e materiais. Estes compressores estão sendo definidos com a letra "Z" para identificar os gases R404A/R507 , no código do modelo, como por exemplo : AKL19ZS

Os compressores para R404A/R507 estão sendo projetados de tal forma que apresentem capacidades frigoríficas similares às encontradas com o R502 no seu ponto de referência (Condições calorimétricas). Em muitos casos a mesma cilindrada está sendo utilizada. Será necessário testar cada seleção de compressor nas aplicações, para determinar sua viabilidade, uma vez que as condições de operação variam substancialmente de uma aplicação para outra.

B - SELEÇÃO DO TUBO CAPILAR

Em geral, R404A/R507 tem um efeito de refrigeração maior que o R502, reduzindo assim o fluxo de massa requerido para uma dada capacidade. Entretanto, os tubos capilares selecionados para o R502 podem ser utilizados como uma seleção preliminar. Como qualquer outra seleção de tubo capilar, testes no sistema são necessários para determinar a escolha final.

C - SELEÇÃO DA VÁLVULA DE EXPANSÃO

Os fabricantes de válvula de expansão, tem projetado produtos especificamente para utilização com o R404A/R507. Consulte-os para obter suas recomendações.

D - FILTROS SECADORES

Somente filtros secadores adequados ao R404A/R507 devem ser utilizados. Veja seção específica sobre filtros secadores.

E - TEMPERATURAS DE DESCARGA E DO GÁS DE RETORNO

Teoricamente, a temperatura de descarga para R404A/R507 é ligeiramente menor do que para o R502 em condições similares. Portanto, as orientações existentes quanto às temperaturas de descarga e do fluido refrigerante de retorno para compressores com R502 podem ser aplicados aos mesmos operando com R404A/R507. De uma maneira geral, a manutenção de uma temperatura de retorno suficientemente baixa, sem a ocorrência de retorno de líquido ao compressor é altamente desejável, pois limita a temperatura de descarga e do motor do compressor em níveis aceitáveis.

F - QUANTIDADE DE FLUIDO REFRIGERANTE

A quantidade de refrigerante dependerá dos componentes do sistema. Em geral, com base nos dados de aplicação, a quantidade de fluido refrigerante será 5% a 20% menor na utilização do R404A/R507 em comparação com R502.

IV - FILTROS SECADORES

A - Os óleos do tipo Poliol Éster, que são utilizados com R404A/R507, tem tendência a hidrolizarem quando em contato com a umidade, resultando na formação de ácidos. Portanto, exige-se a utilização de um filtro secador adequado em qualquer aplicação com o R404A/R507.

B - Os filtros secadores devem ser do tipo "Molecular Sieve". Os tipos XH-6 (núcleo colado), XH-7, XH-9 e MS594 são os recomendados. O tipo XH-6 (enchimento solto) não é recomendado devido sua alta taxa de atrito.

C - Filtros secadores de núcleo sólido, se feitos com bauxita, possuem a tendência de absorver óleo Poliol Éster e umidade. O Éster pode hidrolizar, e formar materiais ácidos. Se o filtro secador estiver "sobrecarregado" devido ao excesso de umidade no sistema, este materiais ácidos podem ser liberados e retornar para o sistema. Sem dúvida alguma, esta condição não seria adequada para o compressor. Por esta razão, a TECUMSEH não recomenda o uso de filtros secadores de núcleo sólido feitos com bauxita em sistemas contendo óleo Poliol Éster.

D - Para a seleção de um filtro secador específico, consulte o fabricante do mesmo.

V - PROCESSAMENTO DO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO

A - COMPATIBILIDADE

1. Óleos do tipo Poliol Éster são bons solventes e tem tendência de arrastar materiais de processamento dos componentes do sistema, tais como inibidores de ferrugem e compostos de limpeza da superfície do sistema. Devem ser tomados cuidados especiais para assegurar a remoção destes materiais de processos de todos os componentes do sistema.

2. Resíduos clorados devem ser considerados como contaminadores e necessitam ser eliminados de todas as superfícies internas do sistema de refrigeração.

B - VÁCUO

1. Os níveis de vácuo para sistemas com R404A/R507 são os mesmos recomendados para os com R502 (máximo de 200 microns Hg abs no sistema e aplicados tanto no lado de alta quanto no lado de baixa pressão do sistema). Se não forem tomados os devidos cuidados para prevenir a entrada de umidade nos componentes do sistema antes da montagem, o tempo de aplicação de vácuo será mais longo para atingir limites aceitáveis tanto de umidade como de não condensáveis. A TECUMSEH, recomenda que no sistema não exista mais de 2% de não condensáveis e no máximo de 80 ppm de umidade. O nível de umidade deverá baixar para 10 ppm ou menos após o sistema estar funcionando com um filtro secador adequadamente instalado. Estes níveis são baseados na medida de umidade em amostras de refrigerante líquido retirado do sistema.

2. Óleo do tipo Poliol Éster vaporizam muito menos que os óleos minerais para um mesmo nível de aquecimento e vácuo. Portanto, se a vaporização do óleo já não era um problema com sistemas que utilizam o R502, não deverá com sistema que utilizam R404A/R507.

3. Favor consultar o fabricante de seu equipamento de vácuo para verificar se o mesmo deve ser convertido para utilização em sistemas com R404A/R507 e óleos do tipo Poliol Éster.

C - TESTES DE VAZAMENTO

1. Utilize equipamento projetado para detectar a presença de R404A/R507 ou aprovado para este fim pelo próprio fabricante. Alguns fabricantes de detetores já possuem equipamentos apropriados parar R404A/R507, muitos outros estão desenvolvendo. Favor consultá-los para obter informações necessárias.

2. CUIDADO : A Du Pont e a Allied Signal advertem para não tentar utilizar o R404A/R507 misturado com ar para testar vazamentos sob pressão. Favor contatar a Du Pont ou Allied Signal para maiores informações.

D - CARGA DE FLUIDO REFRIGERANTE

1. Em geral, equipamentos de carga de fluido refrigerante tais como máquinas de carga, válvulas e conexões compatíveis com o R502 devem também ser compatíveis com o R404A/R507. Este equipamento necessita de recalibragem para utilização com R404A/R507. Uma vez designado para a utilização com o R404A/R507, este deve ser utilizado exclusivamente para esta aplicação. O Equipamento convertido de R502 deve ser limpo de todo o seu resíduo. Recomenda-se a aplicação de um vácuo profundo (25 a 50 microns) e passar fluxos de R404A/R507 repetidas vezes. Para maiores informações, favor consultar os fabricantes do equipamento e componentes.

2. A carga de R507 pode ser aplicada tanto na fase líquida como na de vapor. O R404A é um "quase azeotrópico" e portanto a carga de fluido refrigerante deve ser feita na fase líquida e aplicada na linha de líquido. Se o fluido refrigerante estiver na fase de vapor, a carga poderá ser aplicada na linha de sucção com o compressor funcionando. (O método preferido para se carregar de qualquer refrigerante num sistema é na fase líquida e pela linha de líquido).

CUIDADO: "Quebrar" sempre o vácuo com o refrigerante antes de aplicar tensão no compressor.

VI - REOPERAÇÃO DE SISTEMAS COM R502 (RETROFITTING)

A situação ideal no que se diz respeito a utilização de R404A/R507 seria que a mesma fosse restringida apenas a novos equipamentos. Desta forma, todos os componentes do sistema poderiam ser selecionados e testados pelos projetistas levando em consideração as preocupações em relação ao R404A/R507 e aos óleos tipo Poliol Éster. Porém, considerando a atual realidade do mundo com os milhões de sistemas para R502 existentes em campo, o rápido declínio do suprimento deste gás e a aproximação da data final de seu completo desaparecimento no mercado, esta situação ideal não será possível.

Desta maneira, neste trabalho estão sendo fornecidas algumas orientações gerais para quem necessita trabalhar na reoperação dos sistemas com R502 sendo substituídos por R404A/R507. Procedimentos específicos podem somente ser determinados após uma profunda avaliação dos sistemas existentes. Para maiores informações, contate os fabricantes de equipamentos para a reoperação mais eficiente dos sistemas.

A - Substituição de um compressor para R502 por um para R404A/R507("Z")

Os procedimentos para substituição apresentados abaixo podem ser seguidos, observando-se que tanto o compressor quanto o sistema não devem ficar expostos à atmosfera por mais de 15 minutos

1. Recolher o refrigerante R502 do sistema utilizando equipamento apropriado e providencie a remoção de qualquer resíduo de óleo mineral deixado no sistema. A quantidade de óleo mineral restante deve ser menor que 5%.

2. Reequipar o sistema com tubo capilar, válvula de expansão ou outro equipamento de expansão adequado.

3. Instalar o filtro secador adequado para R404A/R507 e dimensionado para o sistema em que está sendo adaptado o novo compressor.

4. Instalar o compressor TECUMSEH para R404A/R507 ("Z") contendo óleo do tipo Poliol Éster. Certificar-se de que os componentes elétricos corretos estejam sendo utilizados, pois estes podem ser diferentes dos utilizados para os compressores com R502.

5. Proceder à aplicação do vácuo conforme descrito anteriormente.

6. "Quebrar" o vácuo com R404A (líquido) ou R507 (líquido ou vapor) na linha de líquido.

7. Carregar o sistema com a quantidade adequada de R404A/R507. Geralmente o sistema utilizará uma carga menor que a do R502.

8. Verificar se o sistema está operando adequadamente.

Após a reoperação do sistema de R502 para R404A/R507, deve-se identificá-lo como sendo carregado com o novo refrigerante e contendo óleo do tipo Poliol Éster. Indicar na unidade a quantidade de refrigerante utilizado.

B - Os compressores TECUMSEH que não possuem nos seus códigos de identificação a letra "Z" não estão aprovados para utilização com R404A/R507.

C - Os compressores para utilização de R4040A/R507 ("Z") podem ser utilizados com o R502, embora a preferência de utilização para estes compressores seja o R404A/R507