BOLETIM TRANSFRIGOR Nº. 3.2012
02/04/2012
Eduardo C. B. Dória
Engenheiro de Alimentos UNICAMP - 1989
R-134a ou R-404A?
Atualmente, estes dois fluídos refrigerantes são os mais amplamente usados nos equipamentos
de refrigeração para transportes pelos fabricantes mundo afora.
A aplicação do R-134a é característica na fabricação de ar condicionado automotivo, que utiliza,
na maioria dos casos, compressor de pistão acoplado, que é inter ligado por correia a uma sobre-polia
afixada ao girabrequim do veículo.
O objetivo do ar condicionado é proporcionar conforto térmico ao ambiente em questão. Uma
temperatura mundialmente aceita para manter os ambientes agradáveis aos humanos é de 22ºC. Vale
observar que a sensação de conforte térmico é fruto da redução da umidade do ambiente onde o ar
condicionado está funcionando.
Para produzir esta temperatura ambiente
O fluído expande antes de
O
condensador
de +22ºC o sistema de refrigeração, que
evaporar
retira os calores
resumidamente podemos definir como a
de compressão e
interligação hermética dos seguintes
latente
componentes
principais:
compressor,
condensador, dispositivo expansor e
evaporador, deve estar dimensionado
apropriadamente
às
características
construtivas do compartimento que irá
resfriar. Ilustramos o funcionamento básico
de um sistema de refrigeração na Figura 1.
O fluído absorve calor
Fluído é movimentado pelo
No caso dos automóveis, as
através das aletas e tubos
compressor que reduz o volume
variáveis
construtivas decisivas seriam as
e evapora
do gás, aquecendo-o
relacionadas
ao
compartimento
de
passageiros,
como
volume
interno,
área
Figura 1 Funcionamento de um sistema de refrigeração
superficial total e área envidraçada, pois as
demais variáveis, que influenciariam na performance do ar condicionado, são universais, já que os
modelos atualmente são projetados para serem comercializados globalmente. Refiro-me aqui à
temperatura ambiente, grau de insolação da região onde o veículo irá rodar, velocidade de tráfego,
umidade do ar, grau do isolamento da carroceria, espessura da chapa de aço e das lâminas de vidro.
Todas essas características influenciam no funcionamento do ar condicionado, mas hoje são
praticamente padronizadas por todas as montadoras, com variações pouco significativas que não
alteram o resultado final esperado dos aparelhos de ar condicionado.
O dimensionamento do sistema de refrigeração estando correto, para proporcionar a
temperatura ambiente de +22ºC, deverá evaporar o fluído refrigerante a +7ºC.
O volume de produção mundial de veículos de passeio, caminhonetes, caminhões e
implementos agrícolas atinge 82 milhões de unidades por ano. Estima-se que metade desta produção
sairia de fábrica com ar condicionado, totalizando 41 milhões de compressores acoplados ao ano. A
frota mundial de veículos está próxima de 1 bilhão de veículos, o que gera um mercado de reposição
adicional para os compressores acoplados de outros 60 milhões de unidades anuais, totalizando uma
demanda anual de 101 milhões de peças.
O mercado de equipamentos de refrigeração para transportes é estimado em 400.000 ao ano.
Como 70% desta produção é destinada a produtos resfriados, temos 280.000 compressores rodando
com R-134a.
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Podemos adicionar outros 700.000 compressores para o mercado de reposição, atingindo 1
milhão de unidades.
Portanto, podemos fechar o número de compressores acoplados para R-134a em 102 milhões
anuais.
A conta a ser feita com os equipamentos de refrigeração para transportes destinados ao
mercado de congelados pode ser resumida somando-se os 30% restantes do mercado de 400 mil
máquinas, 120 mil unidades, mais o mercado de reposição, estimado em 430 mil peças. O resultado é
uma demanda de 550.000 compressores destinados a trabalhar com temperaturas congeladas, na faixa
de -18ºC à -29ºC. Para os sistemas de refrigeração produzirem essas temperaturas dentro das
carrocerias frigoríficas devem evaporar o fluído R-404A entre -25ºC e -35ºC.
Muito bem, o que podemos concluir com os números acima é que o mercado de compressores
para congelados representa 0,54% do mercado total de compressores acoplados. Ou seja, o segmento
destinado ao uso do R-134a é 186 vezes maior que para o R-404A.
Todos os leitores que chegaram até este ponto do texto podem facilmente concluir que seria
muito desafiador convencer os fabricantes dos atuais compressores acoplados, projetados para
funcionarem com R-134a, a lançarem uma linha de produtos exclusivos destinados a este nicho de
mercado, o do fluído refrigerante R-404A.
Isso mesmo, os compressores acoplados que trabalham com R-404A são aqueles que foram
projetados para comprimir o fluído R-134a, e é por isso que esses compressores quando aplicados ao
R-404A têm menor durabilidade, eles não foram projetados para este trabalho.
No site da Sanden <http://www.sanden.com/index.php?tag=1VQR27PTC>, grande fabricante
Q: Can Sanden compressors be used for applications other than air conditioning?
A: No. Sanden compressors are designed and validated for use on mobile air conditioning applications only.
multinacional de compressores acoplados, no setor de perguntas mais frequentes, obtém-se a resposta
que seus compressores foram projetados e atestados para uso em ar condicionada móvel apenas. É a
última resposta da lista de perguntas no site.
Não é mercadologicamente viável fabricar em alta escala compressores específicos para o R404A, os números acima validam está afirmação.
Então por que esses compressores duram menos quando aplicados em sistemas frigoríficos
com R-404A?
Abaixo uma tabela feita para um caminhão 3/4 com carroceria frigorífica de 5 metros de
comprimento.
Em síntese, a resposta para esta pergunta é: porque o R-404A faz com que o
compressor trabalhe quase que o dobro (taxa de compressão=16,4) se comparado com o mesmo
sistema de frio com o R-134a (taxa de compressão=9,4).
T emperatura Ambiente = +38oC
R-404A
T operação
Vida Útil – Cpr
+5oC
-2oC
40oC
Resfriado
0oC
-7oC
45oC
Resfriado
54
-18oC
-25oC
63oC
CONGELADO
22 360/22 = 16,4 1719 h
(estimada)
T evaporação Delta T emp.
Produto
P Alta
dividido
P baixa
P manométrica
(psi)
68
R-134a
T operação
T evaporação Delta T emp.
Produto
P Alta
dividido
P baixa
+5oC
-2oC
40oC
Resfriado
P manométrica
(psi)
20
0oC
-7oC
45oC
Resfriado
17
160/17 = 9,4
-18oC
-25oC
63oC
CONGELADO
1
(impossível)
Vida Útil – Cpr
3000 h
Deixando claro, matematicamente, os sistemas frigoríficos comercializados com R-134a são
destinados a produzirem temperaturas próximas de zero grau Celsius. Para temperaturas abaixo de
zero ºC deve-se usar equipamentos que utilizem R-404A.
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Mas o que fazer se temos que usar um compressor inadequado para o R-404A, para que operar
com produtos congelados?
Neste caso, o melhor é controlar o tempo médio de quebra dos compressores acoplados da sua
frota que operam com R-404A e fazer um programa de troca preventiva, antes que efetivamente
quebrem.
Porém, quando o caso for apenas um vazamento de gás R-404A, o que deve ser feito é eliminar
o vazamento e trocar toda a carga de gás. O R-404A é uma mistura de gases (“blend”), quando vaza,
apenas os componentes mais voláteis são perdidos, e ao se fazer uma carga complementar, iremos
desbalancear a formulação original do gás, o que irá prejudicar o rendimento do equipamento de frio.
A TransFrigor sabendo dos fatos acima relatados, desenvolveu uma linha inovadora de
equipamentos de refrigeração para transportes, a versão TFt. Eliminamos o compressor acoplado
através da utilização de um sistema de acionamento hidráulico para as máquinas com R-404A.
Essa inovação tecnológica não elimina apenas o compressor acoplado, mas aumenta muito a
capacidade instantânea em trânsito, pois este sistema TransFrigor independe da velocidade do trânsito
para operar à plena capacidade. O equipamento com compressor acoplado tem sua capacidade
vinculada à velocidade de tráfego do veículo onde está instalado. É fácil prever que os trânsitos urbanos
irão rodar cada vez mais lentamente, a cidade de São Paulo hoje trafega à 16km/h, em 1980 era
26km/h, e o pior é
que
esta
tendência é irreversível.
Observe no gráfico da
Figura 2 ao lado que a capacidade
nominal (9KW=100%) é atingida
com 3500rpm. No trânsito atual
podemos assumir rotações reais
entre 1000 rpm (3KW=33%) e 2000
rpm (6KW=67%) para trechos
urbanos,
ou
seja,
realmente
usamos, em média, metade da
capacidade disponível dos sistemas
com compressores acoplados.
O gráfico acima é se refere
ao R-134a e reporta uma pressão
de alta igual à 220 PSI e uma
pressão de baixa à 26 PSI, o que
resulta numa taxa de compressão
coerente de 8,5 para o R-134a.
No segmento de caminhões
“TRUCK”, com um comprimento
Figura 2 Desempenho de um compressor acoplado
aproximado de 8 metros, aplicados
na maioria das vezes para
transferência de produtos, os benefícios da tecnologia TFt da TransFrigor são bem mais amplos.
Quando enfocamos nosso modelo TFt 800 e o comparamos com a concorrência, somos mais leves 100
à 150 kg; fazemos menos barulho, pois não temos motor diesel adicional; consumimos
aproximadamente 1 litro a menos de diesel por hora de funcionamento do equipamento de frio; nosso
projeto eletro mecânico é simples, facilitando a manutenção ao longo da vida útil da máquina e, por fim,
praticamos a sustentabilidade construindo este modelo TFt800 em uma carcaça de aço inox sem
pintura.
Neste caso, podemos dizer que “O TRUCK DA TRANSFRIGOR É INOVAÇÃO”.
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