Pesquisadores da Universidade Jaime 1º, em Valência, na Espanha, avaliaram 110.880 diferentes misturas de fluidos frigoríficos com o objetivo de selecionar as alternativas mais promissoras em termos energéticos para substituir os hidrocarbonetos (HCs) puros em freezers e refrigeradores domésticos e comerciais.
Os resultados da pesquisa estão no artigo Thermodynamic screening of alternative refrigerants for R-290 and R-600a (Triagem termodinâmica de refrigerantes alternativos ao R-290 e R-600a, em tradução livre).
Os modelos termodinâmicos adotados pelos especialistas foram desenvolvidos para ciclos de refrigeração de estágio único com tubos capilares adiabáticos e não adiabáticos, e somente misturas com no máximo três componentes foram selecionadas.
As alternativas ao R-600a são baseadas no próprio R-600a e no R-600 com pequenas proporções de outros fluidos, assim como as alternativas ao R-290 são baseadas no mesmo HC com pequenas proporções de outros refrigerantes.
Além disso, o potencial de aquecimento global (GWP, na sigla em inglês) máximo de qualquer mistura potencial foi fixado em 150 e o deslocamento volumétrico máximo (glide) permitido no evaporador foi de 10 K.
Os incrementos teóricos máximos do coeficiente de performance (COP) atingiram 7,6% para as alternativas ao R-600a e 11,6% para as alternativas ao R-290.
“As misturas com no máximo três componentes foram submetidas a um processo de otimização termodinâmica para encontrar a composição ideal que maximiza o COP. A análise foi focada na aplicação em dois níveis de evaporação (-10 °C e -30 °C) para uma temperatura de condensação constante (40 °C)”, explicam os autores do estudo.
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Um dos objetivos da pesquisa também foi reduzir, quando possível, o nível de inflamabilidade dos HCs puros. Além do R-600a, do R-600 e do R-290, os refrigerantes utilizados para compor as novas misturas foram o HC R-1270, os hidrofluorcarbonos (HFCs) R-152a e R-32, as hidrofluorolefinas (HFOs) R-1234yf, R-1234ze(E) e R-1233zd, e o dióxido de carbono (R-744).
O estudo verificou que as misturas de R-1234yf/R-600a e R-1270/R-600a oferecem um pequeno aumento no COP (entre 0,3% e 0,6% e entre 0,1% e 0,8%, respectivamente, em comparação com o R-600a). Também foi observado um pequeno aumento na capacidade de refrigeração volumétrica (VCC) entre 5,9% e 6,4% para a mistura de R-1234yf/R-600a, e entre 6,3% e 11,2% para a mistura de R-1270/R-600a.
As misturas de R-1270/R-600, R-152a/R-600, R-1234ze(E)/R-600 e R-290/R-600 registraram aumento de COP entre 1,7% e 8,6%, mas a VCC diminuiu significativamente (até 28%).
Das possíveis alternativas ao R-290, as misturas formadas por uma pequena proporção de R-744 com R-290, R-1234yf, R-152a ou R-1234ze(E) alcançaram COPs mais altos (entre 3,4% e 11,6%).
A VCC, no entanto, diferiu consideravelmente entre essas misturas. A pesquisa também avaliou a mistura de R-32 e R-290, que alcançou um aumento de COP e de VCC entre 0,8% e 2,3% e entre 8,8% e 13%, respectivamente.
Enfim, a pesquisa conclui que existem algumas misturas que podem oferecer um pequeno aumento no COP em comparação com HCs puros em pequenos sistemas de refrigeração.
Os pesquisadores admitem, entretanto, que seu trabalho apenas constitui uma hipótese inicial, uma vez que a validação experimental é necessária para confirmar o potencial real das misturas selecionadas.
