Análise do impacto da substituição do HFC 134a por uma mistura binária de fluidos refrigerantes HFC 134a/HFO 1234yf em um sistema de refrigeração residencial por compressão de vapor

Abstract

O uso da refrigeração é um dos maiores avanços da humanidade, permitindo a conservação de alimentos e medicações por longos períodos, no entanto, para o funcionamento do processo é necessária a utilização de fluidos refrigerantes, a qual muitos desses são prejudiciais ao aquecimento global. Diante dessa problemática, surge a necessidade de investigar a utilização de novos fluidos refrigerantes em equipamentos de refrigeração, com o objetivo de atender aos acordos internacionais de eliminação de substâncias com alto potencial de aquecimento global [GWP]. Baseado em estudos anteriores, o presente trabalho analisa experimentalmente em um refrigerador doméstico a utilização de uma mistura binária de baixo impacto ambiental entre o HFO 1234yf e o HFC 134a [65%/35%], com GWP igual à 503, e compara seus resultados com a condição original com HFC 134a puro, com a finalidade de verificar os aspectos termodinâmicos do equipamento. Como vantagem, ao adicionar acima de 10% do HFC 134a ao HFO a mistura passa a ser não inflamável. Os testes foram realizados em uma câmara de testes padronizada para 25°C ± 2°C e umidade relativa variando entre 45% e 75%. Três etapas foram realizadas durante o experimento: Velocidade de resfriamento, Análise de parâmetros termodinâmicos em Regime Permanente (como capacidade frigorífica, potência de compressão, razão de compressão e COP) e Consumo elétrico em 24h. Os resultados mostram que ao utilizar a mesma massa de HFC 134a e mistura HFO/HFC, obtém-se 99% da capacidade frigorífica e 102% da potência elétrica consumida da condição de referência com o fluido simples ao utilizar a mistura. Com isso, encontra-se um coeficiente de performance real bem próximo, com 97% do valor médio encontrado para fluido puro. Analisando a temperatura interna, a mistura proporcionou uma redução de 19,27% no tempo para atingir -18°C no congelador. Por fim, a análise de consumo de energia elétrica em 24h demonstrou uma redução de 6% em relação a condição de referência. A partir dos resultados obtidos, foi realizado uma avaliação de impacto ambiental utilizando as metodologias TEWI e LCCP que demonstraram uma redução significativa na emissão de gases de efeito estufa através da utilização do refrigerador com a nova mistura de fluido refrigerante. Com isso, conclui-se que a utilização da mistura binária proposta é viável e traz resultados positivos do ponto de vista ambiental e financeiro.