HFCs e Soluções Alternativas Viáveis

171 Pages·2015·11.33 MB·Portuguese

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

Área Departamental de Engenharia Mecânica

ISEL

HFCs e Soluções Alternativas Viáveis

FILIPE JORGE ROCHA RODRIGUES

(Licenciado em Engenharia Mecânica)

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre
em Engenharia Mecânica

Orientador:
Prof.º Especialista Francisco Manuel Gonçalves dos Santos

Júri:
Presidente: Prof. Doutor Rui Pedro Chedas de Sampaio

Vogais: Prof. Doutor Jorge Mendonça e Costa
Prof.º Especialista Francisco Manuel Gonçalves dos Santos

Janeiro de 2015

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

Área Departamental de Engenharia Mecânica

ISEL

HFCs e Soluções Alternativas Viáveis

FILIPE JORGE ROCHA RODRIGUES

(Licenciado em Engenharia Mecânica)

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre
em Engenharia Mecânica

Orientador:
Prof.º Especialista Francisco Manuel Gonçalves dos Santos

Júri:
Presidente: Prof. Doutor Rui Pedro Chedas de Sampaio

Vogais: Prof. Doutor Jorge Mendonça e Costa
Prof.º Especialista Francisco Manuel Gonçalves dos Santos

Janeiro de 2015

Agradecimentos

Esta dissertação encerra um capítulo importante da minha vida, os anos de estudante e, neste
momento específico, penso em todos aqueles que me ajudaram a entrar e a completar este
programa incrível.
Devo agradecer aos meus avós, Eduarda e Jorge, à minha mãe Graça, à minha irmã Sara e
aos meus amigos, especialmente à Ana Bronze, Joana Quintanilha, Joana Reis, Maria Sousa,
Marco Simões e Ricardo Freitas, pelo apoio constante e incentivo ao longo da elaboração desta
dissertação, sendo eles uma prova viva de que não há nada melhor do que um amigo.
Professores Francisco Gonçalves dos Santos e António Matos Guerra que, com os seus
conhecimentos académicos e práticos, respectivamente, foram fundamentais. Pela constante
disponibilidade, dedicação e amizade que também contribuíram para essa incrível aventura e
que reconheço com gratidão.
Finalmente, agradeço à minha namorada Sónia que, durante este período, apoiou-me e
ouviu-me nos momentos mais atribulados e por me ter dado sempre forças e aquele gesto de
carinho que me faz continuar sempre em frente.

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Resumo

Os HFCs (hidrofluorcarbonetos) são fluidos sintéticos, cuja aplicação surgiu na
consequência do Protocolo de Montreal, fazendo parte da política de eliminação progressiva de
substâncias destruidoras da camada de ozono. Contudo, posteriormente, o Intergorvernamental
Panel on Climate Change [1] concluiu que a Indústria é o principal responsável pelo efeito de
estufa do planeta, no qual os fluidos sintéticos possuem um papel determinante. O fenómeno
do efeito de estufa leva ao aumento da temperatura média anual terrestre e, consequentemente,
aumento do nível dos oceanos, provocando graves desequilíbrios climáticos. A elaboração do
Protocolo de Quioto pretende o abrandamento das emissões de gases com efeito de estufa, de
forma a reduzir a propagação do aquecimento global.
Nas últimas décadas, esses acordos internacionais pressionaram as indústrias de
refrigeração e ar condicionado a restringir o uso de fluidos sintéticos com impacte negativo no
ambiente. Soluções a longo prazo têm sido estudadas, inclusive, as relacionadas com fluidos
naturais. Neste contexto, surge o sistema a R717, usado em algumas instalações industriais,
embora apresente um elevado índice de toxicidade que pode pôr em causa a sustentabilidade da
instalação, caso o fluido contacte com o produto congelado durante uma fuga. Deste modo, o
R717, ainda que de origem natural, requer precauções ao nível da segurança de equipamentos,
da construção e da formação dos trabalhadores. Comparativamente, o sistema a HFC,
nomeadamente o R404A, não acarreta grandes cuidados de manutenção e, sendo um sistema
menos complexo, apresenta um menor investimento inicial.
A utilização de um sistema em cascata R744/R717 possibilita a eliminação do problema da
contaminação do produto, tirando igualmente partido das vantagens ambientais. Além do
aspecto ambiental, os sistemas foram analisados em termos de eficiência energética e
económica. Desta comparação, verificou-se que o sistema em cascata, embora com elevado
custo inicial, foi o que apresentou melhores resultados em todos os aspectos estudados.

Palavras-chave: HFC, Aquecimento Global, Fluidos Frigorigéneos, Sistemas de
Refrigeração.

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Abstract

HFCs are synthetic fluids, the use of which came about as a consequence of the Montreal
Protocol, as a part of the policy of progressive elimination of substances that destroy the ozone
layer. However, in a later stage, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2007)
arrived at the conclusion that Industry is where most of the responsibility for the planet’s
greenhouse effect rests, an effect in which synthetic fluids play a determining role. The
greenhouse effect phenomenon leads to the rise in the earth’s annual mean temperature and,
therefore, to the rise in sea-level, causing serious climatic imbalances. The drafting of the Kyoto
Protocol aims at slowing down greenhouse effect gas emissions, in such a way as to reduce the
spread of global warming.
In the past few decades these international agreements have pressured the refrigeration and
air conditioning industries to curtail the use of synthetic fluids that have a negative impact on
the environment. Long-term solutions have been studied, including those related to natural
fluids. It is in this context that we find the R717 systems, used in some industrial facilities,
despite presenting a high level of toxicity that may compromise the facility’s sustainability in
the event the R717 comes into contact with the frozen product during a leak. In this way, the
R717, although natural in origin, requires equipment safety, building and worker training
precautions. Comparatively, the HFC system, namely the R404A, doesn’t carry with it the need
for great maintenance care and because it is a less complex system it displays a smaller initial
investment.
The use of a R744/R717 multi-stage system allows for the elimination of the product
contamination problem, while equally benefitting from environmental advantages. Aside from
the environmental aspect, the systems were analyzed in terms of energetic and economic
efficiency. The outcome of this comparison was that we found the multi-stage system, though
bearing heavy initial costs, to display the best results in all studied aspects.

Keywords: HFC, Global Warming, Refrigerant Fluids, Refrigeration Systems.

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