Os sistemas de refrigeração comercial são componentes vitais de várias indústrias, dependendo fortemente de uma gama diversificada de gases e misturas de gases que incluem refrigerantes HFC e HFO. Esta dependência persiste mesmo em regiões onde se registaram progressos notáveis na adoção de sistemas de refrigeração_{com CO2}. Em sectores como supermercados, estabelecimentos de venda a retalho de alimentos, o sector de serviços alimentares, câmaras frigoríficas, congeladores, instalações de armazenamento a frio e fábricas de processamento de alimentos, estes refrigerantes desempenham um papel crucial na preservação de produtos perecíveis e na manutenção de condições de armazenamento ideais.

Porque são necessários detectores de gás HFO e de gás refrigerante HFO?

A necessidade de detectores de HFC e HFO surge devido a vários factores. Em resposta ao imperativo de atenuar o impacto das fugas de fluidos frigorigéneos nas alterações climáticas, tem havido uma adoção crescente de gases destinados a reduzir o potencial de aquecimento global (GWP) dos fluidos frigorigéneos. Isto levou a um aumento da utilização de fluidos frigoríficos com classificação A2L, frequentemente designados como “ligeiramente inflamáveis”, cuja inflamabilidade acrescenta outra camada de risco que não a representada pelos fluidos frigoríficos com classificação A1, anteriormente mais prevalecentes na sua utilização.

Embora a maioria destes fluidos frigorigéneos apresente uma baixa toxicidade aguda, as fugas de gases HFC e HFO podem deslocar o oxigénio, causando desconforto, perigo e a possibilidade de morte.

Abaixo estão exemplos do que acontece numa sala não ventilada de aproximadamente ^1750ft3/ / ^50m3 com fugas de R134a.

Fuga de R134a (lbs / kg)	Concentração de R134a (ppm)	Nível de oxigénio (%)	Efeito nos seres humanos
0	0	~21	Ar normal e fresco
46 / 21	100,645	~19	Redução do fornecimento de oxigénio às células, com efeitos adversos na capacidade de funcionamento
139 / 63	301,395	~15	Aumento da frequência do pulso, respiração rápida, coordenação deficiente, processos de pensamento comprometidos
185 / 84	402,581	~13	Náuseas, vómitos, risco de lesões cardíacas permanentes
255 / 116	553,547	~10	Convulsões, incapacidade de se mover, perda de consciência, perda de vida

Os valores acima baseiam-se numa dispersão uniforme por toda a divisão. No entanto, este é um cenário altamente improvável porque os gases refrigerantes têm um peso molecular muito superior ao do ar e afundam-se na parte mais baixa da divisão. Por conseguinte, é possível que, a 0,5 m acima do solo, uma fuga de 21 kg possa ter o mesmo efeito de deslocamento de oxigénio que 84 kg dispersos uniformemente na divisão. Isto representa um perigo claro e real para a vida e a saúde.

Em muitos países, os quadros regulamentares e as normas industriais exigem a monitorização das fugas de gás HFC e HFO, exemplificadas por regulamentos como o F-Gas e a EN378 na Europa e a ASHRAE 15 nos Estados Unidos.

É também crucial reconhecer que, nos sistemas de refrigeração, a ocorrência de fugas de refrigerante não só compromete a eficiência operacional, como também representa o risco de falha do sistema ao longo do tempo.

Além disso, as repercussões vão para além das preocupações com a eficiência operacional, uma vez que a fuga de fluidos refrigerantes pode conduzir a impactos económicos ainda mais significativos e graves. A diminuição da eficiência e a potencial falha dos sistemas de refrigeração podem resultar em perdas substanciais, especialmente em termos de produtos perecíveis ou congelados, em que as temperaturas ultrapassam os limites das normas de segurança alimentar. Isto realça que a monitorização eficaz do refrigerante e a prevenção de fugas de refrigerante são imperativas não só para a integridade operacional, mas também para mitigar as perdas económicas associadas a produtos estragados.

Diretrizes para a implementação da deteção de gases HFC e HFO

Os HFCs e HFOs, sendo mais densos do que o ar, tendem a depositar-se rapidamente nas áreas mais baixas de uma sala, como escadas ou poços. Para otimizar a eficácia da deteção, os detectores de gás devem ser estrategicamente posicionados em níveis baixos, aproximadamente 8″ / 20cm acima do solo ou na parte mais baixa da sala.

É prática comum instalar detectores de gás nas proximidades das áreas identificadas como as fontes potenciais de vazamento mais prováveis, como válvulas, flanges, juntas e redutores de pressão. Além disso, os detectores podem ser colocados perto de áreas com uma alta concentração de refrigerante, incluindo compressores, tanques/cilindros de armazenamento, tubos e condutas.

A contabilização do fluxo de ar e da ventilação – tanto natural como mecânica – é crucial. Como o gás vazado se dispersa gradualmente no ambiente, ele pode ser influenciado pelas correntes de ventilação. Por isso, recomenda-se a colocação de detectores de gás dentro desses caminhos de fluxo de ar para aumentar a eficácia da deteção.

OBSERVAÇÃO: Não existe uma regra ou norma geral para estabelecer o número adequado de sensores e a sua localização para cada aplicação. Por conseguinte, as orientações fornecidas destinam-se a apoiar os instaladores e não a constituir regras por si só. Todos os regulamentos locais, estaduais e nacionais devem ser respeitados.

Seleção do sensor de refrigerante HFC, HFO e A2L

A deteção de fluidos refrigerantes HFC, HFO e A2L é mais comum utilizando sensores semicondutores ou sensores infravermelhos, embora outras tecnologias estejam a surgir e a ficar disponíveis para a deteção de fluidos refrigerantes, embora muitas vezes a um preço superior ao que podem alcançar. Os sensores de semicondutores, também conhecidos como sensores de óxido de metal, são um método comprovado há muito tempo usado na deteção de gás refrigerante para refrigerantes e misturas de HFC e HFO. Eles têm uma série de benefícios. São muito económicos, têm uma vida útil relativamente longa e geralmente têm custos de manutenção bastante baixos.

Os sensores de semicondutores podem ser sensíveis a outros gases redutores e a mudanças significativas de temperatura ou humidade. Deve ter-se isto em consideração ao selecionar um local de instalação. Por exemplo, locais perto de onde os empilhadores são reabastecidos ou recarregados podem ser um problema – respetivamente, os vapores de hidrocarbonetos do combustível e o gás de hidrogénio do carregamento elétrico são ambos gases redutores que irão reagir com um sensor semicondutor, dando azo a falsos alarmes. Tais problemas podem, na maioria dos casos, ser mitigados através da instalação cuidadosa de um sistema feito com o conhecimento de como funciona um determinado sensor de gás refrigerante. Isso permite que tanto os pontos fortes quanto as desvantagens de um sensor sejam considerados, para que ele possa ser colocado no local mais eficaz para um local específico.

Os sensores de infravermelhos são comprovados no terreno como uma tecnologia altamente estável para implementação em detectores de gás refrigerante e são imunes à interferência cruzada de outros gases tipicamente encontrados em aplicações de refrigeração comercial. A compensação de temperatura elimina eficazmente o desvio devido a factores ambientais.

Estão disponíveis sensores de infravermelhos para detetar fugas de refrigerantes numa gama de partes por milhão (ppm). Existem opções para a deteção de níveis muito baixos, inferiores a 10-15ppm, geralmente a um custo mais elevado e com um formato que se presta a sistemas aspirados centralizados. Para um sistema mais distribuído que utilize detectores de refrigerante em que o gás se difunde para o sensor, existem opções mais acessíveis, detectando com precisão a partir de 150ppm – ainda significativamente mais baixos do que os níveis designados para sistemas de deteção de gás refrigerante baseados na segurança por normas como a ASHRAE 15 e a EN 378. Em ambos os casos, obtém as vantagens de uma maior estabilidade, uma vida útil mais longa e a ausência de interferências cruzadas.

Para a deteção de A2L (e deteção de R290 / propano, embora esse não seja o assunto deste artigo), estão disponíveis detectores de refrigerante de formato muito pequeno que utilizam sensores infravermelhos extremamente económicos. Eles detectam em uma faixa mais alta, lendo em porcentagem o Limite Inferior de Inflamabilidade (% LFL), que é a concentração na qual o refrigerante alvo tem o potencial de propagar uma chama e causar uma explosão. Estes são utilizados apenas para a deteção de refrigerantes inflamáveis. Este tipo de detetor é ideal para instalação integrada em aparelhos como bombas de calor, vitrinas refrigeradas, refrigeradores portáteis e outros sistemas de refrigeração autónomos. A certificação segundo normas como a IEC 60335-2-40 e a UL 60335-2-89 é vantajosa para detectores de fugas de refrigerante deste tipo.

Detectores de gás adequados para a deteção de refrigerantes

Existem no mercado vários detectores de gás. No entanto, nem todos são adequados para todas as aplicações. Os ambientes em que os detectores de gás refrigerante são instalados podem apresentar alguns desafios que não estão presentes noutros sectores.

Um detetor de fugas de refrigerante HFC e HFO adequado deve ter as seguintes caraterísticas

• Tempo de resposta rápido: é exigido pelas normas, mas, mais importante ainda, é essencial para a aplicação de deteção rápida de uma fuga, em vez de identificar mudanças graduais nas condições atmosféricas ao longo do tempo.
• Faixa de temperatura adequada (por exemplo, -40°F – +122°F / -40°C – +50°C): o monitoramento do refrigerante pode ser necessário em temperaturas tão diversas quanto as típicas de uma sala de máquinas, um piso de loja de supermercado, uma câmara fria e um freezer. Um detetor de refrigerante com uma gama de temperaturas que cubra todos estes casos de utilização é importante para permitir que um sistema que utilize os mesmos detectores possa ser instalado em locais onde estejam presentes estes múltiplos requisitos. Isto facilita processos mais simples de conetividade e integração com sistemas de controlo e um programa de assistência mais eficiente.
• Classificação IP adequada para o ambiente de instalação (por exemplo, IP66, IP67): a natureza da aplicação é que os detectores de fugas de refrigerante estão em áreas que são lavadas, muitas vezes com jactos de alta pressão. Têm de ser capazes de resistir a isto sem sofrerem a entrada de água.
• Saídas para integração do sistema, controlo e alertas de segurança: os sistemas de deteção de gás refrigerante têm geralmente de ser integrados com outros elementos do sistema de segurança (tais como alarmes audiovisuais, ventiladores) e frequentemente com sistemas de controlo de refrigeração. A integração necessária deve ser identificada atempadamente para permitir a seleção dos detectores de gás adequados, com a combinação necessária de relés, saídas analógicas e protocolos de comunicação digital, como o Modbus.
• Para quaisquer áreas classificadas como potencialmente explosivas, deve ser selecionado um detetor com a certificação ATEX adequada para essa zona.

A ferramenta certa para o trabalho

As aplicações de refrigeração são muito variadas nos seus requisitos. A gama de detectores de gás refrigerante disponível é tão diversa como as aplicações que servem. A primeira pergunta que qualquer pessoa que procure sistemas de deteção de fugas de refrigerante deve fazer a si própria é: o que é que precisa de conseguir? A resposta deve ser um pouco mais profunda do que a resposta óbvia “detetar fugas de refrigerante”, analisando por que razão isso é um requisito para eles e quais serão as acções de mitigação no caso de ser detectada uma fuga de refrigerante.

Bons resultados para a deteção de refrigerantes HFC, HFO e A2L são alcançados quando a consideração cuidadosa desses fatores é combinada com o conhecimento de como e onde instalar efetivamente um sistema de deteção de gás, as vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de sensores e as caraterísticas ambientais e de integração de sistemas necessárias para um sistema de deteção de vazamento de refrigerante.