Sistemas transcriticos de CO2 (R744): um guia prático de manutenção

O que é diferente com o CO2

O R744 comporta-se de forma diferente dos HFCs em ambas as extremidades da sua gama. O ponto crítico é 31 °C e 73,8 bar. Em dias quentes, a rejeição de calor no gas cooler ocorre acima dessa pressão, pelo que o refrigerante não condensa, mas arrefece como um fluido supercrítico. Isto chama-se operação transcritica ^[1]. O ponto triplo é -56,6 °C e 5,2 bar (absolutos). Abaixo dessa pressão não existe líquido, apenas sólido e gás, pelo que o CO2 que é expandido ou ventilado em demasia transforma-se em gelo seco a cerca de -78 °C ^[1][4].

Um supermercado ou sistema industrial típico possui um gas cooler no lado de alta pressão, um receiver (tanque de flash) a pressão intermédia e compressores para baixa e média temperatura. O gás de flash formado na expansão é tratado por uma válvula de bypass ou por um compressor paralelo, o que é mais eficiente em climas quentes ^[8]. As calculadoras de cobre e aço para CO2 dimensionam a tubagem para estas pressões.

Segurança antes de começar

• Asfixia. O CO2 é inodoro e mais pesado que o ar, pelo que se acumula em zonas baixas em salas de máquinas, fossos e câmaras frigoríficas. O limite de exposição de 8 horas é de 5.000 ppm ^[2]. A cerca de 10 % no ar, uma pessoa pode perder a consciência em menos de um minuto ^[4].
• Limite prático. O CO2 é de classe A1 e o limite prático da EN 378 é 0,1 kg/m3 ^[4][7]. Onde uma fuga possa exceder este valor num espaço ocupado, é necessária uma detecção permanente com alarme ^[2]. Monte o detector em posição baixa, não à altura da respiração ^[3].
• Alívio de pressão. As válvulas de segurança no receiver e noutros recipientes podem descarregar devido a uma falha, por exemplo, após uma falha de energia. A saída deve ser conduzida para o exterior, onde se pode formar gelo seco ^[2]. Consulte o artigo sobre dispositivos de alívio EN 13136.
• Pressão de repouso. Um sistema parado aquece e pressuriza. Em alguns sistemas, a pressão de repouso é superior à pressão máxima de sucção nominal. O arrefecimento auxiliar ou uma válvula de segurança limita-a então ^[2][3]. Leia a pressão antes de abrir qualquer coisa.
• EPI. Use luvas e óculos de proteção. O contacto com CO2 sólido ou líquido provoca queimaduras por frio ^[2][4]. Use um detector pessoal de CO2 ao trabalhar em espaços baixos ^[4].

Passos de manutenção

1. Avalie a situação. Leia as pressões, verifique se o detector funciona e se a sala está ventilada. Faça uma análise de risco do trabalho antes de começar; é parte do que um técnico certificado deve ser capaz de fazer ^[6].
2. Use equipamento classificado. Mangueiras, manómetros e equipamento de recuperação devem ser classificados para a pressão da parte onde se liga. Use mangueiras de alta pressão com cabo de segurança ^[2][4].
3. Isole e recupere. Isole a secção, com um caminho de alívio para qualquer líquido que possa estar aprisionado. Recupere o CO2 para uma garrafa adequada. Se a ventilação não puder ser evitada, ventile para o exterior, longe de pessoas, e monitorize a pressão. A Copeland aconselha a ventilação na forma líquida para evitar gelo seco ^[2].
4. Teste. Teste de pressão com azoto seco, primeiro resistência e depois estanqueidade. O guia da Danfoss indica 1,43 × PS como pressão de teste ^[1]; os detalhes estão no guia de testes de pressão. Em seguida, faça uma verificação de fugas com um detector de CO2, uma vez que o CO2 já está presente no ar ^[3]. Consulte o guia de verificação de fugas.
5. Evacue. O CO2 tolera muito pouca água: cerca de 10 ppm é um máximo adequado, e a água livre provoca cristais de gelo e ácidos. Evacue minuciosamente; um filtro secador de peneira molecular ajuda ^[1]. Consulte o guia de evacuação.
6. Quebre o vácuo com vapor. Após a evacuação, o sistema está abaixo do ponto triplo. Carregar líquido então cria gelo seco. Carregue vapor até que a pressão esteja acima do ponto triplo e conforme as instruções do fabricante, e só então mude para líquido ^[2][3].
7. Carregue lentamente. A pressão máxima de alguns sistemas, como sistemas em cascata e partes de sistemas booster, é inferior à pressão da garrafa. Carregue lentamente para que as válvulas de segurança não abram ^[2].
8. Verifique e documente. Inicie o sistema e verifique as pressões, o setpoint do gas cooler e a pressão do receiver de acordo com o manual. Escreva o relatório de manutenção.

Regras na UE

• O R744 não é um gás fluorado. O Regulamento sobre gases fluorados abrange as substâncias listadas nos seus Anexos I e II, e o CO2 não é uma delas ^[5]. O dever de verificação de fugas no Artigo 5 aplica-se a equipamentos com esses gases ^[5], pelo que não se aplica a um sistema apenas de CO2.
• A competência continua a ser necessária. O Artigo 10 do (UE) 2024/573 exige certificação para instalação, manutenção, reparação e desmantelamento, e abrange as alternativas relevantes aos gases fluorados, incluindo refrigerantes naturais ^[5]. O Regulamento de Execução (UE) 2024/2215 define os tipos: A1 e A2 para gases fluorados e hidrocarbonetos, B para CO2, C para amoníaco (Artigo 3(2)). Salvo isenção, o detentor deve possuir o certificado para a atividade ^[6].
• O que o exame B abrange. O teste inclui testes de pressão e vácuo, remoção e carga segura de R744, análise de risco, detecção de gás e EPI, e o gelo seco formado no ponto triplo (Anexo I, título 13) ^[6]. A brasagem pode ser feita por uma pessoa que possua a qualificação nacional sob supervisão (Artigo 3(3)(a)) ^[6].
• Equipamento sob pressão e segurança. A Diretiva de Equipamentos sob Pressão 2014/68/UE e a EN 378 aplicam-se ao sistema independentemente do refrigerante, e as regras de inspeção nacionais podem adicionar requisitos. Consulte os artigos sobre PED e sobre EN 378. Se e como o certificado B é necessário é decidido por cada Estado-Membro, por isso verifique o artigo nacional.

Falhas típicas e onde procurar a seguir

As falhas são melhor encontradas comparando as leituras de pressão e temperatura com os setpoints do controlador da central, por exemplo, os controladores Danfoss AK-PC 782 ou Carel. Os nomes dos parâmetros e códigos de alarme diferem entre fabricantes. Procure-os na aplicação de resolução de problemas e no manual do controlador em vez de adivinhar.

Lista de verificação

• Certificado válido para CO2 (tipo B na UE) e análise de risco realizada.
• Detector a funcionar, sala ventilada, luvas, óculos e detector pessoal em uso.
• Pressões lidas antes de abrir; pressão de repouso considerada.
• Mangueiras, manómetros e equipamento de recuperação classificados para a pressão.
• Nenhum líquido aprisionado entre válvulas fechadas.
• Vapor primeiro ao carregar um sistema evacuado, depois líquido.
• Teste de pressão, verificação de fugas e evacuação realizados e registados.
• Saídas das válvulas de segurança desobstruídas e conduzidas para o exterior.