aplicao_dos_fluidos_naturais_na_refrigerao_comercial_para_supermercados

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Fluidos Naurais em Supermercados – 1
Aplicação dos Fluidos Naturais na 
Refrigeração Comercial para 
Supermercados 
por Alessandro da Silva –
 
Engenheiro de Aplicação
Tel. (11) 4617-9138 / E-mail: alessandro.silva@bitzer.com.br
28 de Maio/2009
Recife / PE, Brasil
Seminário “Difusão do Uso de Fluidos Refrigerantes Alternativos em 
Sistemas de Refrigeração e Ar Condicionado” - MMA
Fluidos Naurais em Supermercados – 2
Breve história dos refrigerantes
Hidrocarbonetos (R290 / R1270)
Principais características, limites de aplicação
Compressores / óleos lubrificantes
Exemplo de aplicação e recomendações de projeto
Amônia
Principais características, limites de aplicação
Compressores / óleos lubrificantes
Exemplo de aplicação e recomendações de projeto
Dióxido de Carbono (CO2) 
Aplicações como refrigerante e fluido secundário (Centro 
Tecnologia CO2 - case) 
Aplicação dos Fluidos Naturais -
 
Supermercados
Fluidos Naurais em Supermercados – 3
Protocolo 
Montreal 
1987
Protocolo 
Kyoto
1997
2009
Futuro
Éter-Etil 
(R610)
Cloreto 
Metila
Breve história dos refrigerantes 
Fluidos Naurais em Supermercados – 4
Fluidos Naurais em Supermercados – 5
Prós
Longa tradição em sistemas de refrigeração petro-químico
Não destroem a Camada de Ozônio (ODP = 0) 
Baixo Potencial de Aquecimento Global (GWP = 3)
Quimicamente inativo, baixa toxidade
Compatibilidade favorável com os materiais
Boa capacidade de refrigeração e consumo de energia “equivalente”
aos refrigerantes halogenados
Substâncias simples, não possuem “temperature glide”
Ampla faixa de aplicação devido aos: 
níveis moderados de temperatura & pressão de operação 
fluxo de massa e densidade do gás favorável
boa miscibilidade e transporte com o óleo 
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 6
Contras
Alta inflamabilidade e explosividade “Classe de Risco A3”
medidas específicas de segurança (requer normas de segurança)
−
 
maior custo de investimento
−
 
maior responsabilidade (projeto, instalação, operação & manutenção!!)
limitação da carga de refrigerante e localização da planta
−
 
fluido secundário poderá ser necessário maior custo de investimento
Elevado grau de solubilidade com os óleos convencionais
forte diluição & efeito solvente
−
 
características de lubrificação desfavoráveis
−
 
maior desgaste das partes móveis & redução da vida útil
medidas adicionais poderão ser necessárias maior grau de 
viscosidade do óleo, bombas e trocadores mais resistentes, etc
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 7
Propriedades do R290 e R1270 vs. R22
 R290 R1270 R22 
Massa Molar kg/mol 44.1 42.1 86.5 
Expoente da compressão isoentrópica 1.14 1.16 1.18 
Temperatura de ebulição °C -41.6 -47.7 -40.8 
Densidade do líquido kg/dm3 (40°C) 0.47 0.48 1.13 
Pressão do vapor bar (-10/40°C) 3.42/13.66 4.3/16.52 3.55/15.3 
Temperatura crítica °C 96.8 92.4 96 
Pressão crítica bar 42.6 46.6 49.9 
Inflamabilidade Vol. % 2.1 .. 9.4 2.0 ..11.1 -- 
Toxidade AEL ppm 1000 1000 1000 
Destruição Camada de Ozônio ODP 0 0 0.05 
Potencial de Aquecimento Global GWP 3 3 1500 
 
 
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 8
 
Limites Explosão 
Refrigerante 
Pressão 
Projeto 
[bar] 
Limite 
inferior 
 [% v/v] 
Limite 
superior 
[% v/v] 
Limite 
Prático 
[kg/m3] 
GWP 
 
[100 anos] 
HFCs 28 (42) – – 0.25...0.44 1300...3300
HCs 28 1.8...2.5 8.4...11.1 0.008...0.011 3 
NH3 28 15 28 0.00035 0 
CO2 42 (…150) – – 0.07 1 
 
 válido para os refrigerantes listados na tabela "Faixa de Aplicação" 
 de acordo com a norma EN378 
 42 bar com R410A 
 42 bar com subcrítico, até 150 bar com sistemas transcríticos 
Limite Prático (EN378) representa o maior nível de concentração que uma 
pessoa poderia se expor sem apresentar efeitos nocivos à saúde.
Pressão, Classificação de Segurança e Potencial Aquecimento Global (GWP) 
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 9
Os níveis de pressão do R290 e R1270 são similares ao do R22
Níveis de Pressão
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 10
80
90
100
110
120
-40 -30 -20 -10 0 10
Temperatura de Evaporação [°C]
R
el
aç
ão
 d
o 
R
12
70
 e
 R
29
0 
vs
 R
22
 (=
10
0%
)
Qo (R1270)
Qo (R290)
COP (R290)
COP (R1270)
 Tc 40°C
 Tgs 20°C
R22 = 100%
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Diferenças significativas das capacidades e COP do R1270 e R290 vs. R22
Fluidos Naurais em Supermercados – 11
Diferenças significativas do 
expoente de compressão 
isoentrópico dos HCs vs. R22
Menores temperaturas de 
descarga e do óleo
Potential para LT com 
operação de compressores 
de simples estágio
Temperaturas de descarga e 
do óleo muito baixas com 
menores taxas de 
compressão
necessário intercambiador 
de calor entre a linha de 
sucção e líquido 40
60
80
100
120
140
160
180
100-10-20-30-40
Temperatura de evaporação [°C]
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
e 
de
sc
ar
ga
 [°
C
]
R134a
R404A
R290
R1270
R22
NH3
 tc 40°C
 Δtoh 10 K
 Ef. 0.8
R1270
R22
R290
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 12
Dados baseados na 
mesma capacidade 
frigoríficaR290 vs. R22
Diferença significativa da densidade e fluxo de massa R290 vs. R22
Hidrocarbonetos –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 13
D
es
lo
ca
m
en
to
 (5
0H
z)
0
50
100
150
200
250
m3/h
2K
C
2J
C
2H
C
2G
C
2F
C
2E
C
2D
C
2C
C
4F
C
4E
C
4D
C
4C
C
4V
CS
4T
CS
4P
CS
4N
CS 4J 4H 4G 6J 6H 6G 6F8G
C
8F
C
C1
C2
C3
C4
C8
B5
B6
Hidrocarbonetos –
 
Compressores Semi-herméticos
Fluidos Naurais em Supermercados – 14
Devido à alta solubilidade dos refrigerantes HCs nos óleos lubrificantes
Os óleos minerais (MO) deverão ser utilizados em sistemas de MT e 
LT com suficiente superaquecimento
Os óleos Polialfaolifina (PAO) têm menor solubilidade, menor pressão de 
vapor e viscosidade uniforme sobre a temperatura
Obrigatórios em A/C e bombas de calor
Os óleos PAO (SHC226E) são standard para a versão “P“ dos 
compressores com HCs 
Hidrocarbonetos –
 
Óleos recomendados
Fluidos Naurais em Supermercados – 15
R290 (Modo de operação em Plana Carga)
Hidrocarbonetos –
 
Limites de aplicação
Compressores 
pistão
Fluidos Naurais em Supermercados – 16
CR 
66%
CR 
50%
CR 
33%
Hidrocarbonetos –
 
Limites de aplicação
R290 (Modo de operação em Carga Parcial)
Compressores pistão
Fluidos Naurais em Supermercados – 17
Hidrocarbonetos –
 
Limites de aplicação
R1270 (Modo de operação em Plana Carga)
Compressores 
pistão
Fluidos Naurais em Supermercados – 18
CR 
66%
CR 
50%
CR 
33%
Hidrocarbonetos –
 
Limites de aplicação
R1270 (Modo de operação em Carga Parcial)
Compressores pistão
Fluidos Naurais em Supermercados – 19
© Danish Technological Institute, Teknologiparken, DK-8000 Aarhus C, www.teknologisk.dk
Hidrocarbonetos –
 
Exemplo de aplicação (R290/CO2)
C1
Propane (-14°C)
CO2 (-32°C)
C3
K1
K..
K6
F1
F2
F3
C2
P
P
P
P
P
P
P P
P Propane (+30°C)
CO2 (-10°C)
P
Brine (-11°C)
Brine (-7°C)
Lokal Brugsen
Juelsmindevej, Odense
DTI /
Super Køl A/S
Fluidos Naurais em Supermercados – 20
© Danish Technological Institute, Teknologiparken, DK-8000 Aarhus C, www.teknologisk.dk
Compressores - R290
Compressor - CO2
Hidrocarbonetos –
 
Exemplo de aplicação (R290/CO2)
Fluidos Naurais em Supermercados – 21
Sistema com intercambiador de calor
Benefício do intercambiador de 
calor (sucção/líquido)
• Suficiente superaquecimento, 
temperatura de descarga e óleo
solubilidade do refrigerante 
reduzida
maior vida útil do compressor 
• Maior capacidade frigorífica e COP
maior entalpia de evaporação
Hidrocarbonetos –
 
Recomendações de projeto
Fluidos Naurais em Supermercados – 22
Sistemas de refrigeração comercial- supermercados
Medidas de segurança são necessárias
Sistema indireto (utilizar fluido secundário)
Sala de máquina com boa ventilação
Equipamento compacto a prova de explosão
Carga de refrigerante (HC) muito reduzida
Treinamento de todo o pessoal técnico
Hidrocarbonetos –
 
Recomendações de projeto
Fluidos Naurais em Supermercados – 23
Fluidos Naurais em Supermercados – 24
Prós
Longa tradição em sistemas de refrigeração industrial
Não destrói a Camada de Ozônio (ODP = 0) 
Não contribui para o Aquecimento Global (GWP = 0)
Substância 100% natural e de reduzido tempo de vida (menos de 14
dias)
Fonte disponível na atmosfera
Seu custo de aquisição é baixo 
Alto calor latente de evaporação (7 vezes mais que o R22 nas 
condições de 10ºC/40ºC) 
Fluxo de massa reduzido (aprox. 14% do R22) 
Baixa densidade do vapor e do líquido
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 25
Prós
Requer menores diâmetros de tubulação / bombas de refrigerante / 
dispositivos de controle
Trabalha com baixa perda de carga
Fácil separação com o óleo
Alto coeficiente de performance, especialmente em alta e média pressão
Características excelente na transferência de calor 
Ebulição intensiva devido a grande mudança de volume
Insensível com a umidade no sistema
Cheiro forte (simples monitoramento de vazamento)
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 26
Contras
Alta toxidade (25 ppm)
Explosiva dentro de concentrações de 15 a 28% em volume no ar
Temperaturas extremas de descarga / óleo devido ao expoente 
isentrópico de compressão (NH3 = 1.31 / R22 = 1.18)
Diferença de entalpia relativamente pequena na fase de vapor
Limitada compatibilidade de materiais (incluindo cobre ou liga de cobre e 
limitações com plásticos)
Insolúvel com óleos minerais e sintéticos
Alta condutibilidade elétrica (requisitos especiais são necessários para 
componentes elétricos dentro do circuito de refrigeração)
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 27
Propriedades do R717 vs. R22
 R717 R22 
Massa Molar kg/mol 17.03 86.5 
Expoente da compressão isoentrópica 1.31 1.18 
Temperatura de ebulição °C -33.33 -40.8 
Densidade do líquido kg/dm3 (40°C) 0.57 1.13 
Pressão do vapor Bar (-10/40°C) 2.90/15.55 3.55/15.3 
Temperatura crítica °C 133 96 
Pressão crítica bar 113.5 49.9 
Inflamabilidade Vol. % 15 .. 28 -- 
Toxidade AEL ppm 25 1000 
Destruição Camada de Ozônio ODP 0 0.05 
Potencial de Aquecimento Global GWP 0 1500 
 
 
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 28
 
Limites Explosão 
Refrigerante 
Pressão 
Projeto 
[bar] 
Limite 
inferior 
 [% v/v] 
Limite 
superior 
[% v/v] 
Limite 
Prático 
[kg/m3] 
GWP 
 
[100 anos] 
HFCs 28 (42) – – 0.25...0.44 1300...3300
HCs 28 1.8...2.5 8.4...11.1 0.008...0.011 3 
NH3 28 15 28 0.00035 0 
CO2 42 (…150) – – 0.07 1 
 
 válido para os refrigerantes listados na tabela "Faixa de Aplicação" 
 de acordo com a norma EN378 
 42 bar com R410A 
 42 bar com subcrítico, até 150 bar com sistemas transcríticos 
Limite Prático (EN378) representa o maior nível de concentração que uma 
pessoa poderia se expor sem apresentar efeitos nocivos à saúde.
Pressão, Classificação de Segurança e Potencial Aquecimento Global (GWP) 
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 29
Níveis de Pressão
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Os níveis de pressão do R717 são similares ao do R22
Fluidos Naurais em Supermercados – 30
c 
50
70
90
110
130
150
170
190
10 0 -10 -20 -30 -40
R134a
R404A
R22
NH3
Temperatura de evaporação [°C]
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
e 
de
sc
ar
ga
 [°
C
] Tcond. 40°C
Sup. 10 K
Ef vol. 0.75
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Comportamento da temperatura do gás de descarga do R717 vs. R22
Fluidos Naurais em Supermercados – 31
0
20
40
60
80
100
120
140
160
R22 R134a R134a
Screw +
ECO
R407C
(Dew)
R404A
R507A
R410A R290 R600a R1270 NH3* 
Screw 
NH3* 
Screw +
ECO
C
ap
ac
id
ad
e 
fr
ig
or
ífi
ca
 re
la
tiv
a 
[%
]
 to +5 °C, tc 50°C
 to -10°C, tc 45°C
 to -35°C, tc 40°C
EN 12900 / toh 20°C / *NH3 Δtoh 5 K 
Tipos compressores: HFCs & HCs vs. R22 semi-hermético pistão (parafuso)
NH3 vs. R22 parafuso aberto
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Fluidos Naurais em Supermercados – 32
0
20
40
60
80
100
120
140
160
R22 R134a R134a
Screw +
ECO
R407C
(Dew)
R404A 
R507A
R410A R290 R600a R1270 NH3* 
Screw 
NH3*
Screw +
ECO
C
O
P 
re
la
tiv
o 
[%
]
 to +5°C, tc 50°C
 to -10°C, tc 45°C
 to -35°C, tc 40°C
EN 12900 / toh 20°C / *NH3 Δtoh 5 K 
Amônia (R717) –
 
Principais Características
Tipos compressores: HFCs & HCs vs. R22 semi-hermético pistão (parafuso)
NH3 vs. R22 parafuso aberto
Fluidos Naurais em Supermercados – 33
Pistão
Amônia (R717) –
 
Compressores abertos 
Parafuso
Fluidos Naurais em Supermercados – 34
Faixa de aplicação
ÓLEO FABRICANTE REFRIGERANTE CONDENS. EVAPOR. TIPO
B100 BITZER R-22 ≤ 45 -5... -50 A
B150 SH BITZER R-22 ≤ 60 +12,5... -40 A
Capela 68 TEXACO R-717 ≤ 45 -20...+10 M
Clavus G 32 SHELL R-717 ≤ 40 -20... -40 M
Clavus G 46 SHELL R-717 ≤ 45 -10... -35 M
Clavus G 68 SHELL R-717 ≤ 50 +10...-30 M
SHC 224 Mobil R-717 ≤ 50 +10..-40 M
Clavus G 100 SHEL R-22 ≤ 45 -5...-50 M
BSE 170 BITZER R-134a
R 404A/R507A
≤ 70
≤ 52
+ 20...-20/
+7,5...-50
PE
B 320 SH BITZER R-22 ≤ 55 + 12,5...-15 A
Tipos de Óleo:
M Mineral
A Alkylbenzeno
PE Polyolester
Amônia (R717) –
 
Óleos recomendados 
Fluidos Naurais em Supermercados – 35
-50
-20
Verdampfung / Evaporation
°C
°C
V
er
flü
ss
ig
un
g 
/ C
on
de
ns
at
io
n
-40 -30 -20 -10 0 10 20
0
20
40
60
-10
10
30
50
Booster
1-stufig
1-stage
Abertos 
W2TA ... W6FA
Amônia (R717) –
 
Limites de aplicação (pistão) 
Fluidos Naurais em Supermercados – 36
Limites de operação compressores parafuso abertos com NH3 – vista geral
40
30
20
10
0
tc
-50 -40 -30 -20 -10 to0 °C 10
OSKAB
(Booster)
OSKA
60
OSNA
20
com bomba de 
óleo adicional
50
°C
-10
-20
NH3
(Δtoh < 10K)
requer
resfriamento adicional
(resfriamento do óleo) 
limites de operação
restritos no caso de 
operação em carga parcial:
Vejam no Manual
de Aplicação 
SH-500 ou no
Software de Bitzer )
Amônia (R717) –
 
Limites de aplicação (parafuso) 
Fluidos Naurais em Supermercados – 37
Compressors
Condenser
Pump
Chiller
Pump
LC
Secondary
Refrigerant
Circuit
LPR
Oil Rectifier
Rack Compacto
de Amônia com 
Óleo insolúvel
(esquema simplificado)
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Fluidos Naurais em Supermercados – 38
Compressors
Condenser
Pump
Chiller
Pump
TC
Secondary
Refrigerant
Circuit
Filter dryer
Rack Compacto
de Amônia -
Expansão seca (TXV)
(esquema simplificado)
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Fluidos Naurais em Supermercados – 39
FZ
5
6
789
23
4
1
11 ∅ 6 mm (1/4")
10
12
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Compressor aberto + separador de óleo 
primário e secundário (sistema inundado)
Fluidos Naurais em Supermercados – 40
Sistema Economiser com “Open Flash Vessel”
ECO
LC
PC
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Fluidos Naurais em Supermercados – 41
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Fluidos Naurais em Supermercados – 42
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Fluidos Naurais em Supermercados – 43
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Fluidos Naurais em Supermercados – 44
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Rack com compressores parafuso
Fluidos Naurais em Supermercados – 45
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Rack com compressores parafuso
Fluidos Naurais em Supermercados – 46
Amônia (R717) –
 
Exemplo de aplicação 
Rack com compressores parafuso (NH3)
Rack com compressores Octagon (CO2)
Supermercado com NH3 / CO2
Fluidos Naurais em Supermercados– 47
Respeitar as normas de segurança “Classe de Risco B2”
Dependendo da carga de refrigerante, necessário condições específicas 
para localização e proteção do sistema
Evitar instalações em áreas com acesso público
Tais casos requerem instalações afastadas e circuito de refrigerante 
secundário (CO2, Glycol, etc)
Amônia (R717) –
 
Recomendações de projeto
Fluidos Naurais em Supermercados – 49
Faixa de aplicação dos compressores bastante limitada (altas 
temperaturas de operação)
Tendências para taxas de pressão baixas e superaquecimento baixo
Taxas de pressão altas requerem operação com duplo estágio ou 
o uso de compressores parafuso com resfriador de óleo 
Uso de compressores do tipo aberto devido à
compatibilidade de material 
mais favorável devido às temperaturas de operação para este
projeto de compressor 
Amônia (R717) –
 
Recomendações de projeto
Fluidos Naurais em Supermercados – 50
Manutenção periódica no caso de retorno de óleo não automático
Evaporadores inundados com alta carga de refrigerante
termo sifão
bomba de circulação
tanque de baixa pressão
Necessidade de tubos de aço e soldagem de acordo com as
normas de segurança
Uso de separador de óleo devido aos 
insolubilidade dos lubrificantes 
problemas com retorno automático de óleo
Amônia (R717) –
 
Recomendações de projeto
Fluidos Naurais em Supermercados – 51
Fluidos Naurais em Supermercados – 52
Centro de Tecnologia CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 53
Objetivo do Centro de Tecnologia CO2
Desenvolver um amplo programa de capacitação e aprimoramento 
técnico da aplicação do Dióxido de Carbono (CO2). 
Abordar temas como segurança, projeto, instalação, operação e 
manutenção dos equipamentos com CO2, através de aulas práticas e 
teóricas.
Realizar comparações energéticas entre o CO2 e os refrigerantes R22 
e R404A
Fluidos Naurais em Supermercados – 54
Concluída no final de 2008, a primeira etapa do projeto do Centro de 
Tecnologia CO2 conta com:
A instalação de 03 racks de capacidades frigoríficas similares, que 
utilizam os modernos compressores semi-herméticos alternativos da 
série Octagon® montados em paralelo, aplicados em média e baixa 
temperatura de evaporação. 
Cada rack utiliza um fluido refrigerante diferente, sendo o CO2 na 
condição subcrítica (CO2/R404A), R404A e R22. 
Características dos equipamentos
Fluidos Naurais em Supermercados – 55
A segunda etapa do projeto do Centro de Tecnologia CO2 está 
prevista acontecer ainda este ano de 2009, o que incluirá :
A instalação de mais 02 racks, sendo um rack com CO2 na condição 
transcrítica e outro utilizando CO2 e Amônia (R717) na condição 
subcrítica. 
Além disso, haverá um resfriador de líquido (chiller) com R1270 
(Propileno) que será utilizado para climatizar o centro e manter constante 
a temperatura da água de condensação dos condensadores dos racks. 
Características dos equipamentos
Fluidos Naurais em Supermercados – 56
Características dos equipamentos
R22
R404A
R744 – CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 57
O Centro de Tecnologia CO2 também possui 03 câmaras frigoríficas, 
sendo 02 de média temperatura (resfriados e walk-in cooler) e 01 de 
baixa temperatura (congelados). 
Em cada câmara estão instalados os evaporadores (forçadores de ar) 
de seus respectivos racks (CO2, R404A e R22). 
Além disso, também estão instaladas 02 ilhas de congelados 
conectadas somente no rack de CO2. 
Características dos equipamentos
Fluidos Naurais em Supermercados – 58
Características dos equipamentos
R22R404A
CO2
Lay out cada câmara frigorífica
Ilhas de congeladas 
Fluidos Naurais em Supermercados – 59
Todas as condições de operação dos equipamentos frigoríficos são 
controladas e monitoradas através dos gerenciadores eletrônicos Pco’s –
Carel instalados em cada rack. 
O sistema de supervisão PlantVisorPRO - Carel de altíssima precisão 
e confiabilidade controla todo o sistema frigorífico. 
Sistema de Controle e Supervisão
Fluidos Naurais em Supermercados – 60
Sistema de Controle e Supervisão
Fluidos Naurais em Supermercados – 61
Sistema de prevenção contra alarme de alta e baixa pressão
Modo de serviço (Acionamento manual das saídas)
Variação automática de setpoint de acordo com a faixa horária
Controle de alarme via modem GSM (mensagem SMS )
Controle de inversor de frequência para sucção e descarga
Sistema de Controle e Supervisão
CONTROLADORES PCO RACK
Fluidos Naurais em Supermercados – 62
Até 6 compressores com até 3 parcializações cada
Até 12 ventiladores
2 saídas analógicas 0/10 V para inversores ( compressor / ventilador)
Máximo 18 entradas digitais para monitoramento das proteções externas
2 ou 3 sondas de pressão
CONTROLADORES PCO RACK
Sistema de Controle e Supervisão
Fluidos Naurais em Supermercados – 63
PLANTVISORPRO
Sistema de Controle e Supervisão
Fluidos Naurais em Supermercados – 64
Acesso a todos os controladores e variáveis do sistema
PC industrial 
Sistema de supervisão da instalação via RS 485 Carel ou 
MODBUS
Acesso remoto via LAN ou Internet
Envio de alarmes via fax 
Envio de alarmes via SMS
Histórico gráfico de todas as variáveis
Sistema de Controle e Supervisão
PLANTVISORPRO
Fluidos Naurais em Supermercados – 65
Opção de operação cada Rack
COMPRESSORES
Opção de operação com:
Variador de freqüência Carel
Controle de capacidade de cabeçote
A freqüência dos compressores 
OCTAGON® varia de 30 a 70Hz. 
Fluidos Naurais em Supermercados – 66
Opção de operação cada Rack
CONDENSADORES
Opção de operação com:
Condensação a ar (on/off e V.F)
Condensação a água (shell and tube)
Fluidos Naurais em Supermercados – 67
Opção de operação cada Rack
EVAPORADORES
Opção de operação com:
Válvula Expansão Termostática
Válvula Eletrônica Carel E2V 
Fluidos Naurais em Supermercados – 68
MPXPRO – VÁLVULAS DE EXPANSÃO ELETRÔNICA CAREL
Opção de operação cada Rack
Evaporador de CO2:
MT = Re-circulação líquido 
LT = Expansão Seca (Vál. Eletrônica) 
Fluidos Naurais em Supermercados – 69
E2V
Compatível com qualquer balcão ou câmara
Instalação extremamente simples e rápida
480 posições de aberturas diferentes
Vida útil superior as válvulas termostáticas normais
Ótima performance na utilização com CO2
Opção de operação cada Rack
MPXPRO – VÁLVULAS DE EXPANSÃO ELETRÔNICA CAREL
Fluidos Naurais em Supermercados – 70
MPXPRO – CARACTERÍSTICAS DO HARDWARE (I)
Monitoramento das temperaturas de ambiente e degelo
Monitoramento e controle do superaquecimento
Controle da válvula solenóide 
Rotinas do ventilador
Rotinas de degelo - tempo real
Algoritmo com PID para o controle da válvula
Opção de operação cada Rack
Fluidos Naurais em Supermercados – 71
MPXPRO – CARACTERÍSTICAS DO HARDWARE (II)
O controlador recebe as informações de temperatura e 
pressão na saída do evaporador
Calcula o superaquecimento
Comanda a abertura e fechamento de acordo com o 
superaquecimento, utilizando algoritmo de controle PID 
garante a estabilização da temperatura
Opção de operação cada Rack
Fluidos Naurais em Supermercados – 72
MPXPRO – CARACTERÍSTICAS DO HARDWARE (III)
Através de análise gráfica, é possível reduzir a 
quantidade de degelos diários
Conexão remota via internet
Envio de alarmes via fax ou sms ( através do PlantVisor)
Opção de operação cada Rack
Fluidos Naurais em Supermercados – 73
Degelo dos evaporadores
O degelo dos evaporadores de MT é do tipo natural e os de LT é com 
resistência elétrica, inclusive para os evaporadores de congelados com CO2 
(câmara e ilhas).
Evaporadores Bitzer 
(Buffalo Trident) 
Exclusivo para CO2
Válvula de Expansão manual
Fluidos Naurais em Supermercados – 74
Princípio de operação sistema CO2
Bomba CO2 Sistema R404A
Sistema CO2
Condensador R404A
Tanque de líquido CO2
Baixa Temp.
Média Temp.
Média Temp.
Trocador 
Cascata
CO2 /
R404A
Inter-
cambiador
Calor
Tanque de líquido R404A
Fluxograma 
simplificado
Fluidos Naurais em Supermercados – 75
Característicasconstrutivas compressores OCTAGON® CO2
Componentes do sistema CO2
Conjunto placa de 
válvulas otimizado 
com mínima perda 
de carga
Buchas especiais 
com revestimento 
de PTFE (todos os 
Octagon)
Válvula de 
segurança 
incorporada
Avançado sistema 
de lubrificação com 
Disco Dinâmico
Muflas integradas 
no cabeçotes 
Óleo lubrificante Bitzer BSE60K 
especialmente formulado para CO2
Motor elétrico de 
alto rendimento
Cárter com elevada 
resistência mecânica 
(25 bar LP / 40 bar HP)
Fluidos Naurais em Supermercados – 76
COMPRESSORES
Há 4 fatores principais que determinam o tamanho relativo dos compressores 
de CO2 : 
A densidade do vapor (volume específico, L/kg) do R744 é mais elevada 
do que a do R404A e R22
O R744 permite que os compressores operem com taxas menores de 
compressão
Os compressores CO2 comprimem somente até o estágio intermediário
O CO2 é mantido sub-resfriado no tanque a -10ºC
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 77
Alta densidade do vapor / volume específico = haverá mais vapor 
circulado pelo compressor
R404A
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co²
co² co²
co²
co²
co²
Quanto maior a pressão, maior será a quantidade de refrigerante comprimida 
pelos pistões!
R404A
R404A
R404A R404A
co²
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 78
Performance compressor
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Relação compressão
Ef
ic
iê
nc
ia
 v
ol
um
ét
ric
a
Relação de Compressão
P. descarga abs ÷ P. sucção abs = ? : 1
R404A -35/ 40ºC
RC = 12 : 1
R744 -35/ -10ºC
RC = 2 : 1
X 35 %
X 85 %
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 79
Gás sucçãoGás descarga
PMS
PMI
85% ( R744) 
35% ( R404A )
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 80
Os compressores CO2 comprimem somente até o estágio intermediário
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
R4
04
a
R7
44
Alto Estágio
Baixo Estágio
Simples 
Estágio
COMPARAÇÃO A -35/45°C
R404A R744 
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 81
R404A -35/ 42ºC, 0K sub-resfriamento
57% flash gas
-35/ 42ºC, Temp. líquido = -10ºC
17 % Flash gas
40% redução do flash gas
40% redução da quantidade de gás para 
comprimir, pois este trabalho é feito pelo 
sistema de HT com maior pressão de sucção.
Isto reduz o diâmetro da tubulação nas linhas 
de líquido e sucção, pois as mesmas não terão 
que transportar essa porção extra de gás!!!
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 82
Deg.C kPa. PSI
triple piont -56.57 417 60
-50 582 84
-45 732 106
-40 899 131
-35 1102 160
-30 1327 193 P. manomêtrica
-25 1582 230
-20 1869 271
-15 2190 318
-10 2548 370 P. manomêtrica
-5 2945 427
0 3384 491
5 3867 561
10 4399 638
15 4985 723
20 5625 816
25 6331 919
31.06 7281 1057 critical temp
Pressão Sucção
Pressão Descarga
Taxa Compressão = 
1,85
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 83
SEPARADORES DE ÓLEO BITZER
Separadores Centrífugos série COS:
(separador + pulmão de óleo)
Para selecionar os separadores de óleo,
precisamos saber os seguintes dados:
Capacidade frigorífica (kW)
Temperatura de evaporação (ºC)
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 84
ÓLEOS LUBRIFICANTES PARA CO2
Aplicação subcrítica: BSE60K 
Aplicação transcrítica: BSE85K
Ótima estabilidade térmica, miscível com o R7444, compatível com os
materiais do sistema.
Ambos os óleos são do tipo POLIOLÉSTER!
No futuro os compressores Bitzer serão carregado com o óleo Polioléster
BSE85K como standard e, conseqüentemente o óleo BSE60K será apenas
opcional. Estes dois óleos são completamente miscíveis.
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 85
O vapor de sucção do CO2 tem uma 
capacidade de resfriamento maior do que 
outros refrigerantes, por essa razão torna-
se difícil manter um “aquecimento”
necessário no compressor.
Intercambiador de calor
Vapor R744 = -30ºC
Linha líquido R404A = 40ºC 
(TC=45ºC)
TRANSFORMA-SE EM:
Vapor R744 = 0ºC
Linha líquido R404A = 5ºC
Componentes do sistema CO2
TEMPERATURA DO ÓLEO & CÁRTER DO COMPRESSOR CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 86
SISTEMA DE CONTROLE DE NÍVEL DE ÓLEO DO COMPRESSOR CO2
Para controlar o nível de óleo do cárter do compressor recomenda-se utilizar 
controle de nível de óleo ELETRÔNICO
TRAXOIL BITZER 
MODELO TR3
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 87
VASOS DE PRESSÃO PARA SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO COM R744 
Tanque de líquido horizontal para CO2 subcrítico Bitzer série K : 
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 88
Bomba
Q max
Q min
Sucção 
Úmida
Alimentação líquido MT e LT
Condensador 
cascata
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 89
Para os Compressores
Retorno evaporadores MT 
Para os evaporadores
Tanque de baixa 
pressão horizontal
NPSH
Anti Vortex
Recirculação de Líquido CO2 – exemplo simplificado
Controle 
Alimentação líquido
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 90
Componentes do sistema CO2
TANQUE DE LÍQUIDO
SUCÇÃO BOMBA
DESCARGA BOMBA
BOMBA CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 91
VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Nunca instalar nenhuma tubulação após a válvula de segurança, perigo de 
congelamento (gelo seco – CO2) no interior do tubo!
Deverá utilizar válvulas para gases criogênicos (CO2)
Deverá proteger o lado de alta e baixa pressão do sistema, 25 / 40 bar respec. 
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 92
Aliviar a pressão nos possíveis pontos onde poderão aprisionar o CO2
A válvula de segurança 
deverá ser montada 
“firmemente”
Não usar válvulas schrader !!!
VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 93
VÁLVULAS DE ALÍVIO
By-pass com válvula de alívio em uma válvula de bloqueio
Válvula de Retenção 
(Check valve) atuando como 
válvula de alívio para evitar o 
aprisionamento do CO2 em 
determinados pontos do 
sistema.
Válvula de Bloqueio
Linha de sucção
revestida com isolamento 
térmico.
Componentes do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 94
Sistema de monitoramento de vazamento CO2
Alarme CO2
Exaustores de Ar
Acionamento do alarme com 5.000 ppm CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 95
Vamos olhar mais de 
perto!
O que acontecerá se a 
instalação ficar fora de 
operação por um longo 
período de tempo devido à 
falta de energia elétrica / 
parada do sistema com R744 
(CO2)?
Unidade de emergência do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 96
Válvula de expansão 
eletrônica Carel do 
Estágio de Alta 
Pressão
Válvula de 
expansão eletrônica 
Carel da Unidade de 
Emergência
Trocador calor cascata CO2
Unidade de emergência do sistema CO2
Fluidos Naurais em Supermercados – 97
Rack CO2 Subcrítico (CO2 /R404A) Rack R404A Rack R22
Condição de projeto MT TC = -5ºC (CO2 – recirc. líq.)
TO = -10ºC (estágio alta)
TC = 40ºC (estágio alta)
TO = -10ºC 
TC = 40ºC
TO = -10ºC 
TC = 40ºC
Condição de projeto LT TO = -30ºC (CO2 - DX)
TC = -5ºC (CO2 ) 
TO = -30ºC 
TC = 40ºC
TO = -30ºC 
TC = 40ºC
Compressores 01 x 2KC-3.2K (CO2 )
01 x 4CC-9.2Y (R404A)
01 x 4CC-9.2Y (MT)
01 x 4TCS-8.2Y (LT)
01 x 4CC-9.2 (MT)
01 x 4TCS-8.2 (LT)
Capacidade sistema MT 21,0 kW 21,0 kW 19,82 kW
Capacidade sistema LT 9,81 kW 10,66 kW 9,9 kW
Carga de refrigerante total 32 Kg 125 Kg 115 Kg
Tubulação cobre utilizada 62 Kg 196 Kg 187 Kg
Carga de óleo total 3 litros 20 litros 18 litros 
Tipo óleo BSE60K (Polioléster) BSE32 (Polioléster) B5.2 (semi-sintético)
Potência nominal instalada dos 
Compressores de MT e LT
3 Hp (CO2 )
9 Hp (R404A)
Total = 12 Hp
9 Hp (MT)
7,5 Hp (LT)Total = 16,5 Hp
9 Hp (MT)
7,5 Hp (LT)
Total = 16,5 Hp
Potência consumida comp. MT 8,66 kW (estágio alta R404A) 8,66 kW 7,49 kW
Potência consumida comp. LT 2,26 kW (estágio baixa CO2 ) 6,72 kW 6,11 kW
Potência consumida do Rack 
10,92 kW (compressores)
0,5 kW (bomba CO2 )
Total = 11,42 kW Total = 15,38 kW Total = 13,6 kW
Eficiência Energética CO2
 
vs. R404A e R22
Fluidos Naurais em Supermercados – 98
Economia de energia (aprox. 20 a 35%) em relação ao R22 e R404A
Baixo custo do refrigerante (50 Centavos/Kg)
Baixa relação de compressão & Aumento vida útil compressores
Alta densidade do vapor & Menor superaquecimento
Redução da carga de refrigerante
Redução dos diâmetros da tubulação
Redução custo tubulação & instalação
Atóxico e não inflamável
Por que utilizar CO2
 
como fluido refrigerante?
Vantagens da utilização do CO2 como fluido refrigerante (I)
Fluidos Naurais em Supermercados – 99
Fonte disponível na natureza, 100% natural
Não destrói a Camada de Ozônio (ODP=0)
Baixo Potencial Aquecimento Global (GWP=1, referência para outros gases)
Elevada entalpia de evaporação (alto sub-resfriamento) 
Rápido “pull down” da instalação (CO2 = Criogênico)
Menor volume deslocado dos compressores CO2
Rack & instalação mais compacta & Menor número compressores
Baixo custo de manutenção
Vantagens da utilização do CO2 como fluido refrigerante (II)
Por que utilizar CO2
 
como fluido refrigerante?
Fluidos Naurais em Supermercados – 100
“Pontos Fracos CO2 ”
Necessário um nível técnico mais elevado para realização do serviço de 
instalação, manutenção e operação do sistema
Perda potencial da eficiência do sistema em caso de uma elevação na 
temperatura do estágio de alta
Aumento da pressão CO2 em caso da parada total da instalação, podendo 
provocar perda refrigerante
Necessário utilizar controles extra de segurança (válvulas segurança, 
sensores CO2, etc.)
Por que utilizar CO2
 
como fluido refrigerante?
Fluidos Naurais em Supermercados – 101
Todos os sistemas existentes com FLUIDOS NATURAIS até agora tiveram uma 
performance superior aos refrigerantes halogenados (R22, R404A, etc), principalmente 
na questão energética
Através da tecnologia atualmente disponível, a Bitzer não enxerga qualquer questão 
técnica que impeça a aplicação dos FLUIDOS NATURAIS no campo da refrigeração 
comercial para supermercados
Para que a aplicação dos FLUIDOS NATURAIS sejam viáveis, é preciso treinar 
todos os envolvidos com as questões de segurança, projeto, instalação, operação e 
manutenção do sistema
Além disso, é preciso seguir todas as normas de segurança e recomendações dos 
fabricantes para que o sistema possa ser projetado, instalado e operado de maneira 
segura e confiável com a satisfação de todos
Conclusão 
Fluidos Naurais em Supermercados – 103
Fluidos Naurais em Supermercados – 104
Perguntas ?
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	Número do slide 3
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	Limites de operação compressores parafuso abertos com NH3 – vista geral
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