# Fluido refrigerante

Um fluido refrigerante, gás refrigerante ou simplesmente um refrigerante é um produto químico usado em um ciclo térmico em sistemas de refrigeração e climatização que reversivelmente passa por uma mudança de fase de líquido a gás, absorvendo calor e resfriando ambientes. Tradicionalmente, fluorocarbonos, especialmente clorofluorocarbonetos (os "CFC's") foram usados como refrigerantes devido a suas características ideais como a flamabilidade e toxicidade zero, mas foram abandonados conforme determinação do Protocolo de Montreal devido aos seus efeitos na depleção de ozônio. Para substituir os CFC's, novos tipos de refrigerantes foram criados: os HCFCs (hidroclorofluorcarbonos) e os HFCs (hidrofluorcarbonos). Outros refrigerantes são amônia, dióxido de enxofre, dióxido de carbono, e hidrocarbonetos não halogenados tais como o metano.

## Características

Nenhum fluido refrigerante consegue reunir todas as características desejáveis, por isso, um bom refrigerante é aquele que consegue atender o maior número de propriedades, levando em conta a finalidade desse fluido. Devido às diferenças nas aplicações, um refrigerante utilizado em um determinado tipo de refrigeração, pode não ser bom o suficiente para outro fim. Algumas das características ideais são:
* O intervalo de pressão correspondente às temperaturas no evaporador e no condensador deveria ser pequeno, a fim de reduzir o trabalho de compressão. A pressão do vapor dever ser baixa para reduzir o custo do condensador, sendo, porém, superior à pressão atmosférica, para que o ar não possa vazar para o interior do evaporador;
* O calor latente de vaporização deve ser grande a fim de que o fluxo (em massa) do refrigerante possa ser baixo. Analogamente, um baixo calor específico na fase líquida reduz o grau de vaporização no processo de estrangulamento na fase líquida e resulta de mais calor do evaporador. Consequentemente, tem lugar uma redução de fluxo;
* As características do refrigerante devem ser tais que sejam possíveis taxas elevadas de transferência de calor e temperaturas cômodas. Característica especialmente desejável consiste em ponto crítico bastante acima da temperatura elevada encontrada na operação, para que o refrigerante, ao entrar no condensador, esteja próximo da região de duas fases. Desta forma, podem ser exploradas maiores taxas de transferência de calor isotérmico, com maior tendência à irreversibilidade;
* O refrigerante deve ser quimicamente estável, ou seja, não deve alterar suas propriedades apesar das várias mudanças de fase no ciclo de refrigeração.
* O refrigerante deve ser de baixo custo, inerte, não tóxico, não corrosivo, não inflamável, inodoro e não deve congelar às temperaturas mais baixas do processo.
* Deve ser miscível com óleo lubrificante, facilitando a lubrificação das partes do sistema.
* Em caso de vazamento (que deve ser facilmente identificado), não pode prejudicar a camada de ozônio e contribuir para o aquecimento global.

## Tipos de Refrigerantes

Os refrigerantes mais usados na indústria são classificados nos seguintes grupos:
* Hidrocarbonetos halogenados: são hidrocarbonetos que contém Cl, F e Br. Exemplo: CCl3F - Tricloromonofluormetano, R-11 (CFC-11).
* Hidrocarbonetos puros: exemplo: CH4 - Metano, R-50 (HC-50), CH3CH3 - Etano, R-170 (HC-170). São utilizados principalmente em indústrias de petróleo e petroquímica.
* Compostos inorgânicos: como a amônia (usada em pistas de patinação e sistemas de armazenamento de frio) e o dióxido de carbono.
* Misturas azeotrópicas: mistura de refrigerantes que não podem ser separados por destilação, ou seja, quando evaporam, condensam como se fossem uma só substância com propriedades diferentes das dos seus constituintes.
* Misturas não azeotrópicas: refrigerantes que formam uma mistura binária.
Os hidrocarbonetos, a amônia, CO2, água e ar são chamados "refrigerantes naturais" e são considerados uma solução segura e econômica em determinadas aplicações.
Ao substituir um CFC por outro tipo de refrigerante, dependendo do tipo da máquina pode ser necessário substituir também o lubrificante e algumas peças podem não ser compatíveis.

## Alguns refrigerantes

* R-410A, vendido sob as marcas registradas RLX, Puron, Genetron R410A, e AZ-20, é uma mistura azeotrópica de difluorometano (CH$_2$F$_2$, chamado R-32) e pentafluoroetano (CHF$_2$CF$_3$, chamado R-125), que é utilizada como um fluido refrigerante nas aplicações de ar condicionado.
* R-11 (TRICLOROMONOFLUORMETANO): CFC amplamente utilizado em sistemas de ar condicionado, porém, é um refrigerante com grande potencial de destruição da camada de ozônio, por isso está sendo substituído pelo R-123.
* R-12 (DICLORODIFLUORMETANO): usado desde grandes sistemas de refrigeração até refrigeradores caseiros, mas também é um potencial destruidor da camada de ozônio.
* R-134a (1,1,1,2-Tetrafluoroetano): é o substituto do R-12 em muitas das suas aplicações, pois tem potencial nulo de destruição do ozônio e é não inflamável e não explosivo.
* R-22 (MONOCLORODIFLUORMETANO): usado em refrigeração de ar residencial e também comercial (fábricas de produtos alimentícios congelados). Também deverá ser substituído conforme o Protocolo de Montreal.
* R-717 (AMÔNIA): usada em cervejarias. Tem baixo custo, baixo calor específico e alto calor latente de vaporização, mas devido a sua toxicidade e inflamabilidade tem suas aplicações limitadas.
* R-718 (ÁGUA): a água reúne várias propriedades adequadas para um refrigerante, porém, tem sua temperatura mínima de 0ºC. Para obtermos água suficientemente fria para utilizar em refrigeradores, teríamos que operar em baixíssimas pressões, o que se torna muito difícil dependendo da máquina utilizada.

## Nomenclatura

Os refrigerantes são nomeados de acordo com as normas da ASHRAE:
*O primeiro algarismo da direita para a esquerda indica o número de átomos de flúor na molécula;
*O segundo algarismo indica o número de átomos de hidrogênio mais 1;
*O terceiro algarismo indica o número de átomos de carbono menos 1;
*O quarto algarismo a é utilizado para designar compostos derivados de hidrocarbonetos não saturados.
*O primeiro algarismo nulo a partir da esquerda não é escrito, por convenção.
Exemplo: o R12 tem composição CCl2F2. Como ele tem apenas um átomo de carbono, o terceiro algarismo é nulo. Pela nomenclatura, o R12 tem 2 átomos de flúor e nenhum de hidrogênio, o que confere com sua composição química.