1. Futuro do Ar Condicionado
Após décadas de política de abertura e esforços contínuos dos fabricantes chineses de ar-condicionado (AC), a China passou a ser reconhecida como o centro da indústria de ar-condicionado. De acordo com relatórios, a produção total de aparelhos de ar-condicionado na China em 2011 atingiu 139 milhões de unidades, correspondendo a cerca de 80% da produção global. Paralelamente, o aumento da demanda continua sendo impulsionado pela política de urbanização, pelo aquecimento global, entre outros fatores.
Existem, em geral, dois tipos de tubos utilizados nos aparelhos de ar-condicionado:
a. Tubos para troca térmica, como tubos para condensadores e evaporadores;
b. Tubos para aplicações distintas da troca térmica, como tubos para unidades externas e tubos de conexão entre as unidades internas e externas.
Este último precisa trocar calor, oferecendo, portanto, a possibilidade de substituir os tubos de cobre pelos tubos de aço de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem (a condutividade térmica do aço é 1/8,5 da do cobre; assim, o aço tem menor tendência a perder calor que o cobre, proporcionando maior economia energética).
Estimando-se de forma aproximada, cada unidade de ar-condicionado requer 1,5 kg de tubos de cobre. A unidade externa consome 0,5 kg e os tubos de conexão, 1,0 kg. Com base na produção de 2011, o mercado corresponde a cerca de 200.000 toneladas métricas. Caso todos sejam substituídos por tubos de aço de dupla parede, trata-se de uma grande oportunidade para os fabricantes desses tubos e de uma economia substancial de recursos de cobre.
2. Características dos tubos Bundy para ar condicionado
A. Efeito do envelhecimento
O ciclo de vida dos tubos para ar-condicionado — desde a compra até a instalação — costuma ser longo. É ainda mais prolongado no caso dos tubos para unidade interna e dos tubos de conexão. Portanto, o efeito do envelhecimento do tubo de aço de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem deve ser minimizado para assegurar flexibilidade e facilitar a curvatura.
B. Efeito de Endurecimento
Um índice de encruamento (n) mais elevado significa maior alongamento dos tubos e melhor desempenho na conformação a frio. Por outro lado, um encruamento rápido torna mais difícil a curvatura e a alargamento (flaring). Assim, os tubos Bundy para ar-condicionado exigem um índice de encruamento moderadamente mais baixo, garantindo alongamento aceitável.
C. Desempenho Mecânico
a. A resistência à tração não representa um problema: é de no mínimo 290 MPa para os tubos de aço, enquanto para os tubos de cobre é de no mínimo 270 MPa.
b. A resistência ao escoamento do tubo de aço é de no mínimo 180 MPa, porém a indústria de ar-condicionado prefere uma resistência ao escoamento mais baixa para facilitar a conformação dos tubos, idealmente abaixo de 140 MPa.
c. Alongamento: exige-se 25 % para os tubos de aço, enquanto a indústria de ar-condicionado exige no mínimo 38 % e, preferencialmente, 40 %.
D. Composição química
De acordo com os requisitos de desempenho mecânico, o aço com teor ultra baixo de carbono (carbono inferior a 0,004%) atingiria os objetivos. A composição original de carbono do tubo de aço de dupla parede é de 0,02% a 0,08%.
E. Ensaio de Dobramento
As normas originais para os tubos de aço definem um diâmetro de molde de curvatura igual a 3 vezes o diâmetro do tubo, para tubos com diâmetro até 8 mm. Para tubos com diâmetro superior a 8 mm, esse valor é de 6 vezes o diâmetro. No entanto, a curvatura dos tubos em aplicações de ar-condicionado ocorre, na maioria dos casos, com raio menor que 3 vezes o diâmetro do tubo.
F. Razão de Deformação
A deformação permitida para os tubos de cobre usados em ar-condicionado normalmente deve estar na faixa de 1,15 a 1,23. (A razão de deformação é definida como a relação entre o eixo maior e o eixo menor da seção elíptica resultante da curvatura do tubo.)
G. Proteção contra Corrosão
a. Teste NSS
Muitos tubos são expostos à atmosfera externa e a todas as condições climáticas, sendo muito comum a condensação de água na superfície externa dos tubos. Geralmente, exige-se no mínimo 500 horas para tubos utilizados em ar-condicionado (AC). Alguns fabricantes exigem até 1000 horas.
b. Efeito da soldagem
Os tubos são, às vezes, unidos por soldagem. A temperatura de soldagem é superior a 800 ℃, e a temperatura das chamas é ainda mais elevada. O acabamento externo dos tubos não deve fundir nem sofrer comprometimento.
c. Alongamento
Os tubos devem ser revestidos com camadas protetoras contra corrosão, as quais não devem falhar após os tubos serem dobrados, alargados (flared) ou contraídos.
d. Soldabilidade
A superfície externa deve permitir soldagem com tubos de cobre. Esse requisito limita os tipos de acabamento externo e aumenta a dificuldade da soldagem.
H. Limpeza interna
O resíduo presente nos tubos de aço brasados é de 160 mg/m², enquanto os requisitos para ar-condicionado variam entre 25 e 38 mg/m².
3. Conclusão
Os tubos de cobre para ar-condicionado são soldados manualmente. A qualidade da solda depende da experiência e habilidade dos operadores, havendo alta probabilidade de solda fria, uma vez que a soldagem manual não permite controle preciso de temperatura e tempo de soldagem. O efeito da soldagem sobre o acabamento superficial também pode se tornar um problema significativo na substituição.
Realizamos estudos e experimentos. Amostras foram testadas em ar-condicionado e elaborado um relatório com mais de 40 páginas. Após testes reais com produtos, obtivemos reconhecimento de importantes fabricantes de ar-condicionado e aguardamos com expectativa a próxima etapa: aplicação em pequena escala.
Com base na discussão acima, concluímos que há alta viabilidade técnica para substituir os tubos de cobre pelos tubos de aço de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem. Contudo, existem obstáculos tecnológicos a serem superados, representando um desafio para toda a indústria.
Ao mesmo tempo, a indústria de ar-condicionado exige um período mais longo para verificar e aceitar novas tecnologias. Substituir os tubos de cobre pelos tubos de aço de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem ainda representa um longo caminho a percorrer.
