Ap\u00f3s d\u00e9cadas de pol\u00edtica de abertura e esfor\u00e7os cont\u00ednuos dos fabricantes chineses de ar-condicionado (AC), a China passou a ser reconhecida como o centro da ind\u00fastria de ar-condicionado. De acordo com relat\u00f3rios, a produ\u00e7\u00e3o total de aparelhos de ar-condicionado na China em 2011 atingiu 139 milh\u00f5es de unidades, correspondendo a cerca de 80% da produ\u00e7\u00e3o global. Paralelamente, o aumento da demanda continua sendo impulsionado pela pol\u00edtica de urbaniza\u00e7\u00e3o, pelo aquecimento global, entre outros fatores.<\/p>\n
Existem, em geral, dois tipos de tubos utilizados nos aparelhos de ar-condicionado:<\/p>\n
a. Tubos para troca t\u00e9rmica, como tubos para condensadores e evaporadores;<\/p>\n
b. Tubos para aplica\u00e7\u00f5es distintas da troca t\u00e9rmica, como tubos para unidades externas e tubos de conex\u00e3o entre as unidades internas e externas.<\/p>\n
Este \u00faltimo precisa trocar calor, oferecendo, portanto, a possibilidade de substituir os tubos de cobre pelos tubos de a\u00e7o de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem (a condutividade t\u00e9rmica do a\u00e7o \u00e9 1\/8,5 da do cobre; assim, o a\u00e7o tem menor tend\u00eancia a perder calor que o cobre, proporcionando maior economia energ\u00e9tica).<\/p>\n
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 conex\u00e3o, 1,0 kg. Com base na produ\u00e7\u00e3o de 2011, o mercado corresponde a cerca de 200.000 toneladas m\u00e9tricas. Caso todos sejam substitu\u00eddos por tubos de a\u00e7o de dupla parede, trata-se de uma grande oportunidade para os fabricantes desses tubos e de uma economia substancial de recursos de cobre.<\/p>\n
O ciclo de vida dos tubos para ar-condicionado \u2014 desde a compra at\u00e9 a instala\u00e7\u00e3o \u2014 costuma ser longo. \u00c9 ainda mais prolongado no caso dos tubos para unidade interna e dos tubos de conex\u00e3o. Portanto, o efeito do envelhecimento do tubo de a\u00e7o de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem deve ser minimizado para assegurar flexibilidade e facilitar a curvatura.<\/p>\n
Um \u00edndice de encruamento (n) mais elevado significa maior alongamento dos tubos e melhor desempenho na conforma\u00e7\u00e3o a frio. Por outro lado, um encruamento r\u00e1pido torna mais dif\u00edcil a curvatura e a alargamento (flaring). Assim, os tubos Bundy para ar-condicionado exigem um \u00edndice de encruamento moderadamente mais baixo, garantindo alongamento aceit\u00e1vel.<\/p>\n
a. A resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o n\u00e3o representa um problema: \u00e9 de no m\u00ednimo 290\u202fMPa para os tubos de a\u00e7o, enquanto para os tubos de cobre \u00e9 de no m\u00ednimo 270\u202fMPa.<\/p>\n
b. A resist\u00eancia ao escoamento do tubo de a\u00e7o \u00e9 de no m\u00ednimo 180\u202fMPa, por\u00e9m a ind\u00fastria de ar-condicionado prefere uma resist\u00eancia ao escoamento mais baixa para facilitar a conforma\u00e7\u00e3o dos tubos, idealmente abaixo de 140\u202fMPa.<\/p>\n
c. Alongamento: exige-se 25\u202f% para os tubos de a\u00e7o, enquanto a ind\u00fastria de ar-condicionado exige no m\u00ednimo 38\u202f% e, preferencialmente, 40\u202f%.<\/p>\n
De acordo com os requisitos de desempenho mec\u00e2nico, o a\u00e7o com teor ultra baixo de carbono (carbono inferior a 0,004%) atingiria os objetivos. A composi\u00e7\u00e3o original de carbono do tubo de a\u00e7o de dupla parede \u00e9 de 0,02% a 0,08%.<\/p>\n
As normas originais para os tubos de a\u00e7o definem um di\u00e2metro de molde de curvatura igual a 3 vezes o di\u00e2metro do tubo, para tubos com di\u00e2metro at\u00e9 8 mm. Para tubos com di\u00e2metro superior a 8 mm, esse valor \u00e9 de 6 vezes o di\u00e2metro. No entanto, a curvatura dos tubos em aplica\u00e7\u00f5es de ar-condicionado ocorre, na maioria dos casos, com raio menor que 3 vezes o di\u00e2metro do tubo.<\/p>\n
A deforma\u00e7\u00e3o permitida para os tubos de cobre usados em ar-condicionado normalmente deve estar na faixa de 1,15 a 1,23. (A raz\u00e3o de deforma\u00e7\u00e3o \u00e9 definida como a rela\u00e7\u00e3o entre o eixo maior e o eixo menor da se\u00e7\u00e3o el\u00edptica resultante da curvatura do tubo.)<\/p>\n
a. Teste NSS<\/p>\n
Muitos tubos s\u00e3o expostos \u00e0 atmosfera externa e a todas as condi\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas, sendo muito comum a condensa\u00e7\u00e3o de \u00e1gua na superf\u00edcie externa dos tubos. Geralmente, exige-se no m\u00ednimo 500 horas para tubos utilizados em ar-condicionado (AC). Alguns fabricantes exigem at\u00e9 1000 horas.<\/p>\n
b. Efeito da soldagem<\/p>\n
Os tubos s\u00e3o, \u00e0s vezes, unidos por soldagem. A temperatura de soldagem \u00e9 superior a 800\u202f\u2103, e a temperatura das chamas \u00e9 ainda mais elevada. O acabamento externo dos tubos n\u00e3o deve fundir nem sofrer comprometimento.<\/p>\n
c. Alongamento<\/p>\n
Os tubos devem ser revestidos com camadas protetoras contra corros\u00e3o, as quais n\u00e3o devem falhar ap\u00f3s os tubos serem dobrados, alargados (flared) ou contra\u00eddos.<\/p>\n
d. Soldabilidade<\/p>\n
A superf\u00edcie externa deve permitir soldagem com tubos de cobre. Esse requisito limita os tipos de acabamento externo e aumenta a dificuldade da soldagem.<\/p>\n
O res\u00edduo presente nos tubos de a\u00e7o brasados \u00e9 de 160 mg\/m\u00b2, enquanto os requisitos para ar-condicionado variam entre 25 e 38 mg\/m\u00b2.<\/p>\n
Os tubos de cobre para ar-condicionado s\u00e3o soldados manualmente. A qualidade da solda depende da experi\u00eancia e habilidade dos operadores, havendo alta probabilidade de solda fria, uma vez que a soldagem manual n\u00e3o permite controle preciso de temperatura e tempo de soldagem. O efeito da soldagem sobre o acabamento superficial tamb\u00e9m pode se tornar um problema significativo na substitui\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Realizamos estudos e experimentos. Amostras foram testadas em ar-condicionado e elaborado um relat\u00f3rio com mais de 40 p\u00e1ginas. Ap\u00f3s testes reais com produtos, obtivemos reconhecimento de importantes fabricantes de ar-condicionado e aguardamos com expectativa a pr\u00f3xima etapa: aplica\u00e7\u00e3o em pequena escala.<\/p>\n
Com base na discuss\u00e3o acima, conclu\u00edmos que h\u00e1 alta viabilidade t\u00e9cnica para substituir os tubos de cobre pelos tubos de a\u00e7o de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem. Contudo, existem obst\u00e1culos tecnol\u00f3gicos a serem superados, representando um desafio para toda a ind\u00fastria.<\/p>\n
Ao mesmo tempo, a ind\u00fastria de ar-condicionado exige um per\u00edodo mais longo para verificar e aceitar novas tecnologias. Substituir os tubos de cobre pelos tubos de a\u00e7o de dupla parede com revestimento de cobre por brasagem ainda representa um longo caminho a percorrer.<\/p>\n