Relatórios da administração nacional da aeronáutica e espaço (national aeronautics and space administration – nasa) e da administração oceânica e atmosférica nacional (national oceanic and atmospheric administration – noaa) indicam um aumento constante da temperatura média da superfície da terra, reforçando o consenso de que a principal causa do aquecimento global é antropogênica. por essa razão, vários fabricantes de sistemas de refrigeração têm buscado soluções de projeto que protejam o meio ambiente sem aumento de custo. como alternativa pode-se citar os fluidos refrigerantes naturais, dentre os quais se destaca o co2 por não ser tóxico e inflamável e possuir um baixo potencial de aquecimento global (global warming potential – gwp). no entanto, tal refrigerante exige modificações no ciclo de refrigeração, como forma de evitar perdas de performance. o foco deste trabalho reside no estudo sobre a utilização de compressores de duplo estágio e de capacidade variável em sistemas de co2 para o setor de refrigeração comercial leve. para tanto, adaptou-se um aparato experimental já existente, instalando um compressor rotativo de duplo estágio e de velocidade variável com resfriamento entre estágios. nos testes com trocador de calor interno (internal heat exchanger – ihx), observou-se que existe um superaquecimento mínimo, dependente da efetividade do trocador de calor interno, abaixo do qual a operação do sistema torna-se instável. ao controlar o superaquecimento através de uma válvula de expansão, observou-se que o trocador de calor interno eleva o coeficiente de performance (cop) em 12,9%, 16,0% e 17,2%, respectivamente, nas frequências de 45, 60 e 75 hz, em relação ao ciclo sem trocador de calor interno. uma outra solução explorada para evitar os problemas de instabilidade foi manter um dispositivo de expansão fixo, dimensionado para a frequência de 45 hz. observou-se, no entanto, que essa solução reduz o cop em até 15,5% em frequências mais elevadas quando comparado à arquitetura sem trocador de calor interno. explorou-se também um ciclo com trocador de calor interno, controle de pressão de descarga e separador de líquido com injeção de vapor saturado entre os estágios de compressão. essa arquitetura de ciclo proporcionou um aumento do cop, quando comparado ao ciclo de referência de 15,5%, 18,4%, e 18,1% nas frequências de 45, 60 e 75 hz, respectivamente. deve-se ressaltar, no entanto, que essa solução aumenta consideravelmente os custos e a complexidade do sistema.