El desarrollo de la industria de la refrigeración y los requisitos medioambientales han hecho que refrigerantes naturales como el amoníaco cobren importancia. En este artículo, analizamos las características del amoníaco, los principios de salud y seguridad, y presentamos el uso práctico del amoníaco en instalaciones de refrigeración por amoníaco por parte de nuestro cliente de muchos años y proveedor clave en la industria de la refrigeración por amoníaco: GEA Refrigeration Poland Ltd.
El amoníaco se forma por la síntesis de nitrógeno e hidrógeno. Este compuesto químico inorgánico se forma en la naturaleza como producto de la putrefacción de sustancias proteicas. En la industria, se obtiene por el método Haber-Bosch mediante la síntesis de nitrógeno e hidrógeno en catalizadores de hierro.
El amoníaco está formado por una molécula de nitrógeno y tres de hidrógeno.
gas incoloro
reacción fuertemente alcalina
tiene un olor peculiar y penetrante
fácilmente soluble en agua
inflamable, arde con una llama amarilla característica
químicamente activo
punto de ebullición -33,4°C
reacciona químicamente con ácidos, forma sales de amonio y con metales químicamente activos - amidas
más ligero que el aire, se acumula en la parte superior de las habitaciones
El uso del amoníaco es muy amplio, lo utilizan muchas industrias. La primera asociación son los fertilizantes artificiales, pero no es la única industria en la que se utiliza. También se utiliza en la producción de explosivos o tejidos sintéticos. Además, sus propiedades termodinámicas favorables permiten utilizar el amoníaco como refrigerante para sistemas de refrigeración, por ejemplo en la industria alimentaria y de bebidas.
El amoniaco anhidro de grado refrigerante se utiliza como refrigerante por sus propiedades:
Alta eficiencia energética: El amoníaco es un refrigerante muy eficiente desde el punto de vista energético. Por ejemplo, 1 kg de amoniaco es capaz de absorber 1347 kJ en el proceso de evaporación, cuando 1 kg de freón R22 absorbe sólo 222 kJ.
Medio ambiente: El amoníaco tiene el menor impacto sobre la destrucción de la capa de ozono y el medio ambiente de todos los refrigerantes conocidos hasta la fecha. Esto permite confiar en que las instalaciones que utilicen amoníaco no estarán sujetas a las restricciones a las que están sometidos los refrigerantes sintéticos.
Precio del amoníaco: El precio de un kilogramo de amoníaco es mucho más bajo que el de un kilogramo de refrigerante químico (freón): aproximadamente cien veces la diferencia de precio. Además, el amoníaco en fase líquida (refrigerante líquido) tiene una densidad mucho menor que los refrigerantes químicos.
Menor diámetro de las tuberías: El amoníaco requiere tuberías de descarga y aspiración de menor diámetro que los refrigerantes químicos.
Transferencia de calor: Esta es una de las ventajas más importantes del amoníaco. El amoníaco tiene una transferencia de energía térmica mucho mayor en comparación con los agentes químicos. Esto hace que los intercambiadores de calor de amoníaco tengan una superficie de transferencia de calor mucho menor que los intercambiadores de calor para refrigerantes químicos.
De acuerdo con el Reglamento 517/2014 de la UE sobre los denominados gases fluorados, han cambiado los umbrales que determinan la frecuencia de inspección de los equipos de refrigeración. En este reglamento, el volumen de llenado se determina utilizando CO2 equivalente y se define de la siguiente manera:
De 5 a 50 toneladas de CO2 equivalente: al menos una vez cada 12 meses, o al menos una vez cada 24 meses si tienen instalado un sistema de detección de fugas. La excepción son los equipos herméticamente sellados que contengan gases fluorados en una cantidad inferior a 10 toneladas de CO2 equivalente: si están etiquetados como herméticamente sellados, no están sujetos a controles de fugas;
de 50 a 500 toneladas equivalentes de CO2: al menos una vez cada 6 meses, o al menos una vez cada 12 meses si tienen instalado un sistema de detección de fugas;
más de 500 toneladas equivalentes de CO2: al menos una vez cada tres meses, o al menos una vez cada seis meses si tienen instalado un sistema de detección de fugas.
La normativa obligatoria sobre gases fluorados prohíbe el uso del refrigerante R22 desde el 1 de enero de 2015. Para 2018, la industria también estaba obligada a reducir la cantidad total de gases fluorados consumidos en un 37%. El objetivo para 2030 es reducir el nivel de producción de gases fluorados al 21% del valor de 2015, como objetivo límite de emisión.
El refrigerante R404A ya está prohibido desde 2020. Además de todo este endurecimiento, habrá requisitos adicionales para los sistemas de control de fugas y regímenes de inspección más estrictos para las instalaciones. Resulta económicamente injustificable invertir en sistemas de refrigeración basados en gases fluorados, sobre todo porque aún no se conocen todas las normativas. Para las instalaciones de refrigeración industrial, el sistema de refrigeración basado en amoníaco sigue siendo la única alternativa sensata.
El funcionamiento de los sistemas de refrigeración por amoníaco es bastante sencillo. El amoníaco líquido pasa del depósito al separador. Allí se somete a los procesos de aglomeración y deshermetización. En el siguiente paso, el refrigerante de amoníaco pasa por un regulador donde se mezcla con el amoníaco gaseoso caliente y reduce su temperatura. Absorbe el calor del agua, que fluye por el evaporador y se transforma en estado gaseoso. El ciclo de refrigeración se repite, manteniendo el proceso de enfriamiento.
B - lugar de detección de fugas de amoníaco
Esquema de un sistema típico de refrigeración por amoníaco
La seguridad de las instalaciones de refrigeración de amoníaco no es sólo la protección eficaz de las instalaciones industriales, sino, sobre todo, la protección de la salud y la vida humanas.
En este artículo presentaremos los requisitos para la seguridad de la propia instalación tecnológica. Para garantizar el correcto funcionamiento y operación de la instalación, es necesario mantener el Diario de Operación de la Instalación. Las anotaciones correctas en el diario deben incluir, entre otras cosas
la fecha en la que se llevaron a cabo los trabajos de mantenimiento/reparación, incluidas las actividades de mantenimiento para garantizar la correcta detección de NH3 en el lado secundario de la instalación
una descripción detallada de los trabajos realizados
datos de las personas que realizan las actividades
datos y nombre de la empresa que realiza las actividades de mantenimiento/reparación
Los requisitos detallados de las disposiciones mencionadas se especifican en la norma PN-EN-378-4.
La información pertinente sobre el amoníaco también figura en Ordenanza del Ministerio de Trabajo y Política Social de 29 de noviembre de 2002 sobre las concentraciones e intensidades máximas admisibles de factores nocivos para la salud en el lugar de trabajo (Dz.U.2002.217.1833).
Una limitación en el uso del R717 es el efecto sobre los metales. Mientras que el amoniaco anhidro y sus soluciones acuosas no tienen ningún efecto sobre el hierro y sus aleaciones, el amoniaco empapado reacciona con el zinc, el cobre y sus aleaciones. Esto es especialmente importante en el diseño de circuitos secundarios de refrigeración. Por eso utilizamos la detección de amoníaco en el circuito secundario en soluciones a base de amoníaco.
Condiciones de funcionamiento del sensor
Queremos mostrarle la experiencia de la larga cooperación de JUMO Sp. z o.o. con un proveedor clave en la industria de la refrigeración por amoníaco – GEA Refrigeration Poland Sp. z o.o.
Sistema de detección JUMO en la planta de refrigeración de amoníaco de GEA Refrigeration Poland Ltd.
En la barra metálica se ve un transmisor de valor de amoníaco JUMO AQUIS 500 pH, y en la tubería del accesorio, un detector de amoníaco JUMO.
El mantenimiento del detector de amoníaco es una operación relativamente sencilla, pero se recomienda que lo realice un centro de servicio autorizado o personas formadas para ello. Es una buena práctica realizar el mantenimiento del detector en cada inspección semestral de la planta. El sensor de amoníaco se puede utilizar en el rango de temperatura de - 8 ... + 30 ℃. También hay soluciones para temperaturas en el rango: -55 ... +30 ℃. El sensor de amoníaco debe instalarse en un sistema no presurizado, como un by-pass cuando se utilizan accesorios convencionales. Para instalaciones más exigentes, se utilizan racores autosellantes con doble cámara que permiten instalar el detector en un sistema presurizado de 2 ... 3 bar (máx. 6 bar). Esta es la práctica recomendada.
Electrodo de detección de fugas de amoníaco
El racor permite retirar el detector de amoníaco del sistema sin interrumpir el funcionamiento del mismo, y protege el sensor de daños por presión. El propio medio debe estar limpio, sin sólidos, aceites, etc. Si es necesario, deben utilizarse filtros.
Accesorios para el sensor de amoníaco
Con la popularización actual de la tecnología del amoníaco y los beneficios y retos que conlleva su uso, la utilización del amoníaco para la refrigeración parece ser la solución más económica. Es importante tener en cuenta los requisitos de funcionamiento de este tipo de sistemas, incluido su lado secundario. Un descuido en el lado secundario puede acarrear grandes pérdidas económicas y tiempos de inactividad de toda la planta. Para garantizar muchos años de funcionamiento seguro y óptimo de la instalación, recuerde realizar el mantenimiento del congelador de amoníaco con regularidad.
