Los sistemas de refrigeración artificial mantienen la industria en funcionamiento, y muchos de estos sistemas utilizan amoníaco anhidro como refrigerante. ¿Cómo funcionan estos sistemas? ¿Cuáles son los peligros de la refrigeración con amoníaco y qué se puede hacer para mantener la seguridad de los trabajadores?
Refigeración con amoníaco 101
Los sistemas de refrigeración utilizan la física básica para trasladar la energía térmica de una zona a otra, dejando la primera zona más fría de lo que estaba antes. El frigorífico de tu cocina hace esto para evitar que la leche se estropee. Las pistas de hockey sobre hielo cubiertas y las secciones de congelación de los supermercados utilizan el mismo proceso a mayor escala. Las instalaciones industriales masivas, como las refinerías petroquímicas y las plantas de procesamiento de alimentos, dependen de sistemas de refrigeración a gran escala para sus operaciones diarias.
El tipo más común de sistema de refrigeración es un refrigerador de compresión de vapor. Este método utiliza un fluido llamado refrigerante como medio para mover el calor. La mayoría de las veces, el refrigerante es un vapor. En un punto del sistema, se comprime para convertirse en líquido; más tarde, se permite que se expanda y se vaporice de nuevo. El proceso se repite en un ciclo. Cada vez que el refrigerante se vaporiza, absorbe energía calorífica de su entorno, y cada vez que se condensa, libera ese calor a su nueva ubicación.
Las propiedades físicas del refrigerante determinan los rangos de presión y temperatura del sistema, junto con el ritmo de los ciclos necesarios para un efecto de refrigeración determinado. A su vez, estos detalles determinan la eficiencia del sistema de refrigeración en su conjunto. La elección del refrigerante es importante, y para ello se han creado muchos materiales sintéticos. En el siglo XX se desarrollaron y utilizaron ampliamente muchos clorofluorocarbonos (CFC), como el Freón-12, hasta que se descubrió su impacto destructivo en el medio ambiente.
¿Por qué la refrigeración con amoníaco?
En sistemas de refrigeración muy grandes, como los de las instalaciones de procesamiento de alimentos, el amoníaco es una opción común de refrigerante. Hay tres razones principales para elegir el amoníaco como refrigerante:
- Las propiedades físicas del amoníaco lo hacen eficaz y eficiente para los sistemas de gran tamaño.
- Se descompone rápidamente en el medio ambiente, minimizando el posible impacto ambiental.
- Cualquier derrame o fuga accidental puede identificarse rápidamente, debido al fuerte olor del amoníaco.
Según el Instituto Internacional de Refrigeración con Amoníaco (IIAR), el amoníaco es entre un 3 y un 10% más eficiente termodinámicamente que los refrigerantes de la competencia. Esto permite que un sistema de refrigeración basado en el amoníaco consiga el mismo efecto de refrigeración utilizando menos energía. Como resultado, cuando la refrigeración con amoníaco es apropiada, puede ofrecer menores costes de funcionamiento a largo plazo.
El amoníaco se descompone en el medio ambiente muy rápidamente (durando menos de una semana en el aire). A diferencia de los refrigerantes sintéticos como los CFC, no daña la capa de ozono. La mayor parte del potencial de daño del amoníaco depende de que haya demasiada cantidad en un lugar, no de que se filtre y se disperse en el medio ambiente. De hecho, el amoníaco se rocía a menudo en los campos como fertilizante en la agricultura industrial.
Por último, la mayoría de la gente notará el olor penetrante del amoníaco cuando sólo tiene unas 20 partes por millón (ppm) en el aire. Mientras que algunos refrigerantes no tienen un olor perceptible, lo que permite que las pequeñas fugas pasen desapercibidas, ese no es el caso del amoníaco. Incluso una pequeña cantidad en el aire será evidente. Y lo que es más importante, la concentración detectable es mucho menor que la que puede causar un daño inmediato.
Peligros de la refrigeración con amoníaco
Debido a que las propiedades del amoníaco son las más adecuadas para los grandes sistemas de refrigeración, es probable que haya una gran cantidad de amoníaco en cualquier sistema que lo utilice. Cualquier agua en el sistema se congelaría y obstruiría las tuberías, por lo que los sistemas de refrigeración con amoníaco deben utilizar amoníaco anhidro (sin agua ni otras impurezas). La física de la refrigeración por compresión de vapor requiere que el sistema utilice una presión suficiente para comprimir el gas y convertirlo en líquido. En conjunto, esto significa que el sistema de refrigeración utiliza una gran cantidad de amoníaco puro a alta presión.
Como resultado, cualquier sistema de refrigeración basado en amoníaco va a presentar un riesgo de exposición accidental a altas concentraciones de amoníaco. Ese tipo de accidente podría causar graves daños a la salud humana.
La OSHA considera que el amoníaco anhidro es «inmediatamente peligroso para la vida y la salud» a una concentración de 300 partes por millón (ppm), o el 0,03%. El amoníaco es corrosivo para la piel, los ojos y los pulmones, e incluso una breve exposición puede provocar graves quemaduras químicas. Los casos extremos pueden incluso matar a la víctima. En un accidente ocurrido en 2006 en una instalación de procesamiento de alimentos, un accesorio de tubería se rompió durante el mantenimiento y roció a los trabajadores cercanos a corta distancia. Un trabajador murió y otro fue hospitalizado. Lea más información sobre seguridad y salud del amoníaco en la OSHA.
Prevención de una fuga de amoníaco
La OSHA recomienda, entre otros pasos, realizar un análisis de riesgos del proceso (PHA) cuando haya refrigeración por amoníaco en un lugar de trabajo. Un PHA consiste en una revisión cuidadosa de los problemas potenciales -como una fuga de amoníaco- y de las medidas que deben tomarse para evitar ese resultado. La realización de este análisis puede sensibilizar a los empleados, promover una actitud consciente sobre la seguridad y generar un enfoque proactivo para la evaluación de peligros y riesgos.
Los requisitos para las PHA se pueden encontrar en 29 CFR 1910.119, la norma de la OSHA para la gestión de la seguridad del proceso de productos químicos altamente peligrosos.
Una PHA debe incluir lo siguiente:
- Identificar cualquier peligro del proceso.
- Identificar cualquier incidente anterior que pudiera haber tenido consecuencias potencialmente catastróficas en el lugar de trabajo.
- Describa los controles administrativos y de ingeniería que pueden adoptarse para reducir los riesgos asociados al peligro.
- Describa las consecuencias en caso de que fallen los controles administrativos o de ingeniería.
- Trate cualquier efecto potencial sobre la seguridad y la salud de los empleados en caso de fallo.
La realización de una PHA es un componente clave de los esfuerzos más amplios de gestión de la seguridad de los procesos. Lea más sobre la gestión de la seguridad de los procesos.
Seguridad en la refrigeración con amoníaco
Los riesgos que conlleva la refrigeración con amoníaco pueden reducirse sustancialmente mediante una gestión y un mantenimiento cuidadosos. Parte de ese proceso es el etiquetado claro de las tuberías y equipos que se utilizan. Como expertos aceptados por la industria en este campo, el IIAR mantiene un código de recomendaciones para el etiquetado de equipos de refrigeración.
La última actualización fue en abril de 2014, el Boletín nº 114 del IIAR especifica los tamaños, colores y disposiciones de las etiquetas de las tuberías y componentes de amoníaco. Este sistema coherente simplifica el mantenimiento y promueve la seguridad, y es compatible con ANSI/ASME A13.1, la norma industrial más utilizada para el marcado de tuberías en instalaciones generales.
Hay cinco elementos en un marcador típico de tuberías de amoníaco:
- Abreviatura de tubería, como «LTRS» para Líquido Recirculado a Baja Temperatura, para identificar la parte del sistema que la tubería representa
- Estado físico del contenido de la tubería, mostrado con letras en una banda de color: «LIQ» en amarillo, para el líquido; «VAP» en azul cielo, para el vapor; o ambos, si la tubería puede contener ambas fases
- Contenido de la tubería, indicado simple y claramente con la palabra «Amoníaco»
- Nivel de presión, mostrado con letras en una banda de color: «BAJO» en verde, para contenidos de 70 psig o menos; o «ALTO» en rojo, para contenidos superiores a 70 psig
- Dirección del flujo, indicada con una flecha que apunta a lo largo de la tubería en la dirección correcta
Requisitos de la etiqueta de refrigeración con amoníaco
La abreviatura de la tubería, el contenido de la misma y la dirección del flujo se mostrarían en letra negra sobre un fondo naranja. Según la popular norma de marcado de tuberías ANSI/ASME A13.1, esa es la presentación preferida para las tuberías que transportan contenidos tóxicos, como el amoníaco. En consecuencia, un marcador de tuberías que se ajuste al Boletín IIAR nº 114 también se ajusta a la norma más amplia.
Este sistema de etiquetado completo y específico para el sector debe utilizarse de forma coherente para obtener los mejores resultados. Graphic Products ofrece una tabla de referencia de marcado de tuberías de amoníaco que describe el sistema del IIAR. El uso de esta tabla puede ayudar a su instalación a maximizar su seguridad y eficiencia, al tiempo que aprovecha la potencia de la refrigeración por amoníaco. Comience a abordar los riesgos con las normas del IIAR con nuestra tabla de marcado de tuberías gratuita.