Les systèmes de refroidissement artificiel permettent à l’industrie de fonctionner, et beaucoup de ces systèmes utilisent l’ammoniac anhydre comme réfrigérant. Comment ces systèmes fonctionnent-ils ? Quels sont les dangers de la réfrigération à l’ammoniac, et que peut-on faire pour assurer la sécurité des travailleurs ?
Réfrigération à l’ammoniac 101
Les systèmes de réfrigération utilisent la physique de base pour déplacer l’énergie thermique d’une zone vers une autre, laissant la première zone plus froide qu’avant. Le réfrigérateur de votre cuisine fait cela pour empêcher le lait de se gâter. Les patinoires intérieures et les congélateurs d’épicerie utilisent le même processus à plus grande échelle. Les installations industrielles massives comme les raffineries pétrochimiques et les usines de transformation des aliments dépendent de systèmes de réfrigération à grande échelle pour leurs opérations quotidiennes.
Le type de système de réfrigération le plus courant est un réfrigérateur à compression de vapeur. Cette approche utilise un fluide appelé réfrigérant comme moyen de déplacer la chaleur. La plupart du temps, le réfrigérant est une vapeur. À un moment donné dans le système, il est comprimé pour devenir liquide ; ensuite, il peut se dilater et se vaporiser à nouveau. Le processus se répète sur un cycle. Chaque fois que le réfrigérant se vaporise, il absorbe l’énergie thermique de son environnement, et chaque fois qu’il se condense, il libère cette chaleur à son nouvel emplacement.
Les propriétés physiques du réfrigérant déterminent les plages de pression et de température du système, ainsi que le taux de cycle requis pour un effet de refroidissement donné. À leur tour, ces détails déterminent l’efficacité du système de réfrigération dans son ensemble. Le choix du réfrigérant est important et de nombreux matériaux synthétiques ont été créés à cet effet. De manière célèbre, de nombreux chlorofluorocarbones (CFC) tels que le fréon-12 ont été développés et largement utilisés au cours du 20ème siècle, jusqu’à ce que leur impact destructeur sur l’environnement soit découvert.
Pourquoi la réfrigération à l’ammoniac ?
Dans les très grands systèmes de refroidissement, comme ceux des installations de transformation des aliments, l’ammoniac est un choix courant de réfrigérant. Il y a trois raisons principales pour choisir l’ammoniac comme réfrigérant :
- Les propriétés physiques de l’ammoniac le rendent efficace et efficient pour les grands systèmes.
- Il se décompose rapidement dans l’environnement, minimisant l’impact environnemental potentiel.
- Tout déversement ou rejet accidentel peut être rapidement identifié, en raison de la forte odeur de l’ammoniac.
Selon l’Institut international de la réfrigération à l’ammoniac (IIAR), l’ammoniac est de 3 à 10 % plus efficace sur le plan thermodynamique que les réfrigérants concurrents. Cela permet à un système de réfrigération à l’ammoniac d’obtenir le même effet de refroidissement tout en utilisant moins d’énergie. Par conséquent, lorsque la réfrigération à l’ammoniac est appropriée, elle peut offrir des coûts d’exploitation plus faibles à long terme.
L’ammoniac se décompose très rapidement dans l’environnement (il dure moins d’une semaine dans l’air). Contrairement aux réfrigérants synthétiques comme les CFC, il n’endommage pas la couche d’ozone. La plupart des dangers potentiels de l’ammoniac sont liés à la présence d’une trop grande quantité d’ammoniac à un endroit donné, et non à une fuite et à une dispersion dans l’environnement. En fait, l’ammoniac est souvent pulvérisé sur les champs comme engrais dans l’agriculture industrielle.
Enfin, la plupart des gens remarquent l’odeur âcre de l’ammoniac lorsqu’il n’y a qu’environ 20 parties par million (ppm) dans l’air. Si certains fluides frigorigènes n’ont pas d’odeur perceptible, ce qui permet aux petites fuites de passer inaperçues, ce n’est pas le cas de l’ammoniac. Même une quantité minuscule dans l’air sera évidente. Il est important de noter que la concentration détectable est beaucoup plus faible que la concentration qui causera des dommages immédiats.
Dangers de la réfrigération à l’ammoniac
Parce que les propriétés de l’ammoniac sont mieux adaptées aux grands systèmes de réfrigération, il est probable qu’il y ait une grande quantité d’ammoniac dans tout système qui l’utilise. Toute eau dans le système gèlerait et obstruerait la tuyauterie, c’est pourquoi les systèmes de réfrigération à l’ammoniac doivent utiliser de l’ammoniac anhydre (sans eau ni autres impuretés). La physique de la réfrigération par compression de vapeur exige que le système utilise une pression suffisante pour comprimer le gaz en liquide. Ensemble, cela signifie que le système de réfrigération utilise une grande quantité d’ammoniac pur sous haute pression.
En conséquence, tout système de réfrigération à base d’ammoniac va présenter un risque d’exposition accidentelle à de fortes concentrations d’ammoniac. Ce type d’accident pourrait causer de graves dommages à la santé humaine.
L’OSHA considère que l’ammoniac anhydre est » immédiatement dangereux pour la vie et la santé » à une concentration de 300 parties par million (ppm), soit 0,03 %. L’ammoniac est corrosif pour la peau, les yeux et les poumons, et même une brève exposition peut entraîner de graves brûlures chimiques. Dans les cas extrêmes, la victime peut même en mourir. Lors d’un accident survenu en 2006 dans une usine de transformation alimentaire, un raccord de tuyauterie s’est brisé lors d’une opération de maintenance et a pulvérisé à courte portée des travailleurs à proximité. Un travailleur est mort et un autre a été hospitalisé. Lisez d’autres informations sur la sécurité et la santé liées à l’ammoniac de l’OSHA.
Prévenir une fuite d’ammoniac
L’OSHA recommande, entre autres, de réaliser une analyse des risques liés au processus (PHA) lorsque la réfrigération à l’ammoniac est présente sur un lieu de travail. Une ASP consiste en un examen minutieux des problèmes potentiels – tels qu’une fuite d’ammoniac – et des mesures à prendre pour éviter un tel résultat. La réalisation de cette analyse peut sensibiliser les employés, promouvoir une attitude attentive à la sécurité et engendrer une approche proactive de l’évaluation des dangers et des risques.
Les exigences relatives aux ASP se trouvent dans 29 CFR 1910.119, la norme de l’OSHA pour la gestion de la sécurité des processus des produits chimiques hautement dangereux.
Une ASP doit inclure les éléments suivants :
- Identifier tous les dangers du processus.
- Identifier tous les incidents précédents qui auraient pu avoir des conséquences potentiellement catastrophiques sur le lieu de travail.
- Souligner tous les contrôles techniques et administratifs qui peuvent être pris pour diminuer les risques associés au danger.
- Décrire les conséquences en cas de défaillance de tout contrôle technique et/ou administratif.
- S’attaquer à tous les effets potentiels sur la sécurité et la santé des employés en cas de défaillance.
La réalisation d’une ASP est un élément clé des efforts plus larges de gestion de la sécurité des processus. En savoir plus sur la gestion de la sécurité des processus.
Sécurité de la réfrigération à l’ammoniac
Les risques liés à la réfrigération à l’ammoniac peuvent être considérablement réduits par une gestion et un entretien attentifs. Une partie de ce processus consiste en un étiquetage clair des tuyaux et des équipements utilisés. En tant qu’experts reconnus de l’industrie dans ce domaine, l’IIAR maintient un code de recommandations pour l’étiquetage des équipements de réfrigération.
Dernière mise à jour en avril 2014, le bulletin n° 114 de l’IIAR spécifie les tailles, les couleurs et les dispositions pour les étiquettes des tuyaux et des composants d’ammoniac. Ce système cohérent simplifie la maintenance et favorise la sécurité, et est compatible avec la norme ANSI/ASME A13.1, la norme industrielle la plus utilisée pour le marquage des tuyaux des installations générales.
Il y a cinq éléments dans un marqueur de tuyauterie d’ammoniac typique :
- Abréviation de tuyauterie, telle que « LTRS » pour Low Temperature Recirculated Liquid, pour identifier la partie du système que la tuyauterie représente
- État physique du contenu de la tuyauterie, indiqué par des lettres sur une bande de couleur : « LIQ » sur jaune, pour le liquide ; « VAP » sur bleu ciel, pour la vapeur ; ou les deux, si le tuyau peut contenir les deux phases
- Contenu du tuyau, indiqué simplement et clairement par le mot « Ammoniac »
- Niveau de pression, indiqué par des lettres sur une bande de couleur : « LOW » sur le vert, pour un contenu à 70 psig ou moins ; ou « HIGH » sur le rouge, pour un contenu supérieur à 70 psig
- Direction de l’écoulement, indiquée par une flèche pointant le long du tuyau dans la bonne direction
Exigences relatives aux étiquettes de réfrigération à l’ammoniac
L’abréviation de la tuyauterie, le contenu du tuyau et la direction de l’écoulement seraient indiqués en caractères noirs sur un fond orange. Selon la norme populaire de marquage des tuyaux ANSI/ASME A13.1, c’est la présentation préférée pour les tuyaux transportant des contenus toxiques, comme l’ammoniac. Par conséquent, un marqueur de tuyaux qui correspond au bulletin IIAR n° 114 correspond également à la norme plus large.
Ce système d’étiquetage complet et spécifique à l’industrie doit être utilisé de manière cohérente pour obtenir les meilleurs résultats. Graphic Products propose un tableau de référence du marquage des conduites d’ammoniac décrivant le système de l’IIAR. L’utilisation de ce tableau peut aider votre installation à maximiser sa sécurité et son efficacité, tout en profitant de la puissance de la réfrigération à l’ammoniac. Commencez à aborder les dangers avec les normes IIAR avec notre tableau gratuit de marquage des tuyaux.