Sistemas de refrigeração artificial mantêm a indústria em funcionamento, e muitos destes sistemas usam amônia anidra como um refrigerante. Como funcionam estes sistemas? Quais são os perigos da refrigeração de amônia, e o que pode ser feito para manter os trabalhadores seguros?
Frigeração de amônia 101
Sistemas de refrigeração utilizam física básica para mover a energia térmica de uma área para fora e para outra, deixando a primeira área mais fria do que antes. A geladeira da sua cozinha faz isso para evitar que o leite se estrague. As pistas de hóquei no gelo interiores e as secções do congelador da mercearia utilizam o mesmo processo em maior escala. Instalações industriais maciças como refinarias petroquímicas e fábricas de processamento de alimentos dependem de sistemas de refrigeração em larga escala para suas operações diárias.
O tipo mais comum de sistema de refrigeração é um refrigerador com compressão de vapor. Esta abordagem utiliza um fluido chamado refrigerante como meio de movimentação de calor. Na maioria das vezes, o refrigerante é um vapor. Em um ponto do sistema, ele é comprimido para se tornar um líquido; mais tarde, ele é permitido expandir e vaporizar novamente. O processo se repete em um ciclo. Cada vez que o refrigerante se vaporiza, ele absorve a energia térmica do seu ambiente, e cada vez que condensa, ele libera esse calor para seu novo local.
As propriedades físicas do refrigerante determinam as faixas de pressão e temperatura do sistema, juntamente com a taxa de ciclagem necessária para um determinado efeito de resfriamento. Por sua vez, esses detalhes determinam a eficiência do sistema de refrigeração como um todo. A escolha do refrigerante é importante, e muitos materiais sintéticos foram criados para essa finalidade. Famosamente, muitos clorofluorcarbonos (CFCs) como o Freon-12 foram desenvolvidos e amplamente utilizados durante o século 20, até que seu impacto destrutivo sobre o meio ambiente foi descoberto.
Por que a Refrigeração de Amônia?
Em sistemas de refrigeração muito grandes, como aqueles em instalações de processamento de alimentos, a amônia é uma escolha comum de refrigerante. Existem três razões principais para escolher a amônia como refrigerante:
- As propriedades físicas da amônia a tornam eficaz e eficiente para grandes sistemas.
- Distingue-se rapidamente no ambiente, minimizando o potencial impacto ambiental.
- Um derrame ou liberação acidental pode ser rapidamente identificado, devido ao forte odor da amônia.
De acordo com o Instituto Internacional de Refrigeração de Amônia (IIAR), a amônia é 3 a 10% mais eficiente termodinamicamente do que os refrigerantes concorrentes. Isto permite que um sistema de refrigeração à base de amônia alcance o mesmo efeito de resfriamento enquanto utiliza menos energia. Como resultado, onde a refrigeração com amônia é apropriada, ela pode oferecer custos operacionais mais baixos a longo prazo.
Amoníaco quebra no ambiente muito rapidamente (durando menos de uma semana no ar). Ao contrário dos refrigerantes sintéticos como os CFC, não danifica a camada de ozônio. A maior parte do potencial de danos do amoníaco depende do facto de existir demasiado amoníaco num só local, e não do facto de ser derramado e disperso no ambiente. Na verdade, a amônia é freqüentemente pulverizada nos campos como fertilizante na agricultura industrial.
Finalmente, a maioria das pessoas notará o cheiro pungente da amônia quando ela é apenas cerca de 20 partes por milhão (ppm) no ar. Enquanto alguns refrigerantes não têm cheiro perceptível, permitindo que pequenos vazamentos passem despercebidos, não é o caso do amoníaco. Mesmo uma pequena quantidade no ar será óbvia. Importante, a concentração detectável é muito inferior à concentração que causará danos imediatos.
Perigos da Refrigeração de Amônia
Porque as propriedades da amônia são mais adequadas para grandes sistemas de refrigeração, é provável que haja uma grande quantidade de amônia em qualquer sistema que a utilize. Qualquer água no sistema congelaria e obstruiria a tubulação, portanto os sistemas de refrigeração de amônia devem utilizar amônia anidra (sem água ou outras impurezas). A física da refrigeração por compressão de vapor requer que o sistema utilize pressão suficiente para comprimir o gás em um líquido. Juntos, isto significa que o sistema de refrigeração utiliza uma grande quantidade de amônia pura sob alta pressão.
Como resultado, qualquer sistema de refrigeração baseado em amônia apresentará um risco de exposição acidental a altas concentrações de amônia. Esse tipo de acidente pode causar sérios danos à saúde humana.
OSHA considera a amônia anidra como “imediatamente perigosa à vida e à saúde” a uma concentração de 300 partes por milhão (ppm), ou 0,03%. A amônia é corrosiva para a pele, olhos e pulmões, e mesmo uma breve exposição pode resultar em queimaduras químicas graves. Casos extremos podem até matar a vítima. Em um acidente em 2006 em uma instalação de processamento de alimentos, uma conexão de tubulação quebrou durante a manutenção e pulverizou trabalhadores próximos a curta distância. Um trabalhador morreu e outro foi hospitalizado. Leia mais informações sobre segurança e saúde do amoníaco da OSHA.
Prevenir uma fuga de amoníaco
OSHA recomenda, entre outras etapas, a realização de uma análise de perigos do processo (PHA) quando a refrigeração do amoníaco está presente num local de trabalho. Uma PHA consiste em uma revisão cuidadosa de problemas potenciais – como um vazamento de amônia – e quais passos devem ser tomados para evitar tal resultado. A condução desta análise pode aumentar a conscientização entre os funcionários, promover uma atitude consciente sobre a segurança e gerar uma abordagem proativa para avaliação de perigos e riscos.
Requisitos para PHAs podem ser encontrados em 29 CFR 1910.119, padrão da OSHA para Gerenciamento da Segurança de Processos de Produtos Químicos Altamente Perigosos.
A PHA deve incluir o seguinte:
- Identificar quaisquer perigos do processo.
- Identificar quaisquer incidentes anteriores que possam ter tido conseqüências potencialmente catastróficas no local de trabalho.
- Definir quaisquer controles administrativos e de engenharia que possam ser tomados para diminuir os riscos associados ao perigo.
- Quebrar as conseqüências caso qualquer controle administrativo e/ou de engenharia falhe.
- Endereçar quaisquer efeitos potenciais de segurança e saúde nos funcionários em caso de falha.
Conduzir um PHA é um componente chave de esforços mais amplos de gerenciamento da segurança do processo. Leia mais sobre gerenciamento de segurança de processo.
Segurança de Refrigeração de Amônia
Os riscos envolvidos com a refrigeração de amônia podem ser reduzidos substancialmente através de um gerenciamento e manutenção cuidadosos. Parte desse processo é a etiquetagem clara das tubulações e equipamentos utilizados. Como os especialistas aceitos da indústria neste campo, o IIAR mantém um código de recomendações para rotulagem de equipamentos de refrigeração.
A última atualização em abril de 2014, o Boletim IIAR No. 114 especifica tamanhos, cores e arranjos para rótulos de tubulação de amônia e componentes. Este sistema coerente simplifica a manutenção e promove a segurança, e é compatível com a ANSI/ASME A13.1, a norma industrial mais utilizada para a marcação de tubulações de instalações em geral.
Existem cinco elementos num marcador típico de tubos de amoníaco:
- Abreviatura da tubagem, tal como “LTRS” para Líquido Recirculado de Baixa Temperatura, para identificar a parte do sistema que a tubagem representa
- Estado físico do conteúdo da tubagem, mostrado com letras numa banda colorida: “LIQ” em amarelo, para líquido; VAP” em azul celeste, para vapor; ou ambos, se o tubo poderia conter ambas as fases
- Conteúdo do tubo, simples e claramente indicado com a palavra “Ammonia”
- Nível de pressão, mostrado com letras em uma banda colorida: “LOW” em verde, para conteúdos a 70 psig ou menos; ou “HIGH” em vermelho, para conteúdos acima de 70 psig
- Direção do fluxo, indicado com uma seta apontando ao longo do tubo na direção correta
Requisitos da etiqueta de refrigeração de amônia
A abreviatura do tubo, o conteúdo do tubo e a direção do fluxo seriam mostrados em preto sobre um fundo alaranjado. Sob a popular norma ANSI/ASME A13.1 de marcação de tubos, esta é a apresentação preferida para tubos com conteúdo tóxico, como o amoníaco. Como resultado, um marcador de tubos que corresponda ao Boletim IIAR No. 114 também corresponde ao padrão mais amplo.
Este sistema de rotulagem abrangente e específico da indústria precisa ser usado de forma consistente para obter os melhores resultados. Graphic Products oferece um gráfico de referência de marcação de tubos de amoníaco que descreve o sistema IIAR. A utilização desta tabela pode ajudar a sua instalação a maximizar sua segurança e eficiência, enquanto você tira proveito do poder da refrigeração de amônia. Comece a abordar os perigos com as normas IIAR com a nossa tabela de Marcação de Tubos grátis.