Bazele refrigerării cu amoniac

Sistemele de răcire artificială mențin industria în funcțiune, iar multe dintre aceste sisteme folosesc amoniacul anhidru ca agent frigorific. Cum funcționează aceste sisteme? Care sunt pericolele refrigerării cu amoniac și ce se poate face pentru ca lucrătorii să fie în siguranță?

Refrigerare cu amoniac 101

Sistemele de refrigerare folosesc fizica de bază pentru a muta energia termică dintr-o zonă în alta, lăsând prima zonă mai rece decât era înainte. Frigiderul din bucătăria dumneavoastră face acest lucru pentru ca laptele să nu se strice. Patinoarele interioare de hochei pe gheață și secțiile de congelare din magazinele alimentare folosesc același proces la scară mai mare. Instalațiile industriale masive, cum ar fi rafinăriile petrochimice și fabricile de prelucrare a alimentelor, se bazează pe sisteme de refrigerare la scară largă pentru operațiunile lor zilnice.

Cel mai comun tip de sistem de refrigerare este un frigider cu compresie de vapori. Această abordare utilizează un fluid numit agent frigorific ca mijloc de deplasare a căldurii. De cele mai multe ori, refrigerantul este un vapor. La un moment dat în sistem, acesta este comprimat pentru a deveni un lichid; ulterior, i se permite să se dilate și să se vaporizeze din nou. Procesul se repetă în cadrul unui ciclu. De fiecare dată când refrigerantul se vaporizează, absoarbe energie termică din mediul înconjurător și, de fiecare dată când se condensează, el eliberează acea căldură în noua sa locație.

Proprietățile fizice ale refrigerantului determină intervalele de presiune și temperatură ale sistemului, împreună cu rata de ciclare necesară pentru un anumit efect de răcire. La rândul lor, aceste detalii determină eficiența sistemului de refrigerare ca întreg. Alegerea agentului frigorific este importantă, iar în acest scop au fost create multe materiale sintetice. În mod faimos, multe clorofluorocarburi (CFC), cum ar fi Freon-12, au fost dezvoltate și utilizate pe scară largă în secolul XX, până când a fost descoperit impactul lor distructiv asupra mediului.

De ce refrigerare cu amoniac?

În sistemele de răcire foarte mari, cum ar fi cele din instalațiile de prelucrare a alimentelor, amoniacul este o alegere obișnuită de agent frigorific. Există trei motive majore pentru alegerea amoniacului ca agent frigorific:

• Proprietățile fizice ale amoniacului îl fac eficace și eficient pentru sistemele mari.
• Se descompune rapid în mediul înconjurător, minimizând impactul potențial asupra mediului.
• Orice scurgere sau eliberare accidentală poate fi identificată rapid, datorită mirosului puternic al amoniacului.

Conform Institutului Internațional de Refrigerare cu Amoniac (IIAR), amoniacul este cu 3 până la 10% mai eficient din punct de vedere termodinamic decât agenții frigorifici competitivi. Acest lucru permite unui sistem de refrigerare pe bază de amoniac să obțină același efect de răcire folosind mai puțină energie. Ca urmare, acolo unde refrigerarea cu amoniac este adecvată, aceasta poate oferi costuri de funcționare mai mici pe termen lung.

Amoniacul se descompune în mediul înconjurător foarte repede (durează mai puțin de o săptămână în aer). Spre deosebire de agenții frigorifici sintetici, cum ar fi CFC-urile, acesta nu deteriorează stratul de ozon. Cea mai mare parte a potențialului de nocivitate al amoniacului se bazează pe faptul că există o cantitate prea mare de amoniac într-un singur loc, nu pe faptul că acesta se scurge și se împrăștie în mediul înconjurător. De fapt, amoniacul este adesea pulverizat pe câmpuri ca îngrășământ în agricultura industrială.

În cele din urmă, cei mai mulți oameni vor observa mirosul înțepător al amoniacului atunci când acesta se află doar la aproximativ 20 de părți pe milion (ppm) în aer. În timp ce unii agenți frigorifici nu au un miros perceptibil, permițând ca micile scurgeri să treacă neobservate, nu este cazul amoniacului. Chiar și o cantitate infimă în aer va fi evidentă. Important este faptul că concentrația detectabilă este mult mai mică decât concentrația care va provoca daune imediate.

Pericile refrigerării cu amoniac

Pentru că proprietățile amoniacului se potrivesc cel mai bine sistemelor mari de refrigerare, este probabil să existe o cantitate mare de amoniac în orice sistem care îl folosește. Orice apă din sistem ar îngheța și ar obstrucționa conductele, astfel încât sistemele de refrigerare cu amoniac trebuie să utilizeze amoniac anhidru (fără apă sau alte impurități). Fizica refrigerării prin comprimarea vaporilor presupune ca sistemul să folosească o presiune suficientă pentru a comprima gazul în lichid. Împreună, acest lucru înseamnă că sistemul de refrigerare utilizează o cantitate mare de amoniac pur sub presiune ridicată.

Ca urmare, orice sistem de refrigerare pe bază de amoniac va prezenta un risc de expunere accidentală la concentrații ridicate de amoniac. Acest tip de accident ar putea dăuna grav sănătății umane.

OSHA consideră amoniacul anhidru ca fiind „imediat periculos pentru viață și sănătate” la o concentrație de 300 de părți pe milion (ppm), sau 0,03%. Amoniacul este coroziv pentru piele, ochi și plămâni și chiar și o expunere scurtă poate duce la arsuri chimice grave. Cazurile extreme pot chiar ucide victima. Într-un accident petrecut în 2006 într-o unitate de procesare a alimentelor, un racord de țeavă s-a rupt în timpul întreținerii și a pulverizat lucrătorii din apropiere la o distanță scurtă. Un lucrător a murit, iar altul a fost spitalizat. Citiți mai multe informații despre siguranța și sănătatea amoniacului de la OSHA.

Prevenirea unei scurgeri de amoniac

OSHA recomandă, printre alți pași, efectuarea unei analize a pericolelor procesului (PHA) atunci când într-un loc de muncă este prezentă refrigerarea cu amoniac. O PHA constă într-o analiză atentă a problemelor potențiale – cum ar fi o scurgere de amoniac – și a măsurilor care ar trebui luate pentru a preveni un astfel de rezultat. Efectuarea acestei analize poate crește gradul de conștientizare în rândul angajaților, poate promova o atitudine atentă cu privire la siguranță și poate genera o abordare proactivă a evaluării pericolelor și a riscurilor.

Exigențele pentru PHA-uri pot fi găsite în 29 CFR 1910.119, standardul OSHA pentru Managementul siguranței proceselor pentru substanțe chimice foarte periculoase.

O PHA ar trebui să includă următoarele:

1. Identificați orice pericole ale procesului.
2. Identificați orice incidente anterioare care ar fi putut avea consecințe potențial catastrofale la locul de muncă.
3. Scrieți orice controale tehnice și administrative care pot fi luate pentru a diminua riscurile asociate cu pericolul.
4. Discutați consecințele în cazul în care orice control tehnic și/sau administrativ eșuează.
5. Adresați orice efecte potențiale asupra siguranței și sănătății angajaților în caz de eșec.

Conducerea unei PHA este o componentă cheie a eforturilor mai ample de gestionare a siguranței procesului. Citiți mai multe despre managementul siguranței proceselor.

Siguranța refrigerării amoniacului

Riscurile implicate de refrigerarea amoniacului pot fi reduse substanțial printr-un management și o întreținere atentă. O parte din acest proces constă în etichetarea clară a țevilor și echipamentelor utilizate. În calitate de experți acceptați ai industriei în acest domeniu, IIAR menține un cod de recomandări pentru etichetarea echipamentelor de refrigerare.

Ultima actualizare în aprilie 2014, Buletinul IIAR nr. 114 specifică dimensiunile, culorile și aranjamentele pentru etichetele pentru conductele și componentele de amoniac. Acest sistem coerent simplifică întreținerea și promovează siguranța și este compatibil cu ANSI/ASME A13.1, cel mai utilizat standard industrial pentru marcarea țevilor din instalații generale.

Există cinci elemente într-un marcaj tipic pentru conductele de amoniac:

• Abrevierea conductei, cum ar fi „LTRS” pentru Low Temperature Recirculated Liquid (lichid recirculat la temperatură scăzută), pentru a identifica partea din sistem pe care o reprezintă conducta
• Starea fizică a conținutului conductei, prezentată cu litere pe o bandă colorată: „LIQ” pe galben, pentru lichid; „VAP” pe albastru ciel, pentru vapori; sau ambele, în cazul în care conducta poate conține ambele faze
• Conținutul conductei, indicat simplu și clar cu cuvântul „Amoniac”
• Nivelul presiunii, indicat cu litere pe o bandă colorată: „LOW” pe verde, pentru conținuturi la 70 psig sau mai puțin; sau „HIGH” pe roșu, pentru conținuturi de peste 70 psig
• Direcția de curgere, indicată cu o săgeată îndreptată de-a lungul țevii în direcția corectă

Ammonia Refrigeration Label Requirements

Abbreviația țevilor, conținutul țevilor și direcția de curgere ar fi afișate cu litere negre pe un fond portocaliu. Conform popularului standard ANSI/ASME A13.1 de marcare a conductelor, aceasta este prezentarea preferată pentru conductele care transportă conținuturi toxice, cum ar fi amoniacul. Prin urmare, un marcaj pentru conducte care corespunde Buletinului IIAR nr. 114 corespunde, de asemenea, standardului mai larg.

Acest sistem de etichetare cuprinzător, specific industriei, trebuie să fie utilizat în mod consecvent pentru cele mai bune rezultate. Graphic Products oferă o diagramă de referință pentru marcarea conductelor cu amoniac care descrie sistemul IIAR. Utilizarea acestei diagrame poate ajuta instalația dvs. să își maximizeze siguranța și eficiența, în timp ce profitați de puterea refrigerării cu amoniac. Începeți să abordați pericolele cu standardele IIAR cu ajutorul graficului nostru gratuit de marcare a țevilor.