Con el creciente enfoque en la seguridad de los equipos, la
detección de fugas de refrigerante se ha vuelto un requerimiento común. Las
razones principales son la protección de las personas y el cumplimiento de las
regulaciones. Sin embargo, la lista es más larga e incluye reducir los costos
por la recarga del químico y por pólizas de seguros, además de evitar pérdidas
de eficiencia
A pesar de que no todos los refrigerantes son considerados
tóxicos o inflamables, en espacios cerrados sí tienen la propiedad de desplazar
el oxígeno y, por ello, el riesgo potencial de causar asfixia. Desde esta
perspectiva, los sistemas de refrigeración deben estar equipados con un
dispositivo para detectar fugas.
Antes de elegir el más adecuado, es muy importante tomar en
cuenta las propiedades del químico, la ubicación de los equipos y los niveles
de detección. Conocer los principios de selección puede, además de garantizar
un sistema efectivo, ayudar a simplificar y economizar la instalación.
A continuación, se describen las propiedades del amoniaco
(R-717), los riesgos e implicaciones de posibles fugas, las regulaciones y
recomendaciones vigentes, así como una descripción de los diferentes métodos y
tecnologías utilizadas para la localización de fugas.
Propiedades y riesgos
El amoniaco es el refrigerante más común actualmente en
sistemas de refrigeración industrial; su uso con fines industriales comenzó a
finales del siglo XIX, y a pesar de haberse visto bajo presión gran parte del
siglo XX por el éxito de las sustancias sintéticas, mantuvo su posición en
estructuras a gran escala.
Es el químico preferido a nivel industrial por sus ventajas
frente a otras opciones
Eficiencia energética: rendimientos termodinámicos de un
3-10 por ciento superiores, pero, en configuraciones particulares, puede
alcanzar una eficiencia de hasta un 15-20 por ciento superior.
Respetuoso con el medioambiente: potencial de reducción de
ozono y de calentamiento global nulo, y está clasificado dentro del grupo de
refrigerantes naturales.
Propiedades de transferencia de calor superiores a los
refrigerantes de tipo sintético, por lo cual es posible usar equipos con menor
área de transferencia de calor y lograr diseños más compactos.
Tuberías con diámetros más pequeños.
Menor precio y mayor disponibilidad en la mayoría de los
países.
A pesar de las múltiples ventajas mencionadas, hay
consideraciones de seguridad que deben tratarse con suma importancia, porque es
una sustancia con alta toxicidad que, en altas concentraciones, puede volverse
inflamable.
Riesgos
El R-717 es altamente tóxico en bajas concentraciones, sin
embargo, tiene la particularidad de tener un fuerte y penetrante olor, lo cual
lo hace, en muchos casos, autoalarmante, ya que es detectable al olfato desde las
5 partes por millón (ppm).
Debido a sus propiedades, los peligros que representa una
fuga de amoniaco se pueden clasificar en dos tipos: de intoxicación e
inflamabilidad.
El primero se define como el límite máximo permisible de
exposición a una concentración promedio ponderada en el tiempo (LMPE-PPT/CPT),
y representa el máximo promedio para una jornada normal de 8 horas al día y 40
horas a la semana. El valor para el amoniaco es de 25 ppm.
El segundo es el límite máximo permisible de exposición a
corto plazo (LMPE-CT/CCT), y representa que no se debe exceder en 15 minutos de
permanencia en una jornada de trabajo, hasta 4 veces por jornada y con periodos
de abstención de al menos 1 hora entre 2 exposiciones sucesivas. El valor para
el R-717 es de 35 ppm.
El tercer nivel es el que se conoce como inmediatamente
peligroso para la vida y la salud (IPVS). Puede producir efectos adversos
irreversibles para la salud o afectar la capacidad de una persona para escapar
de una atmósfera peligrosa. Este valor para el amoniaco es de 300 ppm.
Dependiendo de la concentración a la cual se está expuesto,
se pueden esperar diversas reacciones en el cuerpo, empezando por irritación en
ojos y nariz a 100 ppm, sensación de asfixia a las 700 ppm y un posible paro
respiratorio a las 5000 ppm
El R-717 requiere condiciones muy particulares para
ignicionar y una concentración de al menos 140 mil ppm (14 % vol). A esto se le
denomina límite inferior de inflamabilidad (LII), que es la concentración en el
ambiente en la cual la mezcla con el oxígeno lo vuelve inflamable.
A partir de 280 mil ppm (28 % vol), se le denomina límite
superior de inflamabilidad (LSI); y es la concentración en el ambiente en la
cual la mezcla no tiene suficiente oxígeno, y deja de ser inflamable
Regulaciones
Se pueden clasificar, por su origen, en dos tipos distintos.
Por un lado, existen estándares nacionales/estatales que reglamentan el uso de
sustancias peligrosas y la seguridad en los espacios de trabajo; por otro lado,
existen estándares creados específicamente para la seguridad de los sistemas de
refrigeración por los institutos/organizaciones de la industria de la
refrigeración.
En cuanto a la detección, se establecen los niveles y las
acciones en caso de que estos sean alcanzados. Un ejemplo relevante es el
estándar ANSI/IIAR 2, el cual dicta lo siguiente para cuartos de máquinas de
sistemas de refrigeración con amoniaco:
Se requieren tres niveles de alarma (por debajo o igual a
los 25, 150 y 40,000 ppm), y las correspondientes acciones en caso de fugas:
A un máximo de 25 ppm: alarma visual y audible dentro del
cuarto de máquinas y fuera de cada entrada, alerta a una ubicación monitoreada
y detiene la ventilación de no-emergencia (a menos que este diseñada para
trabajar con amoniaco).
A un máximo de 150 ppm: ventilación de emergencia.
A un máximo de 40,000 ppm: desenergizar compresores, bomba
de refrigerante y solenoides, normalmente cerradas.
Tecnologías de detección
Existe una amplia cantidad de tecnologías capaces de
detectar concentraciones de amoniaco; sin embargo, en aplicaciones de
refrigeración industrial existen 3 tipos de sensores que son los más comúnmente
utilizados
Electroquímicos. Funcionan con un electrolito que reacciona
a la presencia de amoniaco para generar una corriente eléctrica. Cuentan con
una alta precisión, inclusive en concentraciones muy bajas ofrecen una rápida
respuesta y son muy selectivos. Son ideales para el monitoreo de amoniaco.
Pellistores o catalíticos. Operan con un dispositivo que se
encuentra a una temperatura elevada y quema el gas objetivo, y dan como
resultado un cambio en la resistencia, que es medida y proporcional a la concentración
del gas. Son excelentes para monitorear el nivel de inflamabilidad de esta
sustancia.
Actúan midiendo el cambio en la resistencia de una placa
semiconductora que reacciona con el gas objetivo en un proceso de oxidación; la
modificación es proporcional a la concentración del gas. Son usados para la
detección en niveles por encima de los límites tóxicos, pero que son bajos aún
en inflamabilidad. Tienen la desventaja de no ser muy selectivos y pueden ser
activados en diferente proporción por otras sustancias.
Recomendaciones
El diseño es sumamente importante por dos razones
principales. La primera es que es necesario garantizar que el sistema estará
bien planteado en cuanto a distribución y ubicación de los detectores. Esto es
para garantizar que, en caso de una fuga, el tiempo de detección y las acciones
automatizadas sean las adecuadas para la instalación. La segunda es por
economía: es crítico que la selección de los equipos se realice de acuerdo con
los requerimientos del establecimiento, lo cual es imprescindible para
optimizar la inversión que se hace y obtener el mayor beneficio.
Existen tres consideraciones principales que deben tomarse
en cuenta al desarrollar un sistema de detección de fugas: 1) el tipo de equipo
necesario, 2) la cantidad de detectores y 3) la ubicación de los mismos.
Los criterios de selección más importantes son los
siguientes: el rango de detección (tóxico o inflamable); el rango de
temperatura de operación; el grado de protección de ingreso (IP) tanto de polvo
como de agua; la interfaz del usuario y visibilidad de los equipos; las
necesidades de mantenimiento y el control de las acciones automatizadas
(independiente en cada detector o centralizado en el sistema).
En cuando a la ubicación de los detectores, el objetivo es
situarlos en el lugar donde es más probable que el R-717 se desplace; esto para
garantizar que una fuga no pasará desapercibida y que será notificada en el
menor tiempo posible. El amoniaco se encuentra en estado gaseoso a presión atmosférica
(1.013 bar) por encima de los -33.5 °C, y es más ligero que el aire, por lo
cual tiende a elevarse; dada esta condición, los detectores se deben ubicar en
la parte alta de los espacios. El otro factor crítico es el flujo de aire
dentro del espacio, ya sea ventilación mecánica o natural, ya que va a definir
la dirección que la fuga va a tomar y, por lo tanto, la ubicación óptima del
dispositivo.
La cantidad de detectores necesarios está definida por el
tamaño de la instalación y la cantidad de equipos que se encuentran en ella;
para ello es necesario dividir el proceso en dos tipos: la detección puntual y
la detección perimetral. La puntual es el monitoreo de sitios sensibles a
fugas, y la cantidad de dispositivos dependerá del número de puntos sensibles
que se identifiquen en la instalación. La perimetral es el monitoreo de un área
específica que normalmente contiene múltiples equipos de refrigeración y puntos
en los que puede ocurrir una fuga; la cantidad de dispositivos en este caso
dependerá del área, el flujo de aire y el acomodo de los equipos.
Beneficios de contar con un sistema de detección
Lo más importante es, sin duda, la seguridad del personal,
la instalación y los productos. El riesgo de intoxicación para el personal
puede ser atenuado con el uso de alertas tempranas que permitan tomar acciones
antes de que las concentraciones representen un riesgo. Los peligros para las
instalaciones y los productos que se procesan/almacenan pueden eliminarse con
el uso de acciones automatizadas de reacción ante la detección de diferentes
concentraciones, eliminando o limitando el flujo de refrigerante hacia la parte
del sistema donde se encuentra presente la fuga.
Adicional al tema de seguridad, con un sistema de detección
es posible lograr beneficios económicos. Por un lado, se puede garantizar que
la carga del químico se mantiene en el nivel óptimo, que la existencia de una
fuga no pasará desapercibida y la carga de refrigerante se mantendrá, porque,
en caso contrario, una fuga adiciona el gasto de reemplazar el químico perdido,
además de que puede tener impactos en la eficiencia y la correcta operación del
sistema al generar paros en la producción y consumos energéticos por encima del
valor óptimo. Por otro lado, se reduce el costo de la póliza de seguro de la
instalación, porque disminuye el riesgo de un accidente y, con ello, el cálculo
de la prima del seguro es menor.
Fuente de la Informacion y Creditos: 0grados.com.mx
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