Por John Ansbro, GEA FES

Traducido por Félix Sanz, AEFYT

Las empresas buscan proporcionar ingresos a sus accionistas como “resultado final”. Las instalaciones seguras son más rentables que las inseguras. Cuando ocurren accidentes como fugas de amoníaco, a veces las personas resultan heridas e incluso mueren; y normalmente, al menos en los almacenes, también se destruyen grandes cantidades de producto. Cuando se producen fugas de amoníaco, el negocio se ve gravemente afectado; el servicio a los clientes es imposible. El coste de gestionar un accidente grave, incluso con la protección que brindan las leyes y los seguros de compensación laboral, sigue siendo extremadamente alto. Además, el proceso es muy doloroso para los gerentes involucrados. Muchos clientes de instalaciones que contienen amoníaco entienden que una fuga importante de amoníaco afectará negativamente y verán como asegurarse de que dichas plantas estén bien diseñadas y sean seguras.

En el año 2010, el IIAR realizó una encuesta de 12 preguntas sobre las emisiones de amoníaco con 700 encuestados del IIAR, RETA e IARW. Casi el 80% de los encuestados informaron que su instalación tenía más de 10,000 libras de amoníaco (4535.92 kg), por lo que requerían PSM. Los almacenes frigoríficos (33 %), los productores de alimentos congelados (16 %) y las lecherías (8 %) fueron los que más respondieron.

A la pregunta de, ¿dónde ocurrieron la mayoría de las emisiones de amoníaco?, de las 471 respuestas, el 23 % informó bridas y juntas, el 20 % válvulas manuales o de control, el 12 % bombas, el 9 % válvulas de alivio de presión, el 9 % compresores y el 8 % recipientes de aceite.

¿DÓNDE OCURRIERON LA MAYORÍA DE LAS EMISIONES DE AMONÍACO?

Obviamente, las válvulas y juntas fueron las mayores fuentes de fugas. El error humano representó el 60 % de los resultados, el error mecánico el 37 % y el 3 % otros. Obviamente, las empresas siempre pueden hacer un mejor trabajo al capacitar a las personas, pero las personas cometen errores.

Diseñar un sistema que minimice la superficie de contacto entre el amoníaco y las personas es probablemente la mejor manera de reducir las emisiones de amoníaco y las consecuencias adversas asociadas con ellas.

Un 37% de las fugas con liberación de amoníaco accidentales fueron fallos mecánicos, que podrían minimizarse mediante programas de mantenimiento preventivo más agresivos. Los fallos mecánicos nunca se pueden eliminar por completo, pero un sistema de refrigeración bien mantenido no solo funcionará de manera más eficiente, es decir, consumirá menos energía, sino que también dará como resultado menos emisiones de amoníaco. Los sellos mecánicos y la corrosión dominaron los fallos mecánicos, por lo que estos son dos puntos en los que se debe enfocar el mantenimiento.

Los sistemas de amoníaco tienen un historial sorprendentemente bueno; durante el período anterior de 5 años, más de 2/3 de los encuestados dijeron que no habían experimentado ninguna liberación de amoníaco. En aquellos casos en los que ocurrió un escape, casi el 20 % informó que sus instalaciones fueron evacuadas. Obviamente, esas incidencias fueron bastante costosas tanto en términos monetarios directos como en servicio al cliente.

¿Cómo se puede reducir el riesgo de fugas? La Figura 5, cortesía del General Mills, es una pirámide de riesgo para las emisiones de amoníaco. La reducción de la carga de amoníaco afecta a todos los problemas de la pirámide – exposición humana, fuga accidental, puntos de fuga y tamaño del sistema.

Reducir la carga de amoníaco y confinar esa carga a espacios en los que generalmente no se permiten la estancia de personas es la forma más obvia y efectiva de reducir las lesiones y el alto coste financiero de las emisiones de amoníaco.

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DE EXPANSIÓN DIRECTA DE AMONÍACO.

La gran mayoría de los sistemas de refrigeración con amoníaco del país utilizan condensadores evaporativos con evaporadores cargados con amoníaco en los espacios ocupados. Estos sistemas ciertamente producen un nivel muy alto de eficiencia térmica, lo que resulta en los costes de energía más bajos.

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INDIRECTOS CON AMONÍACO

Los sistemas indirectos de amoníaco han vuelto a ganar popularidad porque el tamaño de la carga se puede reducir drásticamente mediante el uso de una torre de enfriamiento para la disipación de calor o condensación y refrigerantes secundarios, como salmuera o glicol, en lugar de evaporadores que contienen amoníaco. Recientemente, se utilizan baterías de CO2 en las cuales el CO2 actúa como un fluido secundario volátil o “salmuera que se evapora”. Las baterías contienen CO2 pero no amoníaco.

Un excelente ejemplo de un sistema indirecto grande típico es un sistema de aire acondicionado comercial, en el que la condensación se lleva a cabo con agua enfriada de una torre de enfriamiento y el frio se distribuye a los espacios ocupados con un circuito de agua enfriada. Obviamente, en caso de temperaturas bajo cero, el agua enfriada debe ser reemplazada por un fluido que no se congele a las temperaturas requeridas. Pero el concepto es sencillo; los sistemas de aire acondicionado tienen cargas muy bajas y mantienen la carga de forma que no pueda alcanzar a las personas.

La tecnología de intercambiadores de calor ha mejorado considerablemente, brindando a los diseñadores la capacidad de enfriar un fluido con amoníaco o enfriar el amoníaco con otro fluido como el agua, de manera mucho más eficiente y rentable que en el pasado. Los intercambiadores de calor de placas soldadas, junto con las torres de enfriamiento, compiten efectivamente con los condensadores evaporativos. Los intercambiadores de placas con elevados acercamientos de temperatura (3 °F o 4 °F/ 1,68 o 2,25 °C) para que la pérdida de eficiencia del sistema pueda minimizarse, ahora, son económicamente accesibles.

SISTEMAS DE AMONÍACO DE CARGA BAJA

Los sistemas indirectos que utilizan intercambiadores de calor modernos dan como resultado cargas de refrigerante tan bajas como 0,13 kg/kW (1 libra de amoníaco por tonelada de refrigeración), y además, este amoniaco se encuentra en la sala del compresor y no en los espacios ocupados. La eficiencia térmica de los sistemas de amoníaco de baja carga es algo menor que la de un sistema de refrigeración de amoníaco directo, pero el mantenimiento tiende a ser más simple y menos frecuente.

PARADIGMA DE RECHAZO DE CALOR

Los avances en el diseño de torres de enfriamiento, junto con un intercambiador de calor moderno, permitirán un acercamiento de 13 °F / 7,28 °C entre la temperatura de bulbo húmedo (78 °F / 25,56°C) y la temperatura de condensación de amoníaco (91 °F / 50,96°C). Esta diferencia de temperatura se compone de un acercamiento de 4 °F / 2,24 °C entre el agua de salida de la torre de enfriamiento (82 °F / 45,92°C) y la temperatura de bulbo húmedo del aire (78 °F/ 25,56°C), un acercamiento de 3 °F / 1,68 °C entre la temperatura del agua de salida del condensador enfriado por agua ( 88°F / 49,28 °C) y la temperatura de condensación del amoníaco (91°F / 50,96 °C). Esto también se puede establecer como una diferencia de 4 °F / 2,24 °C entre la temperatura de bulbo húmedo del aire ambiente y la salida del agua de la torre de enfriamiento, un aumento de 6 °F / 3,36 °C para el agua en el condensador enfriado por agua y un acercamiento de 3 °F / 1,68 °C a través del intercambiador de calor.

El gráfico A, a continuación, compara un sistema de amoníaco directo e indirecto a unas 650 toneladas. Con referencia a la tabla, un sistema condensando a 95° F., con un condensador evaporativo (Sistema Directo), costará alrededor de un 20% menos con un condensador que un Sistema Indirecto, es decir, una torre de enfriamiento más intercambiador de calor, pero el enfriamiento la torre más el intercambiador de calor consumirá un 3% menos de caballos de fuerza. Con una prima de coste del 30 %, el sistema indirecto puede reducirse hasta un 5 % menos de caballos de fuerza que un sistema directo a 95 °F de condensación.

CONCLUSIÓN DE LA ENCUESTA IIAR

El sesenta por ciento de los escapes se debieron a fallos humanos. Una mejora en la formación y entrenamiento puede reducir la tasa de fallos, pero probablemente no de manera significativa. Los sistemas mecánicos, aunque estén bien mantenidos, tendrán fugas. Se produce corrosión, el desgaste mecánico, la vibración, etc. afectan negativamente al equipo, etc. En la medida en que la carga de amoníaco pueda reducirse y ubicarse lejos de las personas, la seguridad del sistema mejorará sustancialmente. Existen varios sistemas indirectos alternativos, con una eficiencia térmica razonable, reducido mantenimiento, costes y habilidades que también mejoran la seguridad. Estos sistemas merecen prácticamente la consideración de todos los diseñadores.

NOTA DEL EDITOR:

Los sistemas de refrigeración de amoníaco de carga reducida reducirán la oportunidad de la liberación accidental de amoníaco, como sugiere el autor. Sin embargo, la reducción de la carga de amoníaco solo se puede lograr en el 3 al 5 por ciento de todos los sistemas de refrigeración porque esa es la cantidad de sistemas nuevos. La mayor mejora en seguridad y eficiencia operativa del sistema es a través de una mejor capacitación. Esto significa que todas las instalaciones pueden mejorar su rendimiento operativo. Y, como afirma el autor, “las instalaciones seguras son más rentables que las inseguras”.