Medidas de Seguridad al Usar Amoníaco NH3 como Refrigerante

1. Principales Riesgos del Amoníaco en Refrigeración Industrial

El amoníaco es un refrigerante altamente eficiente y ampliamente utilizado en la industria debido a su bajo impacto ambiental elevado calor latente de vaporización y alto coeficiente de transferencia de calor. Sin embargo, presenta riesgos significativos que deben gestionarse mediante medidas de seguridad estrictas. A continuación, se detallan los principales riesgos asociados con el uso de amoníaco en sistemas de refrigeración industrial.

1.1. Toxicidad y Efectos en la Salud

El amoníaco es tóxico en concentraciones elevadas. Su inhalación puede causar irritación en el sistema respiratorio, daños pulmonares e incluso la muerte. En contacto con los ojos por encima de ciertas concentraciones daños oculares permanentes.

• Concentraciones y efectos sobre las personas:
  • 5 a 20 ppm (0,0005 a 0,002 %) : detección de olor.
  • 150 a 220 ppm (0,015 a 0,022 %) : irritación de mucosas y ojos , sin secuelas perdurables.
  • 500 a 700 ppm (0,05 a 0,07 %) : el amoniaco reacciona mas rapidamente en los ojos, que comienzan a lagrimear en menos de 30 segundos, el aire continua siendo respirable.
  • 1000 ppm (0,1 %) : el aire ya no es respirable, afecta la vista, aunque la visión no se pierde, dependiendo del tiempo de exposición las lesiones oculares pueden llegar a ser permanentes.
  • Más de 2500 pppm (0,25%) : Letalidad en pocos minutos sin equipo de protección.
  • Concentraciones máximas permitidas para jornada laboral de 8 horas : 25 a 50 ppm (0,0025 a 0,005 %) , según distintas legislaciones europeas y americanas.
• Medidas de mitigación: Uso de detectores de gas, evacuación inmediata en caso de fuga y acceso a equipos de respiración autónomos. Confección de planes de contingencia.

1.2. El amoniaco frente a los materiales

El amoníaco puede reaccionar con ciertos materiales y generar corrosión / degradación en cañerías y equipamiento  de la instalación de refrigeración : evaporadores – compresores – condensadores – valvulas etc.

• Materiales no aptos para NH3 : Cobre – Bronce – Latón y Cinc. El agua amoniacal utilizado como «salmuera» puede degradar al aluminio en ciertas concentraciones y temperaturas, el aluminio se suele utilizar en en evaporadores enfriadores de aire lo cual en mi opinión no es el material mas seguro debido a su baja resistencia a la tracción.
• Factores que aceleran la corrosión: Alta humedad, contaminantes en el sistema y temperatura elevada.
• Soluciones: Uso de acero inoxidable o acero al carbono, mantenimiento de la pureza del amoníaco, debe ser «anhidro» 99,9 % y un adecuado  control de la humedad en el sistema.

1.3. Presión de condensación en instalaciones de NH3

Los sistemas de refrigeración con amoníaco operan a una presión de condensación manométrica de diseño del orden de 12,5 kg/cm2 a la que corresponde una temperatura de condensación (saturación) de + 35°C. Las presiones de diseño mínimas habituales para el sistema de alta es 18 kg/cm2 y para el sistema de baja 12 kg/cm2. Los componentes deben estár diseñados para soportar estas condiciones. A mayores valores de presión de diseño mayores espesores de chapa para la fabricación de componentes , lo que se traduce en mayores condiciones de seguridad.

• Riesgos de sobrepresión: Fallas en cañerías  y explosiónes de recipientes sometidos a presión.
• Medidas de prevención: Adecuado diseño de equipamiento y uso de válvulas de seguridad calibradas, monitoreo de presión y mantenimiento preventivo de recipientes a presión. (Medición periodica de espesores mediante ultrasonido).

1.4. Riesgo de Fugas y Explosividad

Si bien el amoníaco no es altamente inflamable, en concentraciones comprendidas entre 160.000 a 250.000 ppm (16-25%) en aire  genera mezclas explosivas en presencia de una fuente de ignición.

• Factores que aumentan el riesgo: Fugas no detectadas, acumulación en espacios cerrados y presencia de llamas o chispas.
• Medidas de mitigación: Instalación de detectores de gas, ventilación adecuada y procedimientos de emergencia claros.

1.5. Impacto Ambiental

Si bien el amoníaco no contribuye al calentamiento global ni a la destrucción de la capa de ozono (O3) como «todos» los demás  refrigerantes alternativos, su liberación descontrolada puede ser perjudicial para los espejos de agua, fundamentalmente rios y lagunas.

• Impacto en espejos de agua: Puede causar la alcalinización del agua y afectar la flora y fauna acuática.
• Regulaciones ambientales: Cumplimiento de normativas de almacenamiento, manejo y neutralización de fugas.

2. Equipos de Seguridad en Instalaciones de Amoníaco

Para minimizar los riesgos asociados con el uso de amoníaco en sistemas de refrigeración industrial, se deben implementar diversas medidas de seguridad, incluyendo el uso de equipos especializados que previenen fugas, controlan la presión y garantizan la seguridad del personal.

2.1. Tabla de Equipos de Seguridad

2.2. Válvulas de Seguridad

Las válvulas de seguridad son dispositivos esenciales que previenen la sobrepresión en recipientes y tuberías. En sistemas de refrigeración por amoníaco, estas válvulas deben cumplir con normativas específicas para garantizar su correcto funcionamiento.

• Configuración recomendada: Se deben instalar dos válvulas de seguridad en paralelo sobre una válvula de transferencia de tres vías. Esto permite retirar una válvula para mantenimiento sin comprometer la protección del sistema.
• Presión de calibración: Según la norma IRAM, la válvula debe abrir completamente a una presión no mayor de 1,1 veces su presión de timbrado. Ejemplo:
  • Presión de timbrado: 18 kg/cm²
  • Presión de apertura total: Máximo 19,8 kg/cm²
• Neutralización del amoníaco liberado: El gas descargado debe dirigirse a un recipiente con agua para su neutralización. Se requieren al menos 10 litros de agua por cada kg de amoníaco.

2.3. Detectores de Gas y Sistemas de Monitoreo

Los sistemas de detección de amoníaco son fundamentales para identificar fugas de manera temprana y evitar la exposición del personal.

• Tipos de detectores:
  • Electroquímicos: Detectan amoníaco en niveles de partes por millón (ppm), recomendados para interiores.
  • Infrarrojos: Más resistentes a interferencias ambientales, utilizados en espacios abiertos.
• Ubicación recomendada: Se deben colocar en zonas estratégicas:
  • Cerca de compresores y recipientes de amoníaco.
  • Sectores donde se concentran las válvulas manuales y automáticas de los cuadros de automatización de la instalación (entre techos «técnicos»)
  • En áreas de ventilación donde pueden acumularse gases.
  • En puntos altos, dado que el amoníaco es más liviano que el aire y puede acumularse en el techo.
• Alarmas de seguridad: Deben activarse cuando la concentración de amoníaco supera las 25 ppm (0,0025 %) límite de exposición seguro.

2.4. Ventilación de Emergencia

La ventilación adecuada en salas de máquinas y otras áreas de la instalación es fundamental para evitar la acumulación de amoníaco en caso de fuga.

• Diseño recomendado:
  • Debe garantizar al menos 20 renovaciones de aire por hora en salas de máquinas.
  • Los extractores deben estar ubicados en el techo, ya que el amoníaco tiende a subir.
• Activación automática: Se recomienda integrar los extractores con los detectores de gas para que se activen inmediatamente en caso de fuga.

2.5. Equipos de Protección Personal (EPP)

El personal que trabaja en instalaciones con amoníaco debe contar con equipos de protección adecuados para minimizar el riesgo de exposición.

• Respiradores: Se deben usar máscaras con protección facial con filtros de cartucho aptos para amoníaco o equipos de respiración autónomos en áreas con posible concentración elevada.
• Ropa de protección: Se recomienda el uso de trajes resistentes a químicos, guantes de nitrilo o neopreno y gafas de seguridad.
• Duchas y estaciones de lavado de ojos: Deben estar disponibles en áreas donde se manipula amoníaco, con acceso rápido en caso de exposición.

2.6. Sistemas de Control y Monitoreo Remoto

Para garantizar la seguridad y optimización del sistema, muchas plantas industriales han integrado sistemas de monitoreo remoto que permiten:

• Supervisar en tiempo real  presiónes y temperatura  del amoníaco en distintos sectores del sistema.
• Automatizar respuestas en caso de detección de fugas o variaciones de presión inusuales.
• Enviar alertas a dispositivos móviles del personal de mantenimiento para una respuesta rápida.

3. Protocolos de Seguridad para la Manipulación de Amoníaco

Los operadores y técnicos deben seguir procedimientos rigurosos al trabajar con amoníaco en sistemas de refrigeración.

• Uso de Equipos de Protección Personal (EPP): Gafas de seguridad, guantes resistentes a químicos y respiradores adecuados.
• Capacitación periódica: Todos los empleados deben recibir formación en el manejo seguro del amoníaco y procedimientos de emergencia.
• Control de fugas: Inspecciones regulares con detectores de amoníaco y pruebas de presión en cañerias.
• Normativas y certificaciones: Cumplimiento de regulaciones como la norma IRAM, ASHRAE 15 y OSHA.

4. Medidas en Caso de Fuga de Amoníaco

Si ocurre una fuga de amoníaco, es fundamental actuar de inmediato siguiendo los protocolos de emergencia:

1. Evacuación del área: Todo el personal debe alejarse de la zona afectada.
2. Activación de sistemas de extracción: Para reducir la concentración de gas en el aire.
3. Uso de respiradores: Si es necesario intervenir, se deben utilizar máscaras con filtros adecuados y/o equipos autonomos.
4. Neutralización del gas: Los sistemas de neutralización con agua pueden ayudar a reducir la concentración del amoníaco.

5. Almacenamiento y Manejo Seguro del Amoníaco

El amoníaco debe almacenarse en tanques presurizados con controles de temperatura y presiones provistos de doble valvula de seguridad y válvula de tres vías.

Recomendaciones importantes:

• Mantener los recipientes en áreas ventiladas y alejadas de fuentes de calor.
• Verificar regularmente la presión interna para evitar sobrecargas.
• Instalar sistemas de monitoreo remoto para detectar cualquier anomalía.

6. Conclusión

La seguridad en sistemas de refrigeración por amoníaco depende de un mantenimiento riguroso, cumplimiento de normativas y una cultura de prevención. Capacitación premanente del personal de planta. Implementar estas medidas reduce los riesgos y garantiza una operación eficiente y segura.