La refrigeración con amoniaco es eficaz, económica y generalmente segura. No obstante, no es posible evitar por completo las fugas de gas imprevisibles. Un sistema moderno de detección de gases reduce el riesgo de paradas de producción, protege la salud de los empleados y permite ganar segundos muy valiosos que son decisivos en una situación de alarma.

Todo un clásico de la refrigeración.

Resulta imprescindible para la industria láctea, las embotelladoras, las carnicerías y las plantas de producción con túneles de congelación, pues deben generarse bajas temperaturas en las plantas de producción o procesamiento de alimentos, en los procesos de almacenamiento, para la conservación o para procesos y técnicas especiales.
El amoniaco (elemento químico NH3) se ha utilizado con esta finalidad durante cientos de años y, en la actualidad, este componente alcalino de nitrógeno e hidrogeno domina como nunca el mercado de sistemas de refrigeración. Esta evolución no debería sorprendernos, pues este refrigerante natural, que Carl von Linde utilizo por primera vez en 1870 para enfriar cerveza, presenta numerosas ventajas.
El amoniaco tiene una buena capacidad volumétrica de enfriamiento y es un refrigerante muy eficaz gracias a su calor de vaporización de 1,368 kj/kg.

Basta introducir una pequeña cantidad de amoniaco en el sistema, entre un 13 y un 15% en comparación con los fluorocarbonos, para generar una gran capacidad de refrigeración. El uso de NH3 es, por lo tanto, una opción muy económica. La instalación de un sistema de refrigeración a base de amoniaco no solo resulta entre un 10 y un 20% más económica que otros sistemas similares, sino que los costes operativos son además notablemente inferiores.

Una ventaja más: a diferencia de los hidrocarburos líquidos, el amoniaco es más amigable con el medio ambiente. Su potencial de calentamiento global (PCG) y de agotamiento del ozono (PaO) es cero.

Toxina con señal de alarma olfativa.

En el mundo se producen más de 130 millones de toneladas de amoniaco cada año, y la tendencia es al alza. NH3 es uno de los elementos químicos de mayor producción mundial, y al mismo tiempo una de las sustancias peligrosas más utilizadas en el sector industrial.
Los motivos que lo explican son varios:

1.- Riesgo de explosividad y de incendio.

El amoniaco es un gas inflamable y, en estado gaseoso, puede generar compuestos inflamables o potencialmente explosivos al entrar en contacto con aire seco. El umbral de concentración oscila entre el 15% y el 33% vol. no obstante, la temperatura de ignición necesaria es bastante alta, 630°C como mínimo.

El NH3 suele ser más ligero que el aire y llega a la atmosfera con una gran velocidad de difusión. En espacios confinados y contenedores, es capaz de desplazar al oxigeno disponible. El NH3 presenta  una gran afinidad por la humedad y es capaz de formar rápidamente componentes con la humedad de la atmósfera. Si se producen fugas de amoniaco, se aplican cortinas de agua para atenuar el amoniaco vaporizado. El gas se disipa entonces en la tierra a modo de aerosol, visible en forma de neblina blanca.

El amoniaco tiene una inflamabilidad relativamente baja y solo quema de forma continua si se expone constantemente a una llama. Cuando el contenido de vapor en el aire excede el 11% vol., ya no es posible formar mezclas inflamables y potencialmente explosivas. A pesar del uso común de amoniaco en todo el mundo, las explosiones e incendios provocados exclusivamente por el NH3 son muy poco frecuentes. Los incidentes que se conocen se han producido casi exclusivamente en espacios cerrados o contenedores. Así pues, solo existe riesgo de explosividad si la concentración en espacios no ventilados sobrepasa el límite de explosividad (105 gramos por metro cúbico) o en presencia de fuentes de ignición de gran potencia.

Las tareas de mantenimiento de los sistemas de refrigeración a base de amoniaco que requieren labores de soldadura o de corte deben realizarse extremando todas las precauciones: las neblinas de aceite existentes pueden reducir el límite de explosividad de las mezclas de aire y NH3. Antes de iniciar las labores de soldadura, los sistemas a base de NH3 deben purgarse con aire o con un gas no inflamable para eliminar los restos de amoniaco. Otro problema de seguridad es el efecto corrosivo del amoniaco sobre el hierro, cobre, zinc, estaño y sus aleaciones. Las fugas pueden dañar las piezas del sistema de refrigeración y provocar escapes de gas incontrolables. La corrosión provocada por el amoniaco no solo perfora los materiales formando agujeros, sino también grietas. Por lo general son muy sutiles y difíciles de detectar.

  1. Peligro toxicológico

 

El amoniaco es una sustancia tóxica altamente corrosiva e irritante que afecta las vías respiratorias; puede presentarse en estado gaseoso, aunque es más común en estado líquido. La reacción más fuerte se produce en las superficies corporales húmedas, como las membranas mucosas, y provoca dolorosas quemaduras químicas, por ejemplo en la córnea, pudiendo causar ceguera. La temperatura del amoniaco líquido es inferior a -33°C y, si entra en contacto con la piel, provoca graves quemaduras por frío. Su inhalación puede dañar las vías respiratorias y los pulmones. Entre los síntomas de intoxicación (leve) por amoniaco destacan la sensación de sofoco y dificultades respiratorias, mareos, sensación de quemazón en la garganta, aumento de la salivación, dolor de estómago y vómitos. Una exposición prolongada daña los órganos digestivos y respiratorios. En algunos casos, pueden presentarse síntomas graves horas después de su inhalación. La contaminación con un nivel de 1700 ppm o superior es potencialmente mortal.

Una ventaja más: a diferencia de los hidrocarburos líquidos, el amoniaco es más amigable con el medio ambiente. Su potencial de calentamiento global (PCG) y de agotamiento del ozono (PaO) es cero.

No obstante, rara vez se producen accidentes mortales por causa del amoniaco: gracias a su típico olor acre, perceptible a concentraciones muy bajas, desde 5 ppm, el ser humano es capaz de detectarlo sin problemas por debajo del umbral de concentración perjudicial para la salud. Esto tiene ventajas y desventajas: Pues, su bajo umbral olfativo puede provocar el pánico entre los empleados, aunque la concentración no sea peligrosa. Esta es también una de las razones por las que una detección fiable y precisa resulta fundamental: ayuda a prevenir errores de juicio y reacciones precipitadas.

 

Mayor rapidez en la detección de fugas para evitar incidentes

 

Corrosión, válvulas con fugas o errores de funcionamiento: las fugas accidentales de amoniaco pueden producirse por diversas razones, aun cuando los sistemas de refrigeración se sometan a un mantenimiento adecuado y profesional. Los expertos calculan que en los complejos sistemas de refrigeración industriales se producen entre un 2% y un 17% de fugas cada año, en función de la antigüedad y del estado del sistema. Las grietas suelen aparecer cuando los restos de amoniaco líquido quedan atrapados en las bombas o en las tuberías en los periodos de reposo, con lo que aumenta su temperatura y, en consecuencia, se expanden. Otros escenarios problemáticos serían procesos de llenado, mantenimiento y limpieza.

 

Es fundamental detectar las fugas rápidamente. Por un lado, obviamente para evitar daños en el sistema y en los productos refrigerados, debiéndose mantener el proceso de rellenado al mínimo. Por otro, la interrupción de la producción tiene un coste, tanto si se trata de una alarma real por concentración peligrosa o si es una falsa alarma. Por esta razón, las fugas de amoniaco, en especial, deben detectarse con gran exactitud.

Detección de amoniaco: todo un reto en condiciones extremas.

 

Garantizar la seguridad de las condiciones de trabajo y de producción en plantas donde se emplean sistemas de refrigeración a base de amoniaco no es una tarea fácil. Las sustancias de alta toxicidad deben poderse monitorear con fiabilidad en condiciones climatológicas adversas, por ejemplo, en caso de oscilaciones de temperatura o humedad elevada.

Una de las claves para la seguridad es la monitorización continua del sistema. En estos casos, disponer de un sistema fijo de medición de gases constituye el método más fiable y eficaz para detectar la superación de umbrales lo antes posible y alertar al personal. Las fugas también pueden ser localizadas con los detectores portátiles de gases que llevan los empleados o que se colocan provisionalmente en lugares críticos. En situación de alarma, el personal de emergencia y los empleados también deben llevar equipos de protección personal adecuados. Dependiendo del potencial de la amenaza, dicho equipo consta de máscaras filtrantes o protección respiratoria autónoma (que no depende del aire del ambiente), trajes de protección química y equipo de escape, si es necesario.

 

¿Qué debe considerar a la hora de instalar equipos fijos de medición de gases?

 

  1. Instalación correcta de los puntos de medición

En los sistemas de refrigeración a base de amoniaco, los transmisores del sistema de medición de gases suelen instalarse en la sala de compresores y cerca de las estaciones de purga, por ejemplo, para controlar los extremos de las tuberías. Los sensores de la sala de compresores deben colocarse por lo general en el techo, ya que el amoniaco es dos veces más ligero que el aire y asciende rápidamente tras una fuga. Aun cuando el amoniaco no pueda olerse en la zona inferior de la sala, las concentraciones en el techo pueden ser significativamente más altas. A la hora de instalar los transmisores, asegúrese de no colocar los sensores directamente en el flujo de aire que se dirige o procede del evaporador.

  1. Factores potencialmente perturbadores

Las salas de compresores se caracterizan por las oscilaciones extremas de temperatura. Durante el calentamiento y el enfriamiento del aire puede formarse humedad debido a la condensación, pudiendo afectar el rendimiento de los dispositivos sensibles. También puede formarse humedad en el evaporador durante los procesos de descongelación.

En la medida de lo posible, los sensores deben colocarse en los lugares más protegidos de estos y otros factores potencialmente perturbadores.

  1. Monitorización del rendimiento del sensor

Temperaturas de congelación, temperaturas oscilantes, humedad y corrosión: no todos los sensores resultan idóneos para su uso en entornos tan adversos como un sistema de refrigeración. Pero al mismo tiempo, es importante contar con un alto nivel de precisión, especialmente en la detección del amoniaco. Para realizar una medición fiable, es imprescindible que los detectores de gases que elija sean lo suficientemente robustos para soportar la gran oscilación de temperaturas y otros retos imperantes.

  1. Selección de umbrales de alarma

En los sistemas de refrigeración a base de amoniaco siempre suele haber una concentración baja de este gas en el entorno. Para evitar la activación frecuente de falsas alarmas, los ajustes de los umbrales de alarma deben estar ligeramente por encima del valor umbral límite (TLV). Un sensor de alta calidad es capaz de realizar mediciones fiables y precisas y contribuye a minimizar las falsas alarmas y las paradas de producción.

  1. Prestar atención al mantenimiento periódico

Para que las mediciones sean fiables y precisas, el sistema de detección de gases debe calibrarse con regularidad y someterse a mantenimiento a intervalos específicos. Esta condición resulta todavía más importante si el sistema funciona en condiciones claramente adversas. Invertir en un servicio de mayor calidad compensa: los técnicos especialistas pueden identificar y solventar con mayor rapidez los efectos característicos del paso del tiempo y los signos de desgaste. Mejoran así la fiabilidad de los dispositivos y prolongan su vida útil.

 

Soluciones de seguridad de alta resistencia

 

En la mayoría de accidentes por amoniaco, la sustancia peligrosa se encuentra en estado gaseoso. Ante la sospecha de que se encuentren personas lesionadas en el área contaminada, su rescate constituye la máxima prioridad. Es imprescindible que los cuerpos de bomberos y el resto de personal de emergencias lleven protección respiratoria autónoma que no dependa del aire del ambiente. La protección de la cabeza es un componente importante, que impide que los ojos entren en contacto con la atmósfera contaminada. En muchos casos, también es necesario llevar trajes de protección química estancos a gases en previsión de situaciones peligrosas.

Si la fuga de amoniaco del sistema de refrigeración se produce en estado líquido, la situación es más problemática: en contacto con la piel, el líquido, cuya temperatura es de -33 °C o inferior, provoca quemaduras por frío. Su nivel de gravedad depende del tamaño de la superficie de contacto y de la cantidad. El material con el que se fabrican los trajes de protección básicos no es resistente a la corrosión de los líquidos refrigerantes. Se recomienda usar trajes de protección química fabricados con materiales resistentes al frío desde el inicio de la intervención. Para evitar quemaduras por frío, debe usarse ropa térmica debajo del traje protector y guantes y calcetines de lana.

 

Filtrar el filtro correcto

 

En los trabajos con riesgo de fugas o derrames rápidos de amoniaco (por ejemplo, al abrir un sistema de circulación de refrigeración), el personal debe tener a su disposición y usar, si es preciso, equipos de protección personal.

Esto incluye:

  • Máscara completa con filtro integrado para amoniaco (identificación de color verde, letra K) y un protector de ojos integrado
  • Guantes de protección
  • Botas de caucho
  • Gafas protectoras

En una situación de alarma, los equipos de escape que son independientes del aire ambiente facilitan la evacuación organizada de la planta. Los equipos de escape con filtros contra gases tóxicos también aportan más seguridad durante la evacuación.

 

Los requisitos especiales precisan soluciones individuales

 

Los sistemas de refrigeración a base de amoniaco constituyen un particular desafío para la gestión de la seguridad. Los equipos de medición de gases, los equipos de protección y los equipos de escape precisan soluciones individuales que consideren todos los factores específicos de la planta. Tanto para las nuevas instalaciones como para la integración de nuevos componentes en infraestructuras existentes se requieren conocimientos fundamentales sobre los principios químicos y físicos básicos, parámetros técnicos y requisitos legales: un proceso de planificación de alta complejidad. Conviene contar con asesoramiento experto durante todo el proceso: durante la adquisición, la instalación, la puesta en servicio y el mantenimiento.