Amônia em instalações frigoríficas: cuidados essenciais e boas práticas

 

Mesmo com tantos bons requisitos como alta eficiência energética e baixo custo de aquisição, existem riscos vinculados às atividades industriais e comerciais que trabalham com amônia em seus processos de refrigeração.

• Veja a edição completa

A  opção por equipamentos de refrigeração aplicados com fluido refrigerante amônia (NH3) continua com muita força nos projetos de refrigeração, principalmente industrial de alta capacidade, pois, além de ser uma opção de alta eficiência energética e baixo custo de aquisição, apresenta a  sustentabilidade como um de seus pilares mais fortes, com um GWP (Potencial de Aquecimento Global) e um ODP (Potencial de Destruição da Camada de Ozônio) próximos de zero, cumprindo os requisitos de restrições atuais e futuras das agendas climáticas dos principais blocos de países signatários do Protocolo de Montreal e emendas subsequentes.

Mesmo com tantos bons requisitos, existem riscos vinculados às atividades industriais e comerciais que trabalham com amônia em seus processos de refrigeração.

Segundo Marcos Euzébio, Gerente de Engenharia de Aplicação da Bitzer, de acordo com a classificação ASHRAE, a amônia (NH3) é fluido de classe de segurança B2L, ou seja, é tóxico e apresenta grau baixo de flamabilidade, o que requer conhecimento específico para o equipamento de refrigeração, em suas fases de projeto, operação e manutenção.

Portanto, é de suma importância que se desenvolva um projeto de gestão de riscos e treinamentos contínuos aos envolvidos nesta aplicação.

“O aumento dos requisitos de segurança (regulamentação) em plantas de refrigeração com amônia vem colocando enorme pressão sobre os proprietários devido ao aumento do custo da conformidade (compliance). Em todo o mundo, usuários de instalações frigoríficas estão à procura de soluções de refrigeração com baixa carga de amônia.

E nós, fabricantes, estamos buscando desenvolver soluções cada vez mais sustentáveis com carga mínima de refrigerante – seja ele qual for. Tudo em busca de sistemas mais econômicos, ecológicos, eficientes e seguros”, informa Euzébio.

Cuidados e boas práticas

As boas práticas e cuidados desenvolvidos e utilizadas nos sistemas existentes de refrigeração por amônia no Brasil, baseiam-se na documentação internacional disponível, como por exemplo a ANSI/ASHRAE Standaard 15-2007 – Safety Code for Mechanical Refrigeration; ANSI/IIAR 2-2008 – Equipment, Design & Installation of Ammonia Mechanical Refrigeration Systems e EN 378 Part 1-4-2008: Refrigerating systems  and  heat  pumps -Safety and environmental requirements – European Committee for Standardisation, entre outras (veja Box Normas Brasileiras e Internacionais).

“Há também uma excelente literatura disponível pelo Ministério do Meio Ambiente do Brasil – Recomendações de Projeto para Operação Segura de Sistemas de Refrigeração por Amônia , edição em 3 volumes, redigida por Leonilton Tomaz Cleto, uhttps:/ /www.protocolodemontreal.org.brm ícone no assunto.

Como exemplo, para tratamento do assunto de segurança, relaciono alguns cuidados básicos com relação ao cotidiano de um operador”, acrescenta Euzébio.

– O sistema completo deve ser protegido contra queda de objetos;

– As tubulações devem ser identificadas quanto ao estado físico do fluido em circulação interna, sentido de fluxo e faixa de pressão de trabalho;

– Válvulas de segurança devem ser previstas com alívio para tubulação coletora e direcionadas para meio externo com elevação avaliada;

– Devem ser previstos sensores de concentração de amônia e respectivas ações de automação em caso de alcance de nível crítico;

– Os cilindros de NH3 devem ser manuseados e transportados apenas por pessoas e equipamentos especializados para evitar danos;

– Empilhadeiras, carrinhos de mão e outros veículos de manutenção podem causar danos, portanto deve-se prever proteção física aos equipamentos. É uma boa prática fornecer barreiras ou estabelecer zonas de segurança;

– Devido à sua leve flamabilidade, a amônia deve ser mantida longe de fontes de ignição (superfícies quentes, faíscas, interruptores elétricos);

– Equipamento de ventilação deve ser instalado, quando aplicável, em todas as áreas onde a amônia possa vazar. Isto evita que o refrigerante atinja uma concentração perigosa no ar. A ventilação e as aberturas de exaustão devem ser posicionadas de maneira correta para que o fluxo de ar não prejudique a saúde humana. Como são mais leves que o ar, as aberturas de ventilação devem ser colocadas perto do teto;

– Capacitação contínua e programada aos envolvidos na operação do equipamento, bem como informação disseminada a nível corporativo a todos os colaboradores que atuam na planta, incluindo administrativos e serviços diversos.

– Prever todos os pontos de manobra das válvulas em operação, além de verificar os selos mecânicos onde o vazamento do fluido é mais suscetível.

Compressores e bombas de circulação de NH3 também merecem atenção especial no que se refere a manutenções preventivas conforme indicação nos manuais dos fabricantes. Lembrando que manutenções preditivas e preventivas permitem o afastamento de ocorrências de manutenção corretiva.

• Retrofit em equipamentos de refrigeração industrial
• Desafios e oportunidades para o HVAC-R em 2024
• Dicas e instruções para mecânicos e instaladores

Há também a necessidade da periodicidade da calibração das válvulas de segurança e de acordo com o tempo de vida do equipamento em uso a análise mecânica dos vasos de pressão, separadores de líquido e tubulações. Equipamentos de purga de ar e água também devem ser previstos, bem como análises periódicas do óleo.

“Atualmente, tem-se observado um crescimento considerável em sistemas híbridos onde a amônia é aplicada em conjunto com o CO2, chamados sistema em cascata do tipo baixa carga, ou “low charge”, onde se aplica a amônia em sua melhor eficiência termodinâmica (média temperatura de evaporação) em conjunto com CO2 em sua excelente aplicação termodinâmica que é a baixa temperatura de evaporação.

Esse conjunto entrega a solução de alta sustentabilidade, alta eficiência energética, baixa carga de NH3. Para se ter uma ideia, um compressor de 30 HPs a pistão aplicado com CO2 entrega capacidade de 125 KW de refrigeração sob temperatura de evaporação de -30C.

Um exemplo abaixo apresenta uma aplicação clássica de projeto tipo ‘low-charge’ de amônia com CO2, onde a amônia resfria propileno glicol, este atendendo a todas as cargas MT e AT da instalação, bem como condensando o CO2, que por sua vez é o fluido responsável pela retirada da carga de congelados da planta frigorífica”, informa o gerente de aplicação da Bitzer.

Ele salienta que o fundamental deve ser a capacitação técnica e treinamentos periódicos aos envolvidos com sistemas de refrigeração por amônia.

Medidas de proteção

Sobre as medidas de proteção, pontos essenciais em relação à prevenção coletiva da exposição a amônia incluem a manutenção das concentrações ambientais a níveis os mais baixos possíveis e sempre abaixo do nível de ação (NR-9), por meio de ventilação adequada e implantação de mecanismos para a detecção precoce de vazamentos.

O uso de sistema fixo de detecção de amônia com instalação de detectores dentro da sala de máquinas e ambientes indústrias é recomendado para proteção do sistema de refrigeração industrial como um todo (operadores colaboradores e maquinários).

O IIAR (Instituto Internacional de Refrigeração por Amônia) recomenda ainda a instalação de caixa de controle do sistema de refrigeração de emergência, que desligue todos os equipamentos elétricos e acione a ventilação mecânica exaustora fixa ou portátil sempre que necessário. Através do monitoramento contínuo da concentração de amônia na sala de máquinas, quando atingidos determinados níveis, serão acionados alarmes para tomadas de ações do controle de proteção.

A amônia oferece riscos, mas seguindo todas as boas práticas de operação e buscar empresas que sejam referência no setor, oferecendo sistemas que se diferenciaram pelo comprometimento, desempenho, segurança e eficiência energética, os riscos serão totalmente minimizados.

Normas Brasileiras e Internacionais

– NR-13 – 2008 – Caldeiras e Vasos de Pressão – Normas Regulamentadoras da Legislação de Segurança e Saúde no Trabalho – Ministério do Trabalho – Lei nr. 6514 – 22/12/1977;

– P4.261 – Manual de Orientação para a Elaboração de Estudos de Análise de Riscos – CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – 13/08/2003;

– NBR 13598 – Vasos de Pressão para Refrigeração – ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – 04/1996;

– NR-9 – Norma Regulamentadora que estabelece diretrizes para a Segurança do Trabalho em três frentes: física, química e biológica – Ministério do Trabalho.

Standards Internacionais

– ANSI/ASHRAE Standard 15-2007 – Safety Code for Mechanical Refrigeration – American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers;

– ANSI/IIAR 2-2008 – Equipment, Design & Installation of Ammonia Mechanical Refrigerating Systems – International Institute of Ammonia Refrigeration;

– EN 378 Part 1-4 – 2008: Refrigerating systems and heat pumps – Safety and environmental requirements – European Comittee for Standardisation. Part 1: Basic requirements, definitions, classification and selection criteria – Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation – Part 3: Installation site and personal protection – Part 4: Operation, maintenance, repair and recovery;

– ISO 5149:1993 – Mechanical Refrigerating Systems used for Cooling and Heating – Safety Requirements – International Organization for Standardization;

– ANSI/ASME B31.5 – 2006 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components – American Society of Mechanical Engineers;

– ANSI/IIAR Standard 3-2005: Ammonia Refrigeration Valves. Código ASME para Dimensionamento de Vasos de Pressão;

– ASME – Pressure Vessel Code – 2007 – Section VIII;

O IIAR – International Institute of Ammonia Refrigeration, possui atualmente Boletins/ Guias de Referência relacionados à aplicação de Amônia em sistemas de refrigeração entre suas publicações.