La refrigeración con amoniaco (NH3), además de ser un refrigerante natural, tiene con muy buenas propiedades térmicas y no sin inconvenientes tal y como se trató en el artículo: Refrigeración con amoniaco: aplicaciones, funcionamiento y propiedades, pero su uso va a ser mucho más habitual principalmente por la entrada en vigor de la normativa europea F-Gas 517/2014, el 1 de enero de 2015, la cual plantea la progresiva reducción de emisiones mediante el control de uso de los gases fluorados de efecto invernadero, los cuales antes del año 2030 deben ir sustituyéndose por otro tipo de gases de menor PCA (Potencial de Calentamiento Atmosférico, en inglés GWP) y de uso fiable y contrastado como es el caso del amoniaco o el dióxido de carbono.
A continuación se van a exponer las principales normativas y reglamentaciones que el diseñador, instalador y mantenedor debe tener en cuenta en las instalaciones y equipos existentes en instalaciones de refrigeración con amoniaco entre las que destacan la Directiva sobre equipos a presión (PED) y la norma UNE-EN 378 sobre Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Requisitos de seguridad y medioambientales y el propio RSIF (Reglamento de seguridad de Instalaciones Frigoríficas).
Características generales de las instalaciones de refrigeración con amoniaco R-717
El funcionamiento básico de la instalación de refrigeración con amoniaco (NH3) se basa en un ciclo cerrado de evaporación, compresión, condensación y expansión. Los parámetros que definen secciones de los conductos de evaporación y condensación, así como resto de elementos (válvula de expansión, compresor, etc.) son entre otros el punto de ebullición del amoniaco (NH3) que está en -33ºC a una presión de 1,09bar.
- Reducción de diámetros y superficies
Las instalaciones de refrigeración con amoniaco requieren diámetros de las tuberías y superficies de intercambio, tanto para estado líquido como gaseoso, inferiores a los de la mayoría de refrigerantes químicos; debido a que el NH3 tiene mejor coeficiente de transferencia de calor que la mayor parte de los refrigerantes químicos.
El amoníaco puro no tiene efecto alguno sobre los metales si se encuentra completamente seco, pero ataca y destruye el cobre y sus aleaciones si contiene incluso una pequeña cantidad de agua. En consecuencia, las plantas de amoníaco utilizan tuberías y equipos de acero o acero inoxidable.
Los aceites comúnmente empleados en las plantas de amoníaco no son solubles en este producto, por lo que deben drenarse.
- Sistemas de circulación mediante bomba o por gravedad
Las ventajas de los sistemas de refrigeración por amoniaco respecto a los sistemas de HFC/HCFC por expansión seca o directa son:
- Las bombas distribuyen el refrigerante líquido a los evaporadores de manera eficiente y retornan la mezcla de vapor y líquido al separador de líquido.
- El recalentamiento puede reducirse a 0 K, aumentando la eficiencia del evaporador sin arriesgarse al arrastre de líquido en el compresor.
- El bajo diferencial de temperatura reduce la deshidratación del producto almacenado.
- Los sistemas de circulación por gravedad poseen una carga de refrigerante relativamente baja.
Funcionamiento de una planta de refrigeración con amoniaco básica común: sistema bombeado monoetapa
En el siguiente esquema se muestra una planta de amoníaco básica, la cual tiene los siguientes elementos:
1- Compresor.
2- Condensador.
3- Recipiente.
4- Dispositivo de expansión 5- Separador de líquido.
6- Drenaje de aceite del separador.
7- Bomba de refrigerante. 8- Evaporadores.
El compresor aspira el gas seco (resultante del evaporador y el flash gas) del separador a la temperatura de evaporación, lo comprime hasta la temperatura de condensación y lleva el gas de descarga recalentado hasta el condensador. El condensador licua el refrigerante a la vez que disipa el calor del gas refrigerante mediante el sistema de enfriamiento.
Desde el condensador, el líquido refrigerante llega hasta el dispositivo de expansión a la presión de condensación, y próximo a la temperatura de esta. En el dispositivo de expansión, el amoníaco se expande hasta la temperatura de evaporación y, a continuación, pasa al separador. En el separador se separa el gas líquido del flash gas.
El líquido refrigerante, a la temperatura y presión de evaporación, es aspirado por la bomba y enviado hasta el evaporador. La tasa de circulación es, generalmente, de 1:3; es decir, un tercio del flujo másico se evapora en el evaporador, absorbiendo la capacidad calorífica.
En el evaporador se produce el intercambio de calor. Hasta el separador retorna una mezcla de gas y líquido; el líquido se separa del gas y el compresor puede aspirar el gas seco. De este modo se cierra el circuito.
El aceite del compresor no suele ser soluble en amoníaco, por lo que permanece en el sistema y es recogido en el evaporador. Ello limita la capacidad y origina averías que se pueden evitar mediante un dispositivo de drenaje de aceite en el colector de aceite del separador
Real Decreto 709/2015
Mediante este RD 709/2015 se transpone la Directiva 2014/68/UE, de 15 de mayo y se establecen los requisitos esenciales de seguridad para la comercialización de los equipos a presión. Es de aplicación ya que los equipos de refrigeración son equipos a presión.
Real Decreto 379/2001,
Mediante este real decreto se aprueba el Reglamento de almacenamiento de productos químicos y sus instrucciones técnicas complementarias MIE-APQ-1, MIE-APQ-2, MIE-APQ-3, MIE-APQ-4, MIE-APQ-5, MIE-APQ-6 y MIE-APQ-7. Este reglamento tiene por objeto establecer las condiciones de seguridad de las instalaciones de almacenamiento, carga, descarga y trasiego de productos químicos peligrosos.
En el capítulo IV se trata la protección contra incendios en los almacenamientos de líquidos inflamables y/o combustibles así como en sus instalaciones conexas en función del tipo de líquido, la forma de almacenamiento, su situación y/o la distancia a otros almacenamientos. Además, se tendrá en cuenta lo dispuesto en las ITC aprobadas por dicho real decreto y de aplicación como son la MIE APQ-1: Almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles y la MIE APQ-4: Almacenamiento de amoníaco anhidro.
Trata los sistemas de refrigeración y bombas de calor, en cuanto a sus requisitos de seguridad y medioambientales. Está formada por cuatro partes que se citan a continuación:
UNE-EN 378-1: Parte 1: requisitos básicos, definiciones, clasificación y criterios de elección.
UNE-EN 378-2: Parte 2: diseño, fabricación, ensayos, marcado y documentación.
UNE-EN 378-3: Parte 3: instalación "in situ" y protección de las personas.
UNE-EN 378-4: Parte 4: operación, mantenimiento, reparación y recuperación.
Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-29 del REBT.
Esta instrucción 29 del Reglamento Electrotécnico de baja Tensión establece las prescripciones particulares para las instalaciones eléctricas de los locales con riesgo de incendio y explosión. En este sentido también se puede consultar la GUÍA TÉCNICA DE APLICACIÓN.
Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas.
El principal reglamento que define el diseño de instalaciones de refrigeración por amoniaco es el RD 138/2011, de 4 de febrero, por el que se aprueba el reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias.
Es tal la importancia de este reglamento en la seguridad de instalaciones de amoniaco que se ha tratado de forma más extensa en el artículo Aplicación del Reglamento de Seguridad de Instalaciones de Refrigeración con amoniaco. De forma esquemática son las siguientes instrucciones técnicas complementarias las que definen de forma concreta aspectos técnicos a tener en cuenta en la seguridad de las instalaciones de refrigeración que contienen amoniaco:
- ITC IF-05. Diseño, construcción, materiales y aislamiento empleados en los componentes frigoríficos
- ITC IF-07. Sala de máquinas específica, diseño y construcción
- ITC IF-09. Ensayos, pruebas y revisiones previas a la puesta en servicio
- ITC IF-12. Instalaciones eléctricas
- ITC IF-16. Medidas de prevención y de protección personal
- ITC IF-17. Manipulación de refrigerantes y reducción de fugas
Por tanto cuando nos enfrentemos al diseño, mantenimiento o explotación de instalaciones de refrigeración con amoniaco deberemos tener en cuenta las normativas y reglamentos que se han indicado.
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Comentarios
Muy acertado el informe De sistema de refrigeración nh3 si me podrías ayudar con un sistema para barco atuneros, gracias bendiciones
Cuanto tarda en enfriar
estoy diseñando un sistema de cogeneración eficiente , donde produzco electricidad mas economica el kwh, pero a través de los gases de salida de la turbina que quema gas natural, quiero aprovechar el potencial de tener agua fría por absorcion (bromuro de litio) agua a 6 grados centigrados , como puedo eficientar un sistema de congelacion de camaras frigoríficas a -32 grados centigrados existente por compresion de amoniaco.