refrigeración con amoniaco

Aspectos técnicos de las instalaciones de refrigeración con amoniaco

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20/03/2017

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.

  • Materiales utilizados

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.

  • Solubilidad del aceite

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:

  1. Las bombas distribuyen el refrigerante líquido a los evaporadores de manera eficiente y retornan la mezcla de vapor y líquido al separador de líquido.
  2. El recalentamiento puede reducirse a 0 K, aumentando la eficiencia del evaporador sin arriesgarse al arrastre de líquido en el compresor.
  3. El bajo diferencial de temperatura reduce la deshidratación del producto almacenado.
  4. 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:

Esquema instalacion refrigeracion amoniaco

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.

La norma UNE-EN 378

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 que se puede descargar en este link: Click Aquí.

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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Categorizado en: Instalaciones y Mantenimiento

37 Comentarios

  1. Nerea Rodríguez dice:

    Buenos días,

    Si la temperatura de condensación son 35 grados y la temperatura de evaporación -13 grados, ¿sabrías cuál temperatura se encuentra el glicol en el almacenamiento (punto 3 de tu esquema)?

    Muchas gracias

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    • Rogelio Delgado Rogelio Delgado dice:

      La finalidad de este foro no es enviarnos unos datos para diseñar una instalación pues requiere de mas valores y de aplicar por un técnico cualificado un estudio adecuado de necesidades.
      Con nuestras formaciones tanto cursos como máster podrás obtener los conocimientos adecuados para poder llevar a cabo el dimensionamiento de una instalación.
      Un saludo.

      1+
  2. CARLOS REYES dice:

    que opinion tiene acerca de utilizar una bomba de calor para produccir frio y el calor resultante calentar agua a 65° c

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    • Rogelio Delgado Rogelio Delgado dice:

      El aprovechamiento del calor residual de un proceso para poder utilizarlo en otros procesos es algo positivo y que provoca en el computo global un ahorro energético, por mi parte me resulta muy interesante y adecuado de aprovecharlo, siempre hay que tener cuidado con los intercambiadores de calor y evitar que circuitos de agua caliente sanitaria no resulten contaminados pero si es interesante aprovechar ese calor residual.
      Un saludo cordial.

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  3. mauricio dice:

    Hola como va?. Normalmente cuando se le agrega amoniaco a un sistema de compresión como este.

    Se hace con la maquina en marcha? El amoniaco se mete por el separador de liquidos? No corro riesgos de que el amoniaco gasificado se me vuelva a la garrafa que estoy utilizando para agregar mas?

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    • Rogelio Delgado Rogelio Delgado dice:

      Efectivamente hay que tener especial cuidado en el uso del refrigerante y en el modo de reponerlo, para ello se deben seguir estrictamente las medidas de seguridad que indica el fabricante en función de las posibilidades que haya dispuesto, de si es posible o no realimentar con el equipo en marcha.
      No obstante siempre que se pueda y por seguridad del operario todas las manipulaciones deben de hacerse con el equipo apagado y en estado de reposo.
      Un saludo cordial.

      1+
  4. hernan flores dice:

    buen dia tengo un problema la bomba de de vacio se me quemo y no tengo la de remplazo en este momento , y me presenta alto nivel a cada momento como puedo bajar el nivel ,

     

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    • Rogelio Delgado Rogelio Delgado dice:

      El no contar con todos los elementos de la instalación conlleva un mal funcionamiento del sistema y dar medidas o estados del sistema inadecuados, por tanto te recomiendo no usar el equipo en tanto no sea reparado adecuadamente y sustituida la bomba por un técnico cualificado.
      Un saludo cordial.

      1+
  5. Matias Arntzen dice:

    Hola, estamos haciendo un proyecto de refrigeracion mediante glicol y amoniaco utilizando un evaporador de carcasa y tubo y queriamos consultar que fabricantes conocen Desde ya muchas gracias

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    • Rogelio Delgado Rogelio Delgado dice:

      Le recomiendo se dirijan a asociaciones de instaladores de su zona de trabajo, o entidades de apoyo técnico, como colegios de ingenieros, asociación de instaladores, etc.
      En estas entidades puede ofrecerle fabricantes del sector incluso puede tener convenio con ellos y conseguir algún descuento adicional.
      Espero tengan suerte con la búsqueda, y recuerden hacer un estudio adecuado de los distintos fabricantes de la zona para poder elegir con un criterio adecuado la opción que mas les convenga de las ofertas recibidas.

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