Lo sviluppo dell'industria della refrigerazione e i requisiti ambientali hanno fatto sì che refrigeranti naturali come l'ammoniaca acquisissero importanza. In questo articolo parliamo delle caratteristiche dell'ammoniaca, i principi di sicurezza e dell'uso pratico dell'ammoniaca negli impianti di refrigerazione ad ammoniaca da parte del cliente e fornitore chiave nel settore della refrigerazione ad ammoniaca - GEA Refrigeration Poland Ltd.
L'ammoniaca si forma dalla sintesi di azoto e idrogeno. Questo composto chimico inorganico si forma in natura come prodotto della putrefazione di sostanze proteiche. Nell'industria si ottiene con il metodo Haber-Bosch, sintetizzando azoto e idrogeno su catalizzatori di ferro.
L'ammoniaca è costituita da una molecola di azoto e da tre molecole di idrogeno.
gas incolore
reazione fortemente alcalina
ha un odore particolare e pungente
facilmente solubile in acqua
infiammabile, brucia con una caratteristica fiamma gialla
chimicamente attivo
punto di ebollizione -33,4°C
entra in reazioni chimiche con gli acidi, forma sali di ammonio e con i metalli chimicamente attivi - ammidi
più leggero dell'aria, si accumula nelle parti superiori delle stanze
L'uso dell'ammoniaca è molto ampio e viene utilizzato in molti settori. La prima associazione è quella dei fertilizzanti artificiali, ma questo non è l'unico settore in cui viene utilizzata. Viene utilizzata anche nella produzione di esplosivi o di tessuti sintetici. Inoltre, le sue favorevoli proprietà termodinamiche consentono di utilizzare l'ammoniaca come refrigerante per i sistemi di raffreddamento, ad esempio nell'industria alimentare e delle bevande.
L'ammoniaca anidra di grado refrigerante viene utilizzata come refrigerante per le sue proprietà:
Alta efficienza energetica: L'ammoniaca è un refrigerante molto efficiente dal punto di vista energetico. Ad esempio, 1 kg di ammoniaca è in grado di assorbire 1347 kJ nel processo di evaporazione, mentre 1 kg di Freon R22 assorbe solo 222 kJ.
Ambiente: L'ammoniaca ha il minor impatto sulla distruzione dello strato di ozono e sull'ambiente tra tutti i refrigeranti finora conosciuti. Questo fa sì che gli impianti che utilizzano l'ammoniaca non siano soggetti alle restrizioni a cui sono soggetti i refrigeranti sintetici.
Prezzo dell'ammoniaca: Il prezzo di un chilogrammo di ammoniaca è molto inferiore a quello di un chilogrammo di refrigerante chimico (freon) - una differenza di prezzo di circa cento volte. Inoltre, l'ammoniaca allo stato liquido (refrigerante liquido) ha una densità molto inferiore rispetto ai refrigeranti chimici.
Diametro dei tubi più piccolo: L'ammoniaca richiede tubi di mandata e aspirazione di diametro inferiore rispetto ai refrigeranti chimici.
Trasferimento di calore: Questo è uno dei vantaggi più importanti dell'ammoniaca. L'ammoniaca ha un trasferimento di energia termica molto più elevato rispetto agli agenti chimici. Questo fa sì che gli scambiatori di calore dell'ammoniaca abbiano una superficie di trasferimento del calore molto più piccola rispetto agli scambiatori di calore per refrigeranti chimici.
In conformità al Regolamento UE 517/2014 sui cosiddetti gas fluorurati, sono cambiate le soglie che determinano la frequenza di ispezione delle apparecchiature di refrigerazione. In questo regolamento, il volume di riempimento è determinato utilizzando CO2 equivalente ed è definito come segue:
Da 5 a 50 tonnellate di CO2 equivalente: almeno una volta ogni 12 mesi, o almeno una volta ogni 24 mesi se hanno installato un sistema di rilevamento delle perdite. Fanno eccezione le apparecchiature ermeticamente sigillate contenenti gas fluorurati in quantità inferiore a 10 tonnellate di CO2 equivalente: se etichettate come ermetiche, non sono soggette a controlli di tenuta;
da 50 a 500 tonnellate di CO2 equivalente: almeno una volta ogni 6 mesi, o almeno una volta ogni 12 mesi se hanno installato un sistema di rilevamento delle perdite;
oltre 500 tonnellate di CO2 equivalente: almeno una volta ogni tre mesi, o almeno una volta ogni sei mesi se hanno installato un sistema di rilevamento delle perdite.
Le normative obbligatorie sui gas fluorurati hanno vietato l'uso del refrigerante R22 dal 1° gennaio 2015. Entro il 2018, l'industria è stata inoltre obbligata a ridurre la quantità totale di gas fluorurati consumati del 37%. L'obiettivo per il 2030 è di ridurre il livello di produzione di gas fluorurati al 21% del valore del 2015, come limite di rilascio.
Il refrigerante R404A è già stato vietato dal 2020. Inoltre, ci saranno ulteriori requisiti per i sistemi di controllo delle perdite e regimi di ispezione più severi per gli impianti. È economicamente svantaggioso investire in sistemi di refrigerazione basati sui gas fluorurati, soprattutto perché non si conoscono ancora tutte le normative. Per gli impianti di refrigerazione industriale, i sistemi di refrigerazione basati sull'ammoniaca rimangono l'unica alternativa sensata.
I sistemi di refrigerazione ad ammoniaca hanno un funzionamento piuttosto semplice. L'ammoniaca liquida passa dal serbatoio al separatore. Qui viene sottoposta ai processi di agglomerazione e disermetizzazione. Nella fase successiva, il refrigerante ammoniacale passa attraverso una valvola a farfalla dove si mescola con l'ammoniaca calda e gassosa, riducendone la temperatura. Assorbe il calore dell'acqua, che passa attraverso l'evaporatore e si trasforma in uno stato gassoso. Il ciclo di refrigerazione si ripete, sostenendo il processo di raffreddamento.
Nel diagramma riportato di seguito:
B - sito di rilevamento delle perdite di ammoniaca
Schema di un tipico sistema di refrigerazione ad ammoniaca
La sicurezza degli impianti di refrigerazione ad ammoniaca non è solo la protezione efficace degli impianti industriali, ma soprattutto la protezione della salute e della vita umana.
In questo articolo presenteremo i requisiti per la sicurezza dell'impianto tecnologico stesso. Per garantire il corretto funzionamento e l'operatività dell'impianto, è necessario mantenere il registro di funzionamento dell'impianto. Le annotazioni corrette nel registro devono includere, tra le altre cose:
una descrizione dettagliata del lavoro svolto
i dati delle persone che hanno eseguito le attività
dati e nome dell'azienda che esegue le attività di manutenzione/riparazione
I requisiti dettagliati per le disposizioni di cui sopra sono specificati nella norma PN-EN-378-4.
Informazioni rilevanti sull'ammoniaca sono contenute anche in. Ordinanza del Ministro del Lavoro e delle Politiche Sociali del 29 novembre 2002 sulle concentrazioni e intensità massime ammissibili di fattori nocivi per la salute sul luogo di lavoro (Dz.U.2002.217.1833).
Un limite nell'uso dell'R717 è l'effetto sui metalli. Mentre l'ammoniaca anidra e le sue soluzioni acquose non hanno effetto sul ferro e sulle sue leghe, l'ammoniaca reagisce con lo zinco, il rame e le sue leghe. Questo aspetto è particolarmente importante nella progettazione dei circuiti secondari di refrigerazione. Per questo motivo utilizziamo il rilevamento dell'ammoniaca nel circuito secondario nelle soluzioni a base di ammoniaca.
Condizioni di funzionamento del sensore
Vogliamo mostrarvi l'esperienza della lunga collaborazione di JUMO Polonia. con un fornitore chiave nell'industria della refrigerazione ad ammoniaca - GEA Refrigeration Poland Sp. z o.o
Sistema di rilevazione JUMO nell'impianto di refrigerazione ad ammoniaca di GEA Refrigeration Poland Ltd.
Un trasmettitore di valori di ammoniaca JUMO AQUIS 500 pH è visibile sulla barra metallica, mentre un rilevatore di ammoniaca JUMO si trova sul tubo del raccordo.
La manutenzione del rilevatore di ammoniaca è un'operazione relativamente semplice, ma si raccomanda di farla eseguire da un centro di assistenza o persone autorizzate a farlo. È buona cosa eseguire la manutenzione del rilevatore a ogni ispezione semestrale dell'impianto. Il sensore di ammoniaca può essere utilizzato nell'intervallo di temperatura compreso tra - 8 + 30 ℃. Esistono anche soluzioni per temperature nell'intervallo: -55 +30 ℃. Il sensore di ammoniaca deve essere installato in un sistema non pressurizzato, ad esempio in un by-pass quando si utilizzano raccordi convenzionali. Per le installazioni più impegnative, si utilizzano raccordi autosigillanti a doppia camera che consentono di installare il rilevatore in un sistema a pressione di 2 o 3 bar (max. 6 bar). 3 bar (max. 6 bar).
Elettrodo per il rilevamento di perdite di ammoniaca
Il raccordo consente di rimuovere il rilevatore di ammoniaca dal sistema senza interrompere il funzionamento dell'impianto e protegge il sensore da danni dovuti alla pressione. Il fluido deve essere pulito, privo di solidi, oli, ecc. Se necessario, utilizzare dei filtri.
Raccordi per il sensore di ammoniaca
Con l'attuale diffusione della tecnologia dell'ammoniaca e i vantaggi e le sfide che essa comporta, l'uso dell'ammoniaca per la refrigerazione sembra essere la soluzione più economica. È importante tenere a mente i requisiti operativi di questo tipo di sistema, compreso il lato secondario. Una negligenza sul lato secondario può comportare ingenti perdite finanziarie e il blocco dell'intero impianto. Per garantire un funzionamento sicuro e ottimale dell'impianto, ricordate di eseguire regolarmente la manutenzione dei refrigeratori ad ammoniaca.
