 |
TORNA ALLA PAGINA INIZIALE CENTRO STUDI GALILEO |
LA SICUREZZA DELL'AMMONIACA
RISPETTANDO IL PROGETTO E LA MANUTENZIONE
A.C Pachai - Johnson Controls Denmark
Negli ultimi anni, per molte ragioni, è aumentata la presa di
coscienza sul problema della sicurezza. Questo ha prodotto numerose discussioni
su come aumentare e migliorare la sicurezza. Si parte con il progetto iniziale
per passare successivamente ad un’attenta procedura durante l’installazione, e
ad una corretta manutenzione. Ci sono doveri che interessano sia l’appaltatore,
sia l’utente sia il proprietario del sistema. Gli standard non sempre rispondono
pienamente a tutti i fabbisogni e le leggi.
1.
Introduzione
In alcuni paesi, l’uso dell’ammoniaca è
più diffuso rispetto ad altri. Gli interessi sul riscaldamento globale e i
prezzi
dell’energia hanno portato
ad un crescente interesse nei confronti dell’uso di
refrigeranti efficienti. Le ditte con nessuna esperienza nell’uso del
l’ammoniaca, manifestano una grande resistenza nell’usarla. In alcuni casi,
questa titubanza è collegata ad incidenti avvenuti con l’ammoniaca e tramandati
come se fossero dei miti. In molti casi se si guarda più in profondità,
ci si accorge che le stesse storie subiscono delle
modifiche, vengono arricchite con particolari più coloriti e interessanti
rispetto all’originale, ricordando le fiabe della
nostra infanzia.
In realtà secondo una ricerca eseguita
dai Prof. Gustav Lorentzen e Helge Lunde in Norvegia molti anni fa, sono state
uccise più persone dall’ R22 che dall’ammoniaca. Ciò che spesso viene
dimenticato è che sotto certe condizioni sia l’R22 sia i refrigeranti HFC
possono diventare infiammabili e provocare incidenti. Questo documento non vuole
mettere in discussione quale che sia il migliore,
ma cercare di mostrare i passi per migliorare la
sicurezza degli impianti di refrigerazione, e in particolar modo di quelli ad
ammoniaca. In qualsiasi caso molte delle considerazioni
che si fanno sono richieste indistintamente e
ugualmente per un corretto uso di tutti i tipi di refrigeranti.
Tenendo conto dell’eliminazione dell’R22, c’è un’apertura
verso un maggior uso dell’ammoniaca.
Il principale
ostacolo usando l’ammoniaca (NH3/R717)
come refrigerante retrofit negli impianti esistenti a R22, consiste nel fatto
che molti componenti negli impianti R22 non sono compatibili con l’NH3.
L’efficienza come mostrato in tabella è buona
e la capacità frigorifera è simile a quella di molte alternative.
La stessa tabella mostra che l’R22 è in
realtà relativamente un buon refrigerante dal punto di vista della capacità e
dell’efficienza. Il problema con l’R22 e altri tipi di HCFC è il potenziale di
assottigliamento dell’ozono che è stabilito dal protocollo di Montreal e la loro
conseguente
eliminazione.
Il riscaldamento globale si sta ora concentrando sull’alto
impatto sull’uomo provocato dai gas serra . Sembra essere una cattiva idea
scambiare un gas con un relativamente moderato impatto sul riscaldamento
globale, con un gas ad impatto molto alto sul riscaldamento globale. Come
mostrato nella figura 1 soltanto le miscele R407C e R134a sembrano relativamente
buone, ma anche qui i refrigeranti naturali sembrano essere molto buoni.
Quali sono i principali ostacoli per un
uso più diffuso di refrigeranti naturali, quando sono sicuri per l’ambiente? In
molti casi “l’ignoranza”
sarà la risposta. Le brutte esperienze e la poca conoscenza dei fatti reali
rappresentano una spiegazione. Anche i costi giocano un ruolo importante. Il
prezzo iniziale per gli impianti a R717 è in alcuni casi più alto delle
alternative, e per alcuni clienti questo è alla base della loro decisione.
I nuovi strumenti informatici possono
forse in alcuni casi fornire delle soluzioni alternative quando i costi sono un
punto da tenere in considerazione. L’aumento del costo dell’energia dovrebbe
anche cambiare il modo con cui si scelgono i sistemi di refrigerazione. I tempi
di ritorno dell’investimento accettati sono spesso molto brevi. Tre anni è il
massimo per molti impianti con un’aspettativa di vita di dieci anni.
Tuttavia 10 anni è un periodo molto breve per un impianto
industriale le cui aspettative di funzionamento toccano i 20 anni e più.
La figura 3 e la figura 4 mostrano il raffronto dei prezzi per i due sistemi con un prezzo effettivo e i costi complessivi oltre 10 e 20 anni. Non è giusto guardare solamente il costo iniziale e può portare ad una cattiva gestione.
3 La sicurezza
La sicurezza è certamente un punto
importante
per
le persone che lavorano con gli impianti, le quali
quindi hanno bisogno di essere formate per lavorare con i nuovi refrigeranti.
Con una appropriata formazione, il giusto rispetto per il refrigerante richiesto
dal progetto dell’impianto e con l’installazione e la manutenzione eseguite
correttamente, non vi sarà alcun rischio nell’uso dell’ammoniaca o di qualsiasi
altro refrigerante naturale, persino degli idrocarburi usati come refrigeranti.
La prima cosa da fare per aumentare la
sicurezza è ridurre la carica. Per alcuni tipi di applicazioni questo può essere
realizzato attraverso l’uso di un refrigerante ed un sistema indiretto. Il
refrigerante secondario può essere
o ad una fase come il glicole
o a due fasi come
La caratteristica più importante
dell’ammoniaca è l’odore naturale e l’immediato impatto che ha sul corpo
soprattutto su parti del corpo umide.
Questo dà la sicurezza che la maggior parte delle
persone, prima che la tossicità diventi un problema, possano
scappare per mettersi in salvo.
Un buon esempio di chiller installati di grande capacità con
ammoniaca come refrigerante è il nuovo terminal 5 dell’Aeroporto Internazionale
di Heathrow (ndr realizzati da York). La capacità è di circa 26.4 MW basato su
grandi compressori a vite per ammoniaca. Ogni chiller ha una capacità di 6.6 MW
e ci sono 4 unità in totale.
Per evitare che
una grande quantità di ammoniaca fuoriesca dall’impianto al sistema di
ventilazione possono essere aggiunti dei filtri d’aria che possono prevenire la
fuoriuscita dell’ammoniaca dall’impianto. Un litro di acqua può assorbire circa
Per molte applicazioni si potrà
utilizzare il chiller. Le tecnologie più moderne di scambiatori di calore
possono aiutare a ridurre la carica ad un minimo assoluto. Confrontando i
chiller di piccola taglia e la loro carica di refrigerante con ciò che è stato
ottenuto nei sistemi più grandi, come è mostrato nella tabella 2, è chiaro che
sono diventate possibili alcune riduzioni.
| TABELLA 2 | |||||
| Carica confrontata per diversi sisemi. I chiller a bassa potenza non usano scambiatori di calore a fascio tubiero | |||||
| Small chillers | Reciprocating chiller | Screw chiller | |||
| potenza frigorifera (kW) | carica di R717 (ammoniaca) (kg) | potenza frigorifera (kW) | carica di R717 (ammoniaca) (kg) | potenza frigorifera (kW) | carica di R717 (ammoniaca) (kg) |
| 42 | 20 | 233 | 14 | 303 | 19 |
| 49 | 20 | 294 | 15 | 376 | 22 |
| 59 | 20 | 346 | 17 | 549 | 32 |
| 78 | 20 | 357 | 17 | 566 | 32 |
| 90 | 20 | 440 | 21 | 659 | 37 |
| 117 | 24 | 464 | 222 | 990 | 56 |
| 135 | 24 | 536 | 24 | ||
| 161 | 24 | 588 | 26 | ||
| 690 | 29 | ||||
| 715 | 30 | ||||
| 878 | 36 | ||||
| 921 | 37 | ||||
| 1066 | 41 | ||||
| 1167 | 45 | ||||
| 1398 | 49 | ||||
Il passo successivo dopo aver visto se
la carica è stata minimizzata è posizionare le valvole in modo tale da renderle
facilmente accessibili. Se le valvole sono troppo difficili da raggiungere
possono essere la causa di incidenti,
se il servizio tecnico non riesce ad arrivare in
tempo, vi è il rischio che
il refrigerante venga soffiato in faccia. Questo
vale per qualsiasi refrigerante, ma i
problemi
possono variare a seconda del refrigerante.
Le valvole di scarico devono essere
collocate in modo tale da essere
collegate ad un sistema di scarico verso l’ambiente.
Non è accettabile per qualsiasi refrigerante che le valvole di scarico non siano
collegate fuori dalla camera
(per esempio del vano tecnico) in cui si trova
l’impianto, poiché alcuni refrigeranti possono provocare la mancanza d’ossigeno
e causare la morte dei tecnici che stanno lavorando nella stanza. Nel caso
dell’ammoniaca, il gas potrebbe essere notato, ma i tecnici rischiano di non
riuscire a
vedere poiché accecati dall’acqua negli occhi, aggravando
pericolosamente
la situazione.
Le valvole di scarico devono essere controllate e testate
all’interno di un parametro ben definito per verificare che si aprano secondo la
pressione di progetto. Per questi motivi, devono essere installate in modo
sicuro ed essere cambiate facilmente senza pericolo di incidenti.
L’isolamento ha le sue proprie sfide. Se
i recipienti e le tubazioni non sono trattati correttamente
prima di isolarli c’è il rischio che l’acqua dopo
qualche anno inizi a corrodere le tubazioni e alla fine causare un’ustione o un
incidente fatale. E’ successo che le tubazioni si siano corrose e rotte
improvvisamente dopo trent’anni. Molte persone nell’ambito dell’industria
pensano che quando i recipienti e le tubazioni sono isolati con della schiuma e
un rivestimento di alluminio non possa succedere niente. Non è così. L’acqua
dopo tempo trova la sua strada attraverso le fessure più piccole e inizia poco
per volta a superare l’isolamento ed dare avvio
alla corrosione. Si è calcolato che un buon
isolamento ha una durata di circa 20 anni. È importante che l’isolamento sia
controllato regolarmente per verificare l’esistenza di qualsiasi danno
soprattutto attorno alle valvole
e la presenza di altre aperture poiché rappresentano
una fonte principale di rottura della barriera di diffusione.
La corrosione è una delle principali
ragioni di incidenti negli impianti ad ammoniaca e deve essere presa seriamente.
Un’ispezione della superficie dei recipienti e delle
tubazioni deve essere eseguita
regolarmente. È costoso ma, se rientra nei costi di
gestione, l’impianto può essere ispezionato regolarmente mediante l’uso di una
termocamera a infrarossi
Questo è un modo efficiente di vedere se ci sono
cambiamenti nell’isolamento o nella temperatura di superficie.
Le tubazioni e i recipienti devono
essere trattati correttamente prima che avvenga l’isolamento. Normalmente questo
è dato dalla verniciatura. Ci sono differenti tradizioni da paese a paese su
come distribuire gli strati di pittura sulle tubazioni, e
da come ne derivi una qualità della funzionalità
delle tubazioni. In qualsiasi circostanza le tubazioni devono essere trattate
con del grasso o dell’olio se l’isolamento è fatto con schiume con PUR o un
composto simile. Le tubazioni devono essere capaci di contrarsi e allungarsi a
seconda dei cambiamenti di temperatura. Diversamente l’isolamento soffrirà
quando le tubazioni per esempio si contrarranno. La schiuma non si contrae nello
stesso modo e questo può provocare danni nella sua struttura. In questo modo
l’acqua entrerà nell’isolamento e inizierà a scorrere velocemente. Alcuni tipi
di isolamento non sono sempre compatibili con i metalli isolati e si deve
prestare attenzione nel momento in cui
l’isolamento viene scelto.
Quando si progetta un sistema ci si
dovrebbe ricordare di non bloccare il refrigerante. La pressione idrostatica
romperà le tubazioni se si permette che liquido si possa formare tra
due valvole e la temperatura di questo possa
aumentare. Per alcuni sistemi a bassa temperatura il liquido in alcune zone può
essere a temperatura molto più bassa che nell’ambiente. In alcuni casi non ci
sono problemi grazie alle valvole, poiché le valvole a solenoide nella maggior
parte dei casi,
si chiudono nel caso in cui la pressione
dovesse fare muovere nel modo sbagliato,
controcorrente, il refrigerante. Se le valvole sono valvole di chiusura
in entrambi gli estremi del condotto, si
deve usare una valvola di controllo che assicuri che
la pressione possa venire
alleggerita a monte se questa venga a salire troppo.
È importante anche l’accesso alle
valvole soprattutto se sono installate per uno scopo, diversamente non
installarle. Spesso ci sono valvole installate per rendere possibile la
sostituzione degli evaporatori. Considerate dove sono installate e se sono
funzionanti in modo tale che lavorino nel momento in cui ne avete effettivamente
bisogno. Le valvole dovrebbero isolare preferibilmente
lo stelo quando è completamente aperto,
per prevenire che una valvola aperta inizi a perdere
dopo alcuni anni in posizione aperta. I coperchi sulle valvole dovrebbero essere
preferibilmente sigillati.
L’etichettatura delle tubazioni e
l’identificazione delle valvole secondo i diagrammi delle tubazioni e delle
apparecchiature dovrebbero essere disponibili sul sito in versioni aggiornate,
caso mai dovesse succedere qualcosa. Questo in
realtà è molto ignorato in molte installazioni. In alcuni casi questo non viene
fatto perché nessuno si prende la responsabilità di realizzarlo. In altri casi,
la causa è che la compagnia che offre il servizio non può aggiornare i disegni
in quanto non competente in materia. È nell’interesse del proprietario mantenere
una qualità corretta della documentazione per fronteggiare qualsiasi evenienza.
L’altro vantaggio che ha il proprietario,
nel caso in cui la consueta l'azienda di
manutenzione non dovesse effettuare il servizio, è scegliere
un nuovo appaltatore per apportare un veloce
controllo dell’impianto. Nel caso di ampliamenti è bene avere a disposizione la
documentazione dell’impianto esistente inerente al progetto e al completamento
dell’attivazione secondo gli standard stabiliti.
Tutti i gas sono pericolosi eccetto
l’aria fresca. Un’indagine compiuta da Gustav Lorentzen e Helge Lunde anni fa,
dimostrò che molte più persone furono uccise dall’R22 che dall’ammoniaca.
Questo, spesso, si deve al fatto che la maggior parte degli impianti che usano
refrigeranti sintetici non sono correttamente monitorati da dei rilevatori. I
rilevatori dovrebbero essere usati, senza badare al refrigerante usato, in tutte
le zone occupate in modo da segnalare ogni qualvolta il refrigerante raggiunga
una concentrazione pericolosa. In molti paesi è obbligatorio possedere dei
rilevatori in stanze raffreddate con l’ammoniaca, mentre non è richiesto per gli
altri refrigeranti. In altri paesi
è richiesto uno scarico addizionale nell’eventualità
di perdite.
La pulizia delle tubazioni o del sistema
rappresenta un’altra importante questione. Nei piccoli sistemi e nei sistemi
commerciali che usano NH3 come refrigerante questo problema è stato da tempo
preso in considerazione
più seriamente rispetto alle installazioni
industriali. D’altronde questo quadro sta cambiando,
in particolar modo soprattutto dopo l’avvento della
CO2, che ha portato con se una maggiore consapevolezza del problema. Nei
precedenti impianti industriali era abbastanza normale usare
utensili per il taglio come arnesi da taglio
angolari e affilatrici angolari. Questo produceva un mucchio di polvere che si
spargeva nel sistema e veniva trasportata nel suo interno. Una brutta abitudine
che deve essere eliminata.
Le tubazioni e le connessioni devono
soddisfare i requisiti stabiliti dagli standard e i
regolamenti che interessano i dispositivi in pressione. Quando si acquistano
tubazioni e connessioni bisogna che venga specificato che le si utilizza in
sistemi di refrigerazione che quindi siano pulite e sigillate. I tubi d’acciaio
devono corrispondere a quelli del disegno, e se non già puliti e sigillati
devono essere puliti e sigillati prima della consegna. In alcuni casi sono usate
tubazioni in acciaio inossidabile che con la dovuta pulizia creano meno
problemi, e che comunque dovrebbero essere consegnate sigillate e asciutte.
La saldatura deve essere eseguita da personale certificato e
adeguatamente qualificato. Questo è già richiesto da alcuni standard, e adesso
si stanno introducendo nuove regole indirizzate alle qualificazioni del
personale operante nel campo delle installazioni di sistemi di refrigerazione.
Con l’EU questo argomento è stato introdotto dalla PED e dall’EN 378:2008 1-4.
4 Presa di coscienza
pubblica
La produzione globale di ammoniaca è
enorme e contribuisce ad un 7 –11% del riscaldamento globale rispetto alla
produzione proveniente dai gas naturali e dal carbone. L’ammoniaca è anche
prodotta dagli animali ed è considerata essere una sostanza naturale. Quando
succede un incidente con l’ammoniaca, indipendentemente dall’industria , questo
agisce sulla visione che le persone hanno dell’ammoniaca in tutti i settori
industriali. Considerando che la produzione è stata
tra le 127 e 154 milioni di tonnellate nel 2007, ci
si rende conto che è presente in
giro una gran quantità di ammoniaca. Circa l’80% è
usata nell’industria dei fertilizzanti, ma è anche usata nell’industria della
plastica e altri settori. Non più di 40.000 tonnellate sono usate come
refrigerante; per cui se succede un incidente in altri settori e industrie la
refri8gerazione viene comunque influenzata negativamente. Comunque
il numero di incidenti all’anno sta diminuendo
nonostante di tanto in tanto si continui a parlarne. Il numero di incidenti
nell’industria della refrigerazione devono diventare ancor più bassi, se non si
vuole arrivare ad una regolamentazione più restrittiva
sul nostro commercio.
5 Conclusione
Rispettando semplici regole e riducendo
le cariche è possibile rendere sicuro il lavoro con l’ammoniaca.
Molte regole sono applicabili sia per l’ammoniaca,
sia per altri refrigeranti. Comunque non è sufficiente rispettare i requisiti
presenti negli standard e nelle regolamentazioni. Devono essere usati anche il
buon senso e un buon modo di operare.
Per diffondere ancor di più l’uso dell’ammoniaca è importante che nessun incidente accada e che nessuna perdita diventi argomento dei giornali. Inoltre è importante che l’appaltatore e il proprietario siano consapevoli di che cosa significa installare e mantenere sicuro l’NH3, ma anche il proprietario ha la responsabilità che il mantenimento e il servizio vengano eseguiti da personale qualificato e non a seconda dei prezzi più economici. Quanto detto non è interesse a lungo termine né del proprietario dell’industria dell’impianto di refrigerazione né dei tecnici della manutenzione che fanno il lavoro. In fondo infatti potrebbero pagarne il prezzo persone innocenti.