Seminario de refrigeración industrial IIAR “La refrigeración industrial con

amoníaco, asunto estratégico para el planeta”

“ANSI/IIAR -2” Norma Nacional Americana para Equipos, Diseño e

Instalación de Sistemas Mecánicos de Circuito Cerrado con

Refrigerante Amoniaco

David Solís Moya Líder Regional PSM

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

Como nace un paradigma

ANSI / IIAR 2-2008 Esta norma establece los requisitos para el diseño, fabricación, instalación y uso de los sistemas mecánicos de refrigeración de amoníaco en instalaciones industriales. ANSI / IIAR 2-2008 está armonizado con la norma ASHRAE 15, y presenta las mejores prácticas disponibles para el uso de amoníaco en sistemas de refrigeración industriales.

ANSI/IIAR 2-2014

Partes/Capitulos ANSI/IIAR-2 2014 • Dividido en 4 Partes y 17

Capítulos

• El cuerpo principal es normativo

• Todo el material informativo se trasladó a la introducción y a los apéndices

• Nuevo Apéndice A

• Parte 1 – General (capítulos 1-3)

• Parte 2 – Diseño e Instalación Consideraciones que afectan la construcción (capítulos 4-7)

• Parte 3 – Equipamiento (capítulos 8-17)

• Parte 4 – Apéndices (A-N)

Requerimientos Generales

• Refrigerante grado Anhidro

• Limite de inflamabilidad a una presión atmosférica es del 15.5% al 27% del volumen del amoniaco en el aire. Esta mezcla amoniaco y aire no hace ignición debajo de 1204°F (651.1°C).

• Zinc, cobre y las aleaciones de cobre no deben ser usadas en contacto con amoniaco.

Requerimientos Generales

Requisitos resistencia final:

Cada componente que contiene la presión de un circuito cerrado del sistema de refrigeración de amoníaco que no sea recipientes a presión, tuberías, medidores de presión o mecanismos de control, deberá:

– a. ser aprobado por un laboratorio de pruebas reconocido a nivel nacional; o

– b. deberán estar diseñados, construidos y montados para tener una resistencia a la rotura suficiente para soportar al menos tres veces la presión de diseño.

Valores mínimos de presión de diseño y prueba de fuga de presión –NH3

Condensadores

• El condensador cuando puede ser aislado, debe ser protegido a partir de la presión hidrostática de refrigerante por sección: 11.4 ANSI/IIAR-2 2008 15.6 ANSI/IIAR-2 2014

Recipientes a Presión

• Recipientes que excedan 6 in de diámetro interno deberán cumplir con la sección VIII, división 1. ASME, código para calderas y recipientes a presión.

Recipientes a Presión

• Recipientes a presión deberán estar provistos de un adecuado dispositivo de alivio de presión, según indica sección 11.2.

• Es recomendado que los recipientes del lado de alta reciban tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT).

• Los recipientes deben estar diseñados y con estampado de “mínima temperatura de diseño del metal” (MDMT).

• En aplicaciones sujetas a corrosión externa los recipientes deben estar diseñados y especificados con un mínimo de 1/16” (1.6mm) de tolerancia a la corrosión.

Tubería

• Acero al Carbono: ASTM A53 — Grado A o B, Tipo E o S

• Acero al Carbono: ASTM A106 — Grado A o B

• Acero Inoxidable: ASTM A312 — Tipo 304, 304L, 316, o 316L

• Acero al Carbono (Baja temperatura): ASTM A333 - Grado 1 o 6.

• ASTM A120, A53/A-120, A53— Tipo F, tubería de hierro fundido o de tubo de hierro forjado no se utilizarán para el servicio de refrigeración con amoníaco.

Tubería (baja Temperatura)

Tubería de acero al carbono, ASTM A53 o A106 puede utilizarse por debajo de -20 °F si bien:

• (1) prueba de impacto, o

• (2) cumple con una especificación de baja tensión tal como se determina a través de los cálculos de tensión en ASME B31.5.

Tubería (Accesorios)

• Acero al Carbono: ASTM A105

• Acero al Carbón: ASTM A234

• Acero Inoxidable: ASTM A403

• Acero al Carbono (baja temperatura): ASTM A420.

• Accesorios roscados deben ser forjados o acero fundido.

Tubería (Mínimo Espesor de Pared)

Acero al Carbono, Soldable.

• 1-1⁄2 in y menores — cedula 80

• 2 in hasta e incluso 6 in — cedula 40

• 8 in hasta e incluso 12 in — cedula 20

• 14 in y mayores — cedula 10.

• Acero al carbono, roscado, deberá ser cedula 80 para todos los tamaños.

Tubería (Mínimo Espesor de Pared)

Acero Inoxidable, Soldable.

• 3⁄4 in hasta e incluso 1-1⁄2 in — cedula 40

• 2 in y mayores — cedula 10.

• NO es recomendable el uso de tuberías menores a ½ in.

Tubería (Soportes)

ASTM A 575-96

Tubería (Rotulado)

Utilizar boletín 114 del IIAR

Dispositivos de protección de sobrepresión

• Todos los sistemas de refrigeración de amoníaco en circuito cerrado deberán estar protegidos por un dispositivo de alivio de presión de acuerdo con los requisitos generales de la norma ANSI / ASHRAE 15-2007 Sección 9.4

Dispositivos de protección de sobrepresión

• Recipientes inferiores a 10 ft3 (0.3 m3) deberán estar protegidos por uno o más dispositivos de alivio.

• Recipientes mayores a 10 ft3 (0.3 m3) deberán estar protegidos por uno o más dispositivos duales de alivio.

Dispositivos de protección de sobrepresión

• Capacidad de descarga de un dispositivo de alivio de presión para cada recipiente a presión se determinará mediante la siguiente ecuación

Donde: C = capacidad de descarga requerida del dispositivo de alivio, lb air/min [kg/s] D = Diámetro externo del recipiente, ft [m] L = longitud del recipiente, ft [m].

Dispositivos de protección de sobrepresión

• La tubería de descarga de los dispositivos de alivio de presión deberá ser como mínimo de acero cédula 40 para todos los tamaños de tubería.

EXCEPCIÓN:

• Tuberías de alivio se le permite ser galvanizado o un-galvanizado ASTM A120, A53 / A120 o A53-Tipo F.

Dispositivos de protección de sobrepresión

Ejercicio:

Recibidor de liquido 30” x 163” @ 250 psig. Línea de descarga a 100ft

Seleccionamos válvula de alivio: set presión 250 psig, Capacidad de flujo 226 scfm (17lb/min), tamaño ½” x ¾”.

C = 0.5DL (lb/min) = 0.5 x 2.5 ft x 13.58 ft = 16.975 lb/min

Capacidad de la línea de descarga de la válvula de seguridad (lb/min air) de varias longitudes, diámetros de tuberías y ajustes de presiones.

Diseño Cuarto de Máquinas • 13.1.1.3 Las paredes, el piso y el techo deberán

estar herméticas y de construcción no combustible. Las paredes, piso y techo que separan la sala de máquinas de refrigeración de otros espacios ocupados deberán ser resistente al fuego por una hora.

• 13.1.3.1 Los materiales inflamables y combustibles no se almacenarán en salas de máquinas

• 13.1.6.1 Una ducha lava ojos y cuerpo se debe encontrar afuera de la sala de máquinas y de fácil acceso a través de una salida.

Aceite R717

Diseño Cuarto de Máquinas

• Cada sala de máquinas de refrigeración deberá contener al menos dos detectores de refrigerante que accionan una alarma y la ventilación mecánica.

TLV-TWA < 1000 ppm

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Requerimientos de Códigos para Detección de Amoniaco

Ejemplo Sistema Detección de Amoniaco

Diseño Cuarto de Máquinas

Ventilación • Máxima presión negativa: 0,25 in columna de agua.

• Ventilación mecánica normal: 20 ACH

• Límite de temperatura en el cuarto: 104°F (40°C)

• Ventilación mecánica de emergencia: 30 ACH

• Mínima velocidad de descarga: 2500FPM

• Todos los motores de los ventiladores de escape situados en la corriente de aire o en el interior del edificio deberán ser del tipo totalmente cerrado.

• Escape de los sistema de ventilación mecánica deberán ser descargados no menos de 20 ft (6 m) desde el límite de la propiedad o de aberturas en los edificios.

Puerta Principal del Cuarto de Máquinas

Diseño Sistemas

• Purga Gases no condensables

• Extracción de aceite.

• Aislamientos

• Fundaciones y soporte de equipos.

Pruebas y Carga

• Preparación.

• Prueba de fugas.

• Prueba de amoniaco.

• Purga.

• Manejo y almacenamiento del amoniaco.

Otros Estándares ANSI/IIAR

IIAR 1: Definiciones IIAR 3: Válvulas IIAR 4: Instalación

IIAR 5: Arranque y Commissioning

IIAR 7: Procedimientos Operación

IIAR 8: Decommissioning

SOLO HAY DOS COSAS INFINITAS EN EL MUNDO: EL UNIVERSO Y LA ESTUPIDEZ HUMANA (Y DE LO PRIMERO NO ESTOY SEGURO)

Albert Einstein