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  • RECOMENDAES SOBRECOMISSIONAMENTO E INCIO DE OPERAODE SISTEMAS DE REFRIGERAO POR AMNIA

    Braslia, 2009

  • Ministrio do Meio Ambiente MMASecretria de Mudanas Climticas e Qualidade Ambiental SMCQ / MMA

    A reproduo no autorizada desta publicao, no todo ou em parte, constitui violao dos direitos autorais (Lei n 9.610)

    1 edio 2.000 exemplaresPublicada em setembro/2008

    Ministrio do Meio Ambiente

    Ministro de Estado do Meio AmbienteCarlos Minc Baumfeld

    Secretria-ExecutivaIzabella Mnica Vieira Teixeira

    Secretria de Mudanas Climticas e Qualidade Ambiental SMCQ Suzana Kahn Ribeiro

    Departamento de Mudanas ClimticasDiretora: Branca Bastos Americano

    Coordenao de Proteo da Camada de OznioCoordenadora: Magna Luduvice

    Equipe da Coordenao de Proteo da Camada de OznioTatiana Zanette Euler Martins Lage Frank Amorim Alex Silva

    PublicaoResponsvel tcnico: Leonilton Tomaz CletoReviso tcnica: Liamarcia Silva HoraProduo grfica: Claudia FockingProjeto grfico e diagramao: Link Design

    Coordenao de Proteo da Camada de OznioEsplanada dos Ministrios Bloco B, 8 andar Braslia/DFCep: 70068-900 | Telefone: (61) 3317-1934 | Fax: (61) 3317-1217

    Alex Silva

    PublicaoResponsvel tcnico: Leonilton Tomaz CletoReviso tcnica: Liamarcia Silva HoraProduo grfica: Claudia FockingProjeto grfico e diagramao: Link Design

    Coordenao de Proteo da Camada de OznioEsplanada dos Ministrios Bloco B, 8 andar Braslia/DFCep: 70068-900 | Telefone: (61) 3317-1934 | Fax: (61) 3317-1217

  • Sumrio

    1 Introduo, 5

    2 Cdigos e normas aplicveis, 72.1 Normas brasileiras e internacionais2.2 Guidelines & Posters2.3 Sites na internet de referncia

    3 CaractersticasdaAmnia, 113.1 Propriedades gerais 3.2 Propriedades do lquido saturado 3.3 Propriedades do vapor saturado3.4 Impacto ao meio-ambiente 3.5 Infl amabilidade 3.6 Toxicidade 3.7 Reati vidade 3.8 Precaues para manuseio de Amnia 3.9 Tratamento de primeiros socorross

    4 Start-Up de novas instalaes [6], 254.1 Precaues iniciais 4.2 Comissionamento da instalao eltrica qualifi cao da instalao 4.3 Teste de estanqueidade do sistema 4.4 Procedimento de vcuo e desidratao 4.5 Carga de Amnia 4.6 Testes dos dispositi vos de proteo do sistema 4.7 Operao assisti da

    5 Critrios para operao segura, 415.1 Compressores 5.2 Condensadores evaporati vos 5.3 Trocadores de calor e vasos de presso 5.4 Evaporadores foradores de ar 5.5 Bombas de refrigerante 5.6 Indicadores de nvel de lquido em vidro 5.7 Tubulao5.8 Sistema de venti lao da sala de mquinas 5.9 Dispositi vos de alvio de presso 5.10 Requerimentos gerais de segurana 5.11 Registros e documentao 5.12 Freqncia das inspees de segurana

    6 Literaturadereferncia/softwaresutilizados, 536.1 Referncias literatura 6.2 Referncias soft wares

    7 Folhas de relatrio de inspeo checklists, 55

  • RECOMENDAES SOBRE COMISSIONAMENTO E INCIO DE OPERAO DE SISTEMAS DE REFRIGERAO POR AMNIA

    1. IntroduoO objetivo deste Guia de Referncia de apresentar critrios mnimos de segurana

    recomendados para um sistema de refrigerao por Amnia a serem aplicados pelas

    equipes de comissionamento, operao e manuteno do sistema.

    Este Guia de Referncia abrange os aspectos de segurana a serem considerados,

    desde o perodo de comissionamento e Star-Up da instalao at as vrias operaes

    de campo, incluindo servios de manuteno, revises e inspees peridicas dos vrios

    componentes.

    Este documento no tem funo de norma nem substitui as obrigaes necessrias

    requeridas por autoridades locais, estaduais ou federais quanto aos aspectos de segurana

    a serem cumpridos para obteno de licenas de instalao e/ou funcionamento de um

    sistema de refrigerao por Amnia.

    Este documento deve ser utilizado por pessoal qualificado, com conhecimento

    terico e prtico sobre sistemas de refrigerao por Amnia e experincia adequada em

    operao e manuteno dos vrios componentes do sistema.

  • RECOMENDAES SOBRE COMISSIONAMENTO E INCIO DE OPERAO DE SISTEMAS DE REFRIGERAO POR AMNIA

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    2. Cdigos e normas aplicveisAtualmente, as boas prticas e cuidados desenvolvidos e utilizados nos sistemas

    existentes de refrigerao por Amnia no Brasil, baseiam-se na documentao

    internacional disponvel.

    A comisso de estudos de refrigerao industrial CE-55:001.04, do CB-55,

    da ABNT, est desenvolvendo uma norma brasileira sobre segurana em sistemas de

    refrigerao, a NBR 16069. A norma est baseada no ANSI/ASHRAE Standard 15-2007

    e utiliza as demais normas internacionais, como referncia para discusso. A norma j

    est em fase final de elaborao, com o lanamento para consulta pblica previsto ainda

    para 2009.

    A seguir, os principais documentos disponveis, relacionados aplicao de Amnia

    em sistemas de refrigerao.

    2.1 Normas brasileiras e internacionaisNormas Brasileiras:

    NR-13 2008 Caldeiras e Vasos de Presso Normas Regulamentadoras

    da Legislao de Segurana e Sade no Trabalho Ministrio do Trabalho

    Lei nr. 6514 22/12/1977.

    P4.261 Manual de Orientao para a Elaborao de Estudos de Anlise de Riscos

    CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental 13/08/2003.

    NBR 13598 Vasos de Presso para Refrigerao ABNT Associao Brasileira

    de Normas Tcnicas 04/1996.

    Standards Internacionais

    ANSI/ASHRAEStandard15-2007SafetyCode forMechanicalRefrigeration

    American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers.

    ANSI/IIAR2-2008Equipment,Design&InstallationofAmmoniaMechanical

    RefrigeratingSystems International Institute of Ammonia Refrigeration.

    EN 378 Part 1-4 2008: Refrigerating systems and heat pumps Safety and

    environmental requirements European Comittee for Standardisation.

    Part 1: Basic requirements, definitions, classification and selection criteria

  • 8Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation

    Part 3: Installation site and personal protection

    Part 4: Operation, maintenance, repair and recovery

    ISO5149:1993MechanicalRefrigeratingSystemsusedforCoolingandHeating

    Safety Requirements International Organization for Standardization.

    ANSI/ASMEB31.52006RefrigerationPipingandHeatTransferComponents

    American Society of Mechanical Engineers.

    ANSI/IIAR Standard 3-2005 : Ammonia Refrigeration Valves.

    Cdigo ASME para Dimensionamento de Vasos de Presso

    ASMEPressureVesselCode2007SectionVIIIDiv.1RulesforConstruction

    of Pressure Vessels American Society of Mechanical Engineers.

    ASMEPressureVesselCode2007SectionIIMaterialsPartAFerrous

    MaterialSpecifications American Society of Mechanical Engineers.

    ASMEPressureVesselCode2007SectionIIMaterialsPartCSpecifications

    for Welding Rods Electrodes and Filler Metals American Society of Mechanical

    Engineers.

    ASMEPressureVesselCode2007SectionIIMaterialsPartDProperties

    American Society of Mechanical Engineers.

    ASMEPressureVesselCode2007SectionVNondestructiveExamination

    American Society of Mechanical Engineers.

    ASME Pressure Vessel Code 2007 Section IX Welding and Brazing

    Qualifications American Society of Mechanical Engineers.

    2.2 Guidelines & PostersO IIAR International InstituteofAmmoniaRefrigeration, possui atualmente

    os seguintes Boletins/ Guias de Referncia relacionados aplicao de Amnia em

    sistemas de refrigerao, entre suas publicaes:

    BulletinR11983 : A Guide to Good Practices for the Operation of an Ammmonia

    Refrigeration System.

    Bulletin1071997 : Guidelines for: Suggested Safety and Operating Procedures

    when Making Refrigeration Plant Tie-Ins.

  • RECOMENDAES SOBRE COMISSIONAMENTO E INCIO DE OPERAO DE SISTEMAS DE REFRIGERAO POR AMNIA

    9

    Bulletin1081986 : Guidelines for: Water Contamination in Ammonia Refrigeration

    Systems.

    Bulletin 109 1997 : Guidelines for: IIAR Minimum Safety Criteria for a Safe

    Ammonia Refrigeration System.

    Bulletin 110 1993 : Guidelines for: Start-Up, Inspection and Maintenance of

    Ammonia Mechanical Refrigerating Systems.

    Bulletin1112002 : Guidelines for: Ammonia Machinery Room Ventilation.

    Bulletin1121998 : Guidelines for: Ammonia Machinery Room Design.

    Bulletin1141991 : Guidelines for: Identification of Ammonia Refrigeration Piping

    and System Components.

    Bulletin 116 1992 : Guidelines for: Avoiding Component Failure in Industrial

    Refrigeration Systems Caused by Abnormal Pressure or Shock.

    O IIAR possui ainda uma srie de Posters, que podem ser utilizados como

    referncia rpida no ambiente de trabalho, os quais j esto disponveis em portugus,

    conforme a seguir:

    Equipamento de Proteo para Sistemas de Refrigerao.

    ManutenoPreventivaBsicaparaSistemasdeRefrigerao.

    Primeiros Socorros ao Contato com Amnia.

    Instrues para Drenagem de leo

    O IORInstituteofRefrigeration, com sede no Reino Unido, possui os seguintes

    documentos especficos para refrigerao por Amnia:

    IORGuidanceNote10-2005:WorkingwithAmmonia.

    IOR Ammonia Guidelines 2005.

    Oil Draining from Ammonia Systems

    IOR Ammonia Safety Code 2002 (Norma em Reviso).

    2.3 Sites na Internet de refernciaA seguir, uma lista de sites de referncia onde possvel obter o material listado

    acima:

    ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas : www.abnt.org.br

  • 10

    CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental Secretaria do

    Meio Ambiente do Governo do Estado de So Paulo: www.cetesb.sp.gov.br.

    Ministrio do Trabalho Normas Regulamentadoras da Legislao de Segurana

    e Sade no Trabalho www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras

    IIARInternationalInstituteofAmmoniaRefrigeration : www.iiar.org

    ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning

    Engineers: www.ashrae.org

    CENEuropeanComitteeforStandardisation : www.cenorm.be

    ISOInternationalOrganizationforStandardization : www.iso.org

    IORInstituteofRefrigeration : www.ior.org.uk

  • RECOMENDAES SOBRE COMISSIONAMENTO E INCIO DE OPERAO DE SISTEMAS DE REFRIGERAO POR AMNIA

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    3.CaractersticasdaAmniaAmnia (NH3 R-717), na CNTP (Condio Normal de Temperatura e Presso) se

    apresenta como um gs incolor, mais leve que o ar (apenas 9 gases na atmosfera so

    mais leves que o ar, sendo a Amnia o quinto na lista) e possui um odor muito forte,

    que facilmente perceptvel, mesmo em concentraes muito pequenas no ar (desde

    5 ppm).

    Amnia um gs produzido naturalmente no processo biolgico e parte

    importante do ciclo do nitrognio na terra. O volume de Amnia produzido pelo homem

    equivalente a apenas 3% da quantidade total presente na natureza e o volume utilizado

    para sistemas de refrigerao de cerca 0.5% do total produzido pelo homem. Alm

    disso, a Amnia altamente solvel em gua formando uma soluo conhecida como

    Hidrxido de Amnio, ou no Brasil, amonaco, (NH4OH), normalmente utilizado em

    limpeza domstica.

    Comercialmente a Amnia produzida a partir da combinao de nitrognio livre

    com hidrognio a alta presso e alta temperatura, na presena de um catalisador. O

    processo mais utilizado o que utiliza o mtodo Haber-Bosch, desenvolvido em 1913.

    A Amnia anidra requerida para os sistemas de refrigerao deve possuir um grau de

    pureza de 99.95%, com um concentrao de gua de 33 ppm mx.

    As principais propriedades fsicas da Amnia anidra so:

    3.1 Propriedades geraisTabela 01 Dados e Propriedades Gerais da Amnia [3]; {1}.

    Frmula molecular NH3

    Nr. do Refrigerante ASHRAE Standard 34-2007 R-717

    Nr. CAS 2200 7664-41-7

    Classificao de Segurana HRAE Standard 34-2007 B2

    Estado padro gs

    Cor padro Incolor

    Peso Molecular kg/kmol 17.03

  • 12

    Frmula molecular NH3

    Presso crtica kPa 11417

    Temperatura crtica OC 133.0

    Volume crtico m3/kg 0.00425

    Calor de Formao kJ/kmol - 45889

    Energia Livre de Formao kJ/kmol - 16341

    Coeficiente de Expanso Trmica (Lquido) m3/oC.kg 1.04 x 10-5

    pH @ 21OC - 11.6

    Velocidade do Som no Gs @ 0.0oC m/s 415

    Velocidade do Som no Lquido m/s 1494

    Ponto de Ebulio @ 101.325 kPa OC -33.3

    Calor Latente @ 101.325 kPa kJ/kg 1369.5

    Ponto de Fuso OC -77.7

    Ponto de Ignio OC 651.1

    Calor de Combusto kJ/kg 18610

    Energia Mnima de Ignio MJ 66.0

    Limite Inferior de Inflamabilidade % 15-16

    Limite Superior de Inflamabilidade % 25-28

    3.2 Propriedades do lquido saturadoTabela 02 Termo-Fsicas da Amnia Lquido Saturado {2}.

    Temperatura(OC)

    Presso(kPa)

    Entalpia(kJ/kg)

    Densidade(kg/m3)

    Calor Espec.

    (kJ/kg.K)

    Viscosidade Dinmica

    (cP)

    Condutiv.Trmica(W/m.K)

    -50.0 40.8 276.3 702.167 4.395 0.3213 0.6540

    -40.0 71.7 320.3 690.102 4.428 0.2891 0.6305

    -35.0 93.1 342.4 683.963 4.445 0.2742 0.6188

    -33.33 101.325 357.3 681.896 4.450 0.2694 0.6150

    -25.0 151.5 387.0 671.454 4.476 0.2467 0.5956

    -20.0 190.1 409.4 665.074 4.492 0.2340 0.5841

  • RECOMENDAES SOBRE COMISSIONAMENTO E INCIO DE OPERAO DE SISTEMAS DE REFRIGERAO POR AMNIA

    13

    -10.0 290.8 454.5 652.040 4.525 0.2105 0.5610

    0.0 429.4 500.0 638.599 4.561 0.1894 0.5381

    10.0 615.0 545.9 624.698 4.601 0.1704 0.5153

    20.0 857.4 592.1 610.267 4.651 0.1533 0.4926

    30.0 1166.9 639.0 595.223 4.712 0.1380 0.4698

    35.0 1350.4 662.6 587.439 4.749 0.1309 0.4584

    40.0 1554.9 686.5 579.460 4.791 0.1241 0.4470

    50.0 2033.1 734.9 562.839 4.896 0.1117 0.4241

    3.3 Propriedades do vapor saturado Tabela 03 Propriedades Termo-Fsicas da Amnia Vapor Saturado {2}.

    Temperatura(OC)

    Presso(kPa)

    Entalpia(kJ/kg)

    Densidade(kg/m3)

    Calor Espec.

    (kJ/kg.K)

    Viscosidade Dinmica

    (cP)

    Condutiv.Trmica(W/m.K)

    -50.0 40.8 1691.3 0.381 2.156 0.00854 0.01671

    -40.0 71.7 1707.5 0.645 2.232 0.00891 0.01773

    -35.0 93.1 1715.3 0.823 2.271 0.00909 0.01826

    -33.33 101.325 1717.8 0.891 2.290 0.00915 0.01844

    -25.0 151.5 1729.9 1.298 2.368 0.00944 0.01938

    -20.0 190.1 1736.8 1.606 2.416 0.00962 0.01998

    -10.0 290.8 1749.6 2.394 2.545 0.00998 0.02127

    0.0 429.4 1761.0 3.460 2.663 0.01035 0.02272

    10.0 615.0 1770.8 4.870 2.813 0.01072 0.02438

    20.0 857.4 1779.1 6.698 2.990 0.01111 0.02629

    30.0 1166.9 1785.5 9.034 3.180 0.01153 0.02854

    35.0 1350.4 1788.0 10.424 3.300 0.01174 0.02982

    40.0 1554.9 1790.0 11.983 3.408 0.01197 0.03121

    50.0 2033.1 1792.2 15.678 3.665 0.01244 0.03440

  • 14

    3.4 Impacto ao meio-ambienteAmnia no destri a camada de oznio (ODP= 0) e, por ter um tempo de vida

    muito curto na atmosfera (mximo 15 dias), tambm no contribui para o efeito estufa

    (GWP=0).

    Devido s suas excelentes propriedades termodinmicas, a Amnia requer menos

    energia primria para produzir uma certa capacidade de refrigerao do que quase todos

    os outros refrigerantes, de forma que o efeito indireto do aquecimento global (expresso

    na equao do TEWI Total Equivalent Warming Impact), que considera ainda o consumo

    de energia do ciclo de refrigerao, tambm um dos mais baixos disponveis.

    3.5InflamabilidadeA Amnia considerada um fluido inflamvel, porm em uma faixa muito restrita.

    Os limites de inflamabilidade da Amnia na presso atmosfrica so 15-16% (Limite

    Inferior) e 25-28% (Limite Superior) em volume no ar, com ponto de ignio de 651C.

    Esses limites associados ao baixo calor de combusto, reduzem em muito o potencial de

    inflamabilidade da Amnia. Conforme o ANSI/ASHRAE 34-2007 [5] a Amnia classificada

    como um fluido do Grupo B2 (alta toxici...