A segurança de sistemas frigoríficos conforme a norma técnica

Há muitas exigências gerais e específicas para todas as instalações em um frigorífico, destacando a sala de máquinas, e a questão de sistemas de refrigeração por amônia (NH3), gás extremamente tóxico, porém muito utilizado na indústria de refrigeração por ser considerado um refrigerante de alto desempenho e baixo custo relativo.

refrigeração

Da Redação –

A correta operação do circuito de refrigeração – ou de qualquer outro sistema mecânico – só é garantida em longo prazo se existe um correto plano de manutenção. No caso dos sistemas frigoríficos, a conservação dos equipamentos é importante para identificar falhas no circuito, que pode ocasionar uma parada total da instalação, prejudicando a vida do produto armazenado, o que ocasiona uma quebra na cadeia de distribuição e evita que o produto chegue até o consumidor final.

A inspeção visual do sistema de refrigeração pode até parecer uma tarefa simples, mas não pouco importante. Com inspeções regulares e frequentes na instalação frigorífica podem ser encontradas diferentes anomalias do sistema, como vazamentos, problemas de rotação dos ventiladores, falta de isolamento em linhas, danos físicos, quebra de sensores, entre outros.

Assim, é importante a realização de um plano de manutenção para toda instalação frigorífica, para garantir melhor e mais eficiente operação dos equipamentos, garantido a estabilidade do produto armazenado. As ações de manutenção e periodicidade devem se basear nas especificações dos fabricantes e as necessidades próprias da instalação. Em termos de segurança, deve-se obrigatoriamente cumprir a norma técnica.

A NBR 16069 de 04/2018 – Segurança em sistemas frigoríficos estabelece a segurança para o projeto, construção, instalação e operação de sistemas frigoríficos aplicados em refrigeração e climatização. estabelece regras de proteção contra acidentes que tragam danos às pessoas ou à propriedade, bem como estabelece práticas consistentes com a segurança. Aplica-se a projeto, construção, ensaio, instalação, operação e inspeção de sistemas frigoríficos, incluindo sistemas utilizados como bombas de calor; modificações, incluindo alteração de peças, componentes e fluido frigorífico, que alterem a concepção original do projeto.

Deve ser ressaltado que os locais da instalação de sistemas frigoríficos são classificados em termos da habilidade ou capacidade das pessoas de reagir à exposição potencial ao fluido frigorífico. Ocupação institucional é a área da qual seus ocupantes não podem ser rapidamente evacuados sem a assistência de outros, em virtude destes ocupantes serem deficientes, debilitados fisicamente ou confinados.

A ocupação institucional inclui, entre outros, hospitais, clínicas, asilos e locais com celas de reclusão. Um local de reunião pública é a área em que um número elevado de pessoas se reúne e do qual os ocupantes não podem deixar rapidamente, por ser de difícil evacuação, como auditórios, salas de jogos, salas de aulas, salas ou plataformas de embarque, salões de festas, restaurantes e teatros. A ocupação residencial é a área que acomoda os ocupantes com as facilidades de vida independente, incluindo provisões permanentes para viver, dormir, comer, cozinhar e higienização pessoal. A ocupação residencial inclui entre outros, dormitórios, hotéis, residências particulares.

A ocupação comercial é a área em que as pessoas realizam negócios, são atendidas e compram alimentos e outras mercadorias. Inclui edifícios de escritórios ou comerciais, pequenos restaurantes, mercados (mas não ocupações mercantis de grande porte) e áreas de trabalho e estocagem que não estão classificadas como ocupações industriais.

A ocupação mercantil de grande porte é a área onde mais de 100 pessoas se reúnem em níveis acima ou abaixo do nível da rua. A ocupação industrial é a área que não está aberta ao público, onde o acesso de pessoas é controlado. Esta área é utilizada para fabricar, processar ou armazenar produtos, como químicos, alimentícios, gelo, etc.

A ocupação mista a é área onde dois ou mais tipos de ocupações estão localizadas no mesmo edifício. Quando um local está isolado do resto do edifício por paredes estanques, pisos e forros e por portas que se fecham automaticamente, os requisitos para cada ocupação devem ser os que se aplicam à sua classificação em particular.

As câmaras frias de um hotel devem ser classificadas como local industrial, enquanto o resto da edificação seria classificado como residencial. Quando as várias ocupações não forem bem isoladas, a regra de ocupação com os requisitos mais severos deve prevalecer sobre as outras. Qualquer equipamento inclusive tubulação, localizado a menos de 6 m de qualquer abertura da edificação deve ser regido pela classificação de ocupação da edificação.

Os sistemas frigoríficos são definidos de acordo com o método empregado na rejeição ou na absorção de calor, como indicado na tabela abaixo. O sistema direto é aquele em que o evaporador ou condensador do sistema frigorífico está em contato com o ar ou outra substância a ser resfriada ou aquecida. O sistema indireto é aquele em que um fluido secundário é esfriado ou aquecido pelo sistema frigorífico e utilizado no resfriamento ou aquecimento de ar ou outras substâncias.

O sistema spray aberto indireto é aquele em que um fluido secundário está em contato direto com o ar ou outras substâncias a serem resfriadas ou aquecidas. O sistema spray aberto duplo indireto é aquele em que a substância secundária de um “spray” aberto indireto é resfriada ou aquecida por um fluido secundário de um segundo circuito. O sistema fechado indireto é aquele em que o fluido secundário circula através de um circuito fechado que resfria ou aquece o ar ou outra substância. O sistema fechado indireto aberto à atmosfera é igual ao já descrito, exceto que o evaporador ou condensador está localizado no interior de um tanque aberto.

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Com o objetivo de utilizar os dados da NBR 16666, o sistema frigorífico deve ser classificado de acordo com o grau de probabilidade de que um vazamento de fluido frigorífico possa penetrar em uma área de ocupação classificada. Um sistema com alta probabilidade de vazamento é qualquer sistema em que o projeto básico ou a localização dos componentes é tal que um vazamento de fluido frigorífico de uma conexão defeituosa, selo ou componente pode atingir a área em questão.

Os sistemas típicos de alta probabilidade: sistema direto; sistema de spray aberto indireto, em que o fluido frigorífico é capaz de produzir maior pressão que o fluido secundário. Um sistema com baixa probabilidade de vazamento é qualquer sistema em que o projeto ou a localização de componentes é tal que o vazamento de fluido frigorífico de uma conexão defeituosa, selo ou componente não atinge a área ocupada.

Os sistemas típicos de baixa probabilidade: sistema de spray aberto duplo indireto; sistema indireto fechado; e sistema fechado indireto com tanque aberto à atmosfera, se a pressão do fluido secundário for maior que a pressão do fluido frigorífico em qualquer condição, seja em operação ou parada. A alteração de fluido frigorífico não pode ser feita sem consulta ao fabricante do equipamento, ao fabricante do fluido frigorífico e às autoridades competentes (quando a legislação assim exigir).

Os responsáveis legais, operadores e mantenedores devem ser informados e treinados quanto aos requisitos de segurança. O fluido frigorífico deve ser avaliado quanto à sua aplicabilidade.

Todos os fluidos frigoríficos devem ser classificados em grupos de segurança, de acordo com a NBR 16666. As misturas (blends 400 e 500) devem ser classificadas seguindo o pior caso da composição resultante do fracionamento determinado de acordo com a NBR 16666.

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Os fluidos frigoríficos são classificados de acordo com as características de toxicidade e inflamabilidade, estabelecidas na norma ANSI/ASHRAE 34-2010. A classificação de segurança serve para determinar como o fluido deve ser usado, por exemplo, sua aplicabilidade em lugares ocupados ou a sua quantidade máxima permitida para espaços confinados. A classificação de segurança consiste em dois dígitos alfanuméricos, onde o símbolo alfabético indica a toxidade e o numeral a inflamabilidade.

Classificação de toxicidade:

Classe A: menor grau de toxicidade;

Classe B: maior grau de toxicidade.

Classificação de inflamabilidade:

Classe 1: sem a propagação da chama;

Classe 2: menor inflamabilidade “levemente inflamável”;

Classe 3: maior inflamabilidade.

A ocupação, os sistemas frigoríficos e a classificação quanto à segurança mencionados nesta Seção devem ser determinados de acordo com as Seções 4, 5 e 6, respectivamente. A concentração de fluido frigorífico em cada um dos circuitos, em sistemas de alta probabilidade de vazamentos, não pode exceder a quantidade indicada no NBR 16666, excetuando-se os casos mencionados.

O equipamento cuja especificação do fabricante indique uma carga igual ou inferior que 3 kg de fluido frigorífico, independentemente da classificação quanto à segurança do fluido frigorífico, desde que o equipamento seja instalado de acordo com a especificação e as instruções de instalação do fabricante. O equipamento especificado para uso em laboratórios com mais que 9,3 m² de área por pessoa, independentemente da classificação quanto à segurança do fluido frigorífico, está isento de atender o descrito, desde que seja instalado de acordo com a especificação e as instruções de instalação do fabricante.

Quando o sistema frigorífico ou parte dele estiver localizado dentro de uma estação de tratamento de ar, em um sistema de duto de distribuição, ou em um espaço ocupado dotado de um sistema de ventilação mecânica, todo sistema de distribuição de ar deve ser analisado para determinar o pior caso de distribuição do fluido frigorífico que tenha vazado. O pior caso ou o menor volume onde ocorre a dispersão do fluido frigorífico vazado deve ser utilizado para determinar a quantidade-limite do fluido frigorífico no sistema, de acordo com os critérios estipulados.

Os espaços confinados no sistema de distribuição de ar devem ser considerados. Se um ou mais espaços de diferentes arranjos em paralelo puderem ser isolados da fonte do vazamento do fluido frigorífico, seus respectivos volumes não podem ser utilizados no cálculo. Os seguintes dispositivos não são considerados espaços confinados: registros dampers corta-fumaça, registros dampers corta-fogo e registros dampers combinados corta-fumaça/fogo que fecham apenas em emergência não associada a vazamento de fluido frigorífico; dispositivos, como caixas de volume de ar variável (VAV), que dispõem de fechamento limitado onde o fluxo de ar não é reduzido abaixo de 10 % do fluxo máximo (com o ventilador ligado).

A tubulação de fluido frigorífico que atravessa um espaço aberto que dispõe de um corredor ou passagem em qualquer edifício, deve estar não menos que 2,20 m acima do piso, a menos que a tubulação fique localizada junto ao teto deste espaço permitido pela autoridade competente. As passagens não podem ser obstruídas por tubulações de fluido frigorífico.

A tubulação de fluido frigorífico não pode ser instalada em qualquer tipo de elevador ou poço onde possa haver objeto em movimento ou em qualquer poço que tenha aberturas para quartos ou salas ou meio de saída. As tubulações de fluidos frigoríficos não podem ser instaladas ou enterradas em vias públicas, escadas ou locais de saída.

A tubulação de fluido frigorífico não pode atravessar pisos, tetos ou telhados, com exceção de: passagem ligando o subsolo e o pavimento térreo; passagem ligando o pavimento superior e a sala de máquinas ou instalação no telhado; passagem ligando dois pavimentos adjacentes servidos pelo sistema frigorífico; passagens por vários pavimentos na NBR 16666 de um sistema direto onde a concentração de fluido frigorífico não exceda a concentração indicada na NBR 16666 para o menor espaço ocupado através do qual passa a tubulação de fluido frigorífico.

Quando em áreas que não sejam de ocupação industrial e onde a concentração de fluido frigorífico exceda a concentração indicada na NBR 16666 para o menor espaço ocupado, as passagens que ligam partes separadas de um sistema são: envoltas por um duto ou um shaft totalmente estanque (à prova de vazamento de gás), resistente ao fogo, com aberturas para aqueles pisos servidos pelo sistema frigorífico; localizadas na parede externa de um edifício, com escape para o ar exterior ou para o espaço servido pelo sistema frigorífico e não são utilizadas como um shaft de ar ou espaço similar.

A tubulação de fluido frigorífico instalado em piso de concreto deve ser fixada, isolada (quando necessário) e protegida adequadamente, para prevenir danos por vibração, tensão ou corrosão. A pressão de projeto não deve ser inferior às pressões máximas de operação, ou que possam ocorrer durante as paradas do sistema ou ainda no transporte do componente ou do equipamento.

Para definição da pressão de projeto, deve ser considerada uma folga suficiente entre a pressão de operação do sistema, a pressão de ajuste limite dos dispositivos de controle dos equipamentos (falha por alta pressão) e a pressão de ajuste dos dispositivos de alívio de pressão, a fim de evitar paradas inconvenientes por falhas de alta pressão e perdas de fluido frigorífico por abertura do dispositivo de alívio.

A norma ASME Pressure Vessel Code Section VIII, Division I, Appendix M contém informações sobre tolerâncias adequadas para a definição da pressão de projeto. O equipamento de refrigeração deve ser projetado para um vácuo de 3,12 kPa absoluta. A pressão de projeto de sistema de absorção de brometo de lítio não pode ser inferior a 34,7 kPa manométrica.

A pressão de projeto de sistemas frigoríficos deve atender os requisitos da NBR 13598. O Anexo B se aplica às salas de máquinas de sistemas frigoríficos sob algumas circunstâncias, de forma a reduzir riscos em sistemas de grande capacidade e quantidades apreciáveis de fluido frigorífico. Uma das finalidades é promover certas ações em casos de emergências na sala de máquinas.

O detector do fluido frigorífico deve disparar alarmes dentro e fora da sala de máquinas; a sinalização deve chamar a atenção para que os operadores e pessoas não entrem enquanto o alarme está ativado.

O Anexo B oferece a orientação para integrar os requisitos mínimos de aviso e treinamento de emergência com as medidas para programas de saúde ocupacional e de segurança. Os requisitos desta norma permitem uma proteção mínima para auxiliar na prevenção de danos à saúde provocados por acidentes na sala de máquinas. O atendimento mínimo aos requisitos não garante necessariamente a correta administração de incidentes na sala de máquinas.

Por exemplo, se apenas as etapas de proteção mínima forem tomadas, os técnicos em refrigeração ou operadores do sistema não podem entrar na sala de máquinas após soar um alarme (para silenciar o alarme e para reparar alguns danos) sem a presença da equipe de segurança e emergência. Outras abordagens são possíveis, especialmente nas instalações que possuem ou preparam planos mais elaborados para atender a uma emergência.

Os níveis de fluido frigorífico acima do LT devem ativar os alarmes requeridos. Se o pessoal que trabalha na sala de máquinas não tiver ou não for treinado para utilizar o equipamento de proteção respiratória apropriado para o fluido frigorífico (como máscaras com filtro ou aparelho autônomo de respiração, ou até roupa hermética tipo nível A), eles devem sair imediatamente da sala de máquinas.

A presença do fluido frigorífico acima do LT não representa necessariamente um sinal de emergência, pois muitas operações rotineiras do serviço podem criar tais níveis. Legislação e regulamentos locais ou nacionais apresentam quais etapas devem ser tomadas para proteção da saúde e segurança do pessoal que trabalha na sala de máquinas quando as concentrações dos fluidos frigoríficos atingem níveis acima do LT.

Em uma instalação mais elaborada, com treinamento apropriado, e outras medidas especificadas pela legislação e regulamentos locais, os operadores e pessoal técnico podem utilizar tal alarme como sinal para utilização da proteção respiratória. A evacuação da sala de máquinas pode não ser necessária, mas outras pessoas não podem permanecer ou entrar na sala. A seleção da proteção respiratória apropriada para uma situação particular deve requerer informação adicional de dados de toxicidade.

É importante notar que a utilização da proteção respiratória é uma última opção de recurso na maioria dos casos. É preferível instalar controles devidamente projetados para reduzir as concentrações do fluido frigorífico a níveis toleráveis. O detector de fluido frigorífico requerido ativa a ventilação da sala de máquinas automaticamente. Em muitos casos é adequado para reduzir a concentração de forma que a proteção respiratória não seja necessária (um silenciador do alarme é útil para situações onde o pessoal deve permanecer trabalhando na sala).

A NBR 15976 – Redução das emissões de fluidos frigoríficos halogenados em equipamentos e instalações estacionárias de refrigeração e ar condicionado – Requisitos gerais e procedimentos estipula os requisitos mínimos e os procedimentos para a redução da emissão involuntária de fluídos frigoríficos halogenados em equipamentos e instalações estacionárias de refrigeração, ar condicionado e bombas de calor, abrangendo a fabricação, instalação, ensaios, operação, manutenção, conserto e disposição final dos equipamentos e sistemas. No Anexo A da norma está especificado que há projetos de selos de eixo que não dependem das faces de carbono geralmente utilizadas.

Selos de face dupla, ou de face única com características melhoradas de maneira a manter o carbono lubrificado, têm se mostrado eficazes e são recomendados. Convém que o projeto e a instalação do conjunto de selo minimizem a perda do óleo e evitem a perda direta de fluido frigorífico.

A falta de lubrificação durante os períodos de parada pode fazer com que as faces de contato do selo fiquem secas e aderidas uma à outra. Em grandes sistemas é recomendada a utilização de uma bomba de óleo separada para lubrificar o selo antes da partida do compressor.

Os compressores abertos são tipicamente providos de selos retentores que requerem pressão positiva para funcionarem corretamente. Não sendo estes selos de face dupla, pode ocorrer vazamento durante a evacuação. Para evitar vazamentos, convém que sejam adotadas medidas de vedação temporária, como tampas para o selo ou calafetagem por massa plástica ao redor do eixo.

O alinhamento dos eixos do motor e do compressor é elemento crítico para limitar o vazamento de fluido frigorífico; é afetado pelo tipo de acoplamento e pela velocidade e potência do motor. O maquinário frigorífico requer um alinhamento rigoroso para acomodar a dilatação térmica da carga e a variação de temperatura.

Convém que os procedimentos de parada e partida assegurem que haja óleo para lubrificar as faces do selo. Pode ser necessário acionar a bomba de óleo e girar o eixo periodicamente durante os longos períodos de parada. Se isto não for possível, convém que os selos sejam inspecionados e lubrificados antes de dar partida ao sistema.

As vibrações causadas por pulsações do gás são mais bem controladas por um bom silenciador, colocado tão perto do compressor quanto possível. Para os compressores montados sobre molas, deve ser provida a eliminação das vibrações nas linhas de sucção e de descarga.

Quando forem utilizados eliminadores de vibração tubulares, convém que estes sejam instalados em tubulação paralela ao eixo do compressor e firmemente ancorados na extremidade a montante do eliminador da linha de sucção e na extremidade a jusante da linha de descarga. A vibração excessiva de compressores e outros equipamentos podem causar vazamento de fluido frigorífico. Este efeito deve ser eliminado utilizando projetos adequados de montagem antivibração, eliminadores de vibrações e de balanceamento e/ou alinhamento, quando necessário.

Convém que os materiais de construção e os métodos de projeto escolhidos previnam a emissão de fluido frigorífico durante a operação normal. Convém que os condensadores e evaporadores sejam projetados de forma a manter a carga de fluido frigorífico a menor possível. Convém que os condensadores resfriados a ar e os evaporadores sejam construídos com o menor número praticável de juntas e curvas de retorno. O método preferido de união é a solda.

A vibração excessiva pode causar falha nos tubos de evaporadores, casco e tubo. A vibração proveniente de qualquer das numerosas fontes pode causar a falha dos tubos.

A ação de ebulição em evaporadores inundados pode causar vibração na frequência natural dos tubos, provocando desgaste excessivo nos suportes dos tubos e uma possível falha. Este problema pode ser evitado com o dimensionamento e o espaçamento adequados dos suportes. A velocidade excessiva do fluido em condensadores e evaporadores pode criar vibrações que provocarão uma falha prematura dos tubos.

Precauções similares às acima descritas podem minimizar o problema. Uma velocidade excessiva do fluido nos tubos de condensadores e evaporadores pode levar a uma falha prematura por erosão. Com o aumento da velocidade, o potencial para a ocorrência de uma falha prematura aumenta em proporção ao quadrado da velocidade.

Deve-se tomar o cuidado de manter as velocidades de projeto dentro dos valores recomendados pela boa prática para o material selecionado. Obstrução parcial, especialmente em condensadores, pode resultar em velocidades superiores à projetada para a vazão normal através do trocador de calor. O potencial para danos fica reduzido, limitando as velocidades.

Em aplicações em que a água de condensação poluída pode levar a uma falha prematura dos tubos, o uso de tubos com superfície interna lisa é recomendado. Uma filtragem apropriada pode reduzir a erosão causada por partículas estranhas no fluido.

Um tratamento de água adequado pode minimizar os efeitos de elementos corrosivos no fluido. Os sistemas resfriados a água do mar são especialmente suscetíveis à corrosão, assim como alguns sistemas que utilizem água contendo traços de amônia ou organismos microbiológicos.

Esses contaminantes irão atacar os tubos e, possivelmente, os espelhos e os cabeçotes dos trocadores de calor, levando a vazamentos. Dispositivos para lavagem e inspeção são recomendáveis. Revestimentos especiais e tubos de materiais especiais podem ser necessários para minimizar o ataque a essas superfícies.

No dia 24 de julho de 2018, houve um comunicado da ABNT dizendo que houve problemas no seu sistema, e que a NBR 16069 – Segurança em sistemas frigoríficos foi publicada citando, em suas referências normativas, duas normas brasileiras que ainda não foram publicadas (NBR 16666 e NBR 16667). Como estes documentos citados nas referências normativas são necessários para a aplicação da NBR 16069, a entidade orienta que a norma não seja utilizada enquanto os documentos citados não estiverem publicados e disponíveis, o que deverá ocorrer em breve.



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