Seguridad en refrigeración para edificios

Trabajar con refrigerantes siempre requiere de medidas de seguridad bien establecidas que ayuden a evitar riesgos. Es por eso que existe un código generado a partir de la necesidad de orientar a las personas que trabajan con estos materiales, para evitar pérdidas económicas o incidentes que pongan en riesgo su salud y garantizar la operatividad de los edificios

Moisés Quintanilla

El ASHRAE 15-2013 Safety Standard for Refrigeration Systems es el código de seguridad para todos los circuitos de refrigeración mecánica. Su propósito es establecer reglas y requisitos mínimos de seguridad, para proteger a las personas y a las propiedades en donde existan sistemas de refrigeración que empleen uno o varios tipos de refrigerantes descritos y clasificados en el estándar ANSI/ASHRAE 34. Éste se diferencia de otros debido a que es una guía de seguridad y no establece parámetros de diseño de equipos o del propio sistema HVAC.

Este código de seguridad busca mantener el gas dentro de los circuitos de refrigeración; mitigar el impacto en caso de fuga; limitar la cantidad de producto en sistemas directos; y ubicar los sistemas refrigerantes en cuartos de máquinas cuando la carga  sea muy grande.

Cuando se habla de aire acondicionado, no se puede separar la fuerte y existente relación entre estos sistemas y los líquidos refrigerantes. Estos últimos se caracterizan por ser tóxicos, inflamables, corrosivos, nada amigables con el medioambiente, entre otros factores que hacen que el trabajo con ellos represente una labor de alto riesgo. Por ejemplo, la liberación de estas sustancias, debido a una fractura o accidente, puede causar daños a la propiedad y lesiones personales. Más allá de lo material, estas lesiones personales se intensifican a causa de espacios reducidos e inadecuadamente ventilados. Los efectos de esto en el ser humano empiezan con la sensibilización narcótica y cardíaca; seguido de efectos tóxicos, ya sea del vapor o por contacto; pueden causar quemaduras provocadas por la volatilidad o congelación de tejido; y por último, hasta desencadenar un ataque corrosivo en ojos y piel. Como toda actividad de alto riesgo, si no se toman las medidas necesarias y se regula el uso de ellos,  pueden ocurrir tragedias.

Los esfuerzos para establecer un código de seguridad con los líquidos refrigerantes datan desde 1914, cuando la ASHRAE conocida como la ASRE, (American Society of Refrigerating Engineers) trabajó en conjunto con el Departamento de Bomberos de la ciudad de Nueva York, para proponer una nueva regulación a las plantas de refrigeración de la ciudad. Esta propuesta se convirtió en ley estatal a partir de 1915, pero fue hasta 1978 que se publica la primera versión del Estándar ASHRAE 15, con el cual se buscaba proteger a las personas y los bienes, en instalaciones de cualquier sistema de refrigeración mecánica, ya sea construcción nueva o existente, en su diseño, construcción, pruebas, instalación, inspección y operación.

Para aplicar correctamente este código es necesario conocer el Estándar 34, en particular la clasificación de seguridad de los refrigerantes por toxicidad e inflamabilidad, así como los límites de concentración de refrigerante (RCLs).

Funcionamiento
Para determinar las reglas que se deben seguir, primero se clasifica la aplicación con base en los siguientes criterios:

  • Lugar donde se instalará el sistema de refrigeración
  • Tipo de sistema
  • Nivel de seguridad del refrigerante

Posteriormente, se filtran las reglas de restricción, instalación, operación, pruebas, descarga y alivio, y se aplican las excepciones a dichas reglas.

Clasificación de los refrigerantes
Su propósito es dividir los edificios según la habilidad de las personas que los ocupan para responder a una emergencia originada por una exposición potencial al refrigerante: institucional, público, residencial, comercial, mercantil, industrial y mixto.

La categorización por seguridad establece al sistema refrigerante con base en la alta o baja probabilidad de que exista una fuga, originada por fallas, conexiones o equipos; y según su toxicidad e inflamabilidad.

Para ello el Estándar ASHRAE 34 ofrece seis bloques en los que se clasifica la aplicación. Una vez clasificado se determina la sección, identificando las reglas que deben cumplirse para dicha aplicación.

Los refrigerantes del grupo B quedan completamente prohibidos para sistemas con alta probabilidad y que sean de aire acondicionado para confort humano. También restringe la cantidad máxima de volumen de gases que hay en un espacio. Esto se debe a que si ocurre una fuga, la concentración del gas es dependiente de la cantidad de sustancia que hay en el equipo y del volumen o área del espacio para la dilución del mismo. Por ello, la cantidad de refrigerante se calcula con base en el límite de su concentración (RCL) determinado por el ASHRAE 34.

Por ejemplo, los refrigerantes A2 y A2L pueden utilizarse si no exceden los tres kilogramos en uso residencial o los diez kilogramos en uso comercial. En sistemas con alta probabilidad, los tipos A2 y B2 no deben superar la cantidad indicada de RCL en ASHRAE 34. Los A3 sólo se permiten en laboratorios donde el área de piso por persona sea igual o mayor a 9.3 metros cuadrados, cuando la aplicación esté clasificada como industrial o en casos en los que el sistema utiliza menos de 150 g de carga de A3.

Respecto a los refrigerantes A2, A3 y B2, éstos no pueden superar la carga de 499 kilogramos. Las aplicaciones clasificadas como institucionales no deben exceder el 50 por ciento del valor estipulado de RCL en ASHRAE 34. Además, estas aplicaciones institucionales no pueden superar los 250 kilogramos de refrigerante A2, A3 y B2.

Para los cálculos del volumen requerido de refrigerante, siempre se debe de usar la del circuito más largo, nunca la suma de todos los circuitos. La medida estimada siempre deberá de ser la suma de la carga de la unidad condensadora más la carga de la tubería del circuito más largo.

En caso de que en un espacio determinado existan uno o más circuitos que contengan la misma clasificación de refrigerante, se deberá utilizar el circuito que mayor cantidad contenga. En caso contrario, entonces se realizan los cálculos por separado.

Para determinar el volumen del espacio mínimo requerido es necesario conocer la cantidad de líquido que hay en el sistema y cómo se distribuiría si hubiese una fuga. Para ello se determina si la aplicación es de espacios separados o comunicados. En el primer caso, se utiliza el volumen más pequeño, a fin de determinar la cantidad permisible de refrigerante en el sistema. En el segundo caso, se utiliza el volumen del espacio ocupado más pequeño que reciba servicio del sistema de conductos, para fijar la cantidad máxima permisible.

En cuanto a la parte de instalación y, específicamente, del cuarto de máquinas, se estipula que los equipos con menos de tres kilogramos de refrigerante no necesitan cuarto de máquinas; pero sí se requiere cuando la cantidad de líquido excede el límite permitido por el tipo de lugar. Cabe destacar que todo cuarto de máquinas requiere detectores de refrigerante.

Clasificación de seguridad

Algunos de los puntos que se deben tomar en cuenta cuando se van a emplear esta clase de sustancias son la instalación, tubería de refrigerante, requerimientos del sistema de alivio y descarga de las aplicaciones, operación, pruebas, etcétera.

En general, los requerimientos mínimos de cualquier aplicación contemplan los siguientes puntos:

  1. Todos los componentes deben de proveer un acceso fácil y seguro para dar mantenimiento
  2. Todos los puertos de carga, disposición y deshecho de los circuitos de refrigerante deberán asegurarse para prevenir el acceso a usuarios o personal no autorizado

Este estándar se actualiza cada tres años, pero siempre incorpora los requerimientos de los refrigerantes; de ventilación en el cuarto de máquinas; de detectores de fuga (definiciones, confiabilidad, tiempo de respuesta); y se reescribe completamente apegado al lenguaje de la normatividad. Sin embargo, es importante comprender que el estándar es tan sólo una guía de seguridad y que cada instalación de equipo o sistema HVAC es individual, por lo que siempre hay que utilizar un juicio profesional y de ingeniería para cada instalación.

El Safety Standard for Refrigeration Systems se aplica en el diseño, construcción, prueba, instalación, inspección y operación de:

  • Sistemas de refrigeración mecánica y de absorción
  • Sistemas VRF (Variable Refrigerant Flow, Refrigerantes tipo 2L)
  • Bombas de calor (Heat-Pumps) y plantas de agua helada
  • Reemplazos o modificaciones de piezas o componentes del sistema de refrigeración
  • Sustituciones de refrigerante de diferente designación (Ej. R32 por R-410A)

Sobre el autor

Moisés Quintanilla
Ingeniero de Aplicaciones para la división de Honeywell E&ES de Homes & Buildings. Cuenta con cinco años de experiencia en el mercado HVAC y en sistemas de control y automatización.