El amoníaco (NH3) es un gas alcalino, incoloro y tóxico. Bastante más liviano que el aire (densidad relativa 0,6), tiene un fuerte olor picante característico y es altamente reactivo. 

Por su solubilidad en agua puede cauterizar el tracto respiratorio, resultando en muerte rápida si las concentraciones llegan a ser de 5000 ppm. Tiene los siguientes límites a la exposición en ambientes laborales, relativamente bajos:

• TLV-TWA (Promedio Máximo para 8 horas diarias)= 25 ppm (CMP)
• TLV-STEL (Límite en Cortos Periodos de Tiempo) = 35 ppm  (CMP-CPT)
• IDLH (Inmediatamente Peligroso para la Vida y la Salud) = 300 ppm
• LEL (Límite Inferior de Explosividad) = 15% 

Se utiliza en aplicaciones industriales desde la década de 1930 y es conocido por ser el refrigerante más eficiente, también denominado R717. Su punto de ebullición es 33°C bajo cero y se ve favorecido por tener un mínimo impacto sobre el medio ambiente, con potencial de agotamiento del ozono igual a cero y potencial de calentamiento atmosférico (PCA) igual a cero. Como alternativa al uso de refrigerantes clorofluorocarbonados (destructores de la capa de ozono), el uso de Amoníaco se ha incrementado sustancialmente desde hace algunos años.

Grandes cantidades de amoníaco pueden encontrarse en: 

• Plantas de Fertilizantes
• Producción de resina usando Urea
• Plantas de Explosivos/Municiones
• Producción de Nylon
• Producción de Semiconductores
• Agua y Plantas tratadoras de Agua
• Laboratorios Clandestinos de Drogas
• Industria Farmacéutica
• Industria Electrónica
• Industria Química
• Tratamiento de superficies
• Industria del frío
• Tratamiento térmico - químico de metales

¿Por qué medir Amoníaco? 

Aún cuando el olor distintivo del amoníaco es al principio fácil de identificar, la nariz humana no está calibrada para medir sus concentraciones. Por eso son necesarios los detectores o monitores en tiempo real para permitir la determinación continua y la selección y uso del equipo de protección personal (EPP) necesario para proveer protección segura contra el amoníaco. De acuerdo con la Guía NIOSH la protección a bajos niveles de amoníaco (debajo de 250-300 ppm) puede ser una máscara o semimáscara con los cartuchos apropiados. Entradas a concentraciones superiores a 300 ppm o a concentraciones desconocidas requieren un sistema de aire de presión positiva o SCBA. En ocasiones, para algunas concentraciones muy altas se recomienda trajes completos de encapsulación (Nivel A) a causa de la naturaleza altamente reactiva del gas. A concentraciones superiores a 15% (150,000 ppm), la atmósfera es potencialmente explosiva, toda actividad debe ser suspendida y el personal debe dejar el área. Para tomar esas decisiones se deben utilizar  monitores portátiles continuos muy seguros y confiables, y que puedan cubrir todo ese rango.

¿Cuándo es necesaria la Encapsulación Completa? 

Hay gran diferencia de opiniones acerca de cuándo es apropiado el uso de SCBA o de encapsulación completa (Nivel A). La mejor guía oficial en la materia la ofrece Patricia K. Clark, Directora de Cumplimiento de Programas OSHA:
“… amoníaco es una inhalación muy peligrosa a 1000 ppm y ninguna absorción de amoníaco por piel comienza a causar una leve irritación en la piel sino hasta 10.000 ppm (1%), y recién con concentraciones mayores a 30.000 ppm (3%) se observa una picazón importante. El procedimiento general para uso de equipo de nivel A a 50% del IDLH puede ser conservador en exceso para exposiciones de amoníaco. Para usar equipo de respuesta a nivel A de amoníaco puede ser más apropiado tomar 50% del nivel de ingreso sin peligro para irritación de la piel, es decir 5000 ppm. …”

Fuga de NH3 en un frigorífico de Buenos Aires

 

Accidente de Camión transportando NH3 en México

Los Sensores de Amoníaco no pueden medir Altas Concentraciones 

El amoníaco continúa siendo algo difícil de medir aún con los sensores electroquímicos (EC) más avanzados para monitores portátiles. El rango de la mayoría de los sensores EC es solamente de hasta 100 o 200 ppm, o sea que no tienen el rango requerido para tomar decisiones sobre el EPP apropiado para altas concentraciones. No pueden ayudar a decidir cuándo es necesario cambiar de respiradores de cartucho a equipos de aire de presión positiva o SCBA, y mucho menos cuándo proporcionar equipos de protección nivel A. Esto hace que los usuarios se sientan inseguros acerca de concentraciones altas de amoníaco, o recurran a hacer “chequeos puntuales” con tubos colorimétricos descartando el monitoreo continuo. También lleva a elegir niveles de EPP que pueden ser muy mayores de lo necesario, incrementando costos y realizando operaciones más complicadas para los operadores. ¿Para qué vestirlos a nivel A si sólo se requiere un SCBA?

Bomba a pistón para medición con tubos colorimétricos

 

Tubos colorimétricos

Los sensores EC de Amoníaco son fácilmente Agotables

Los sensores electroquímicos pueden “ver” concentraciones relativamente bajas de amoníaco sin cansarse. Por la capacidad del reactivo interno, un sensor electroquímico sólo dura un determinado periodo medido en ppm x hora. Supongamos que una celda EC para está diseñada para 20000 ppm x hora (es un valor habitual), eso significa que puede ser expuesta a 10000 horas de amoníaco a 2 ppm, o a 1000 horas de 20 ppm. En este ejemplo, una vez que son completadas las 20000 ppm x hora el sensor muere y deja de indicar. Además los sensores electroquímicos tienen sobrerangos máximos relativamente bajos. Un sobrerango máximo es la máxima concentración de amoníaco que la celda EC puede ver antes de sufrir un potencial daño irreversible. Para muchos sensores de amoníaco este valor es sólo 200 ó 300 ppm. Esta es la raíz del problema de confiabilidad de los sensores electroquímicos para amoníaco. 

Son rápidamente usados en presencia de fugas leves de amoníaco pero pueden no ser útiles frente a derrames o fugas mayores.

Detector de gases portátil con bomba - SKY 2000

Detector portátil y muy compacto de hasta 4 gases con tecnología wireless - QRAE 3

Detector portátil instantáneo de oxígeno o gases tóxicos - ToxiRAE Pro

 

Midiendo Amoníaco con un PID 

El amoníaco tiene un Potencial de Ionización (PI) de 10,18 eV (electronVolt), y puede ser medido con un detector de Fotoionización con la lámpara más común de 10,6 eV. Los PIDs portátiles poseen considerables ventajas para medir amoníaco en rangos muy por encima de TWA y STEL de amoníaco (25-35 ppm):

• Un PID es un sistema óptico que no se daña por sobrerango. No se agota ningún reactivo.
• Con resolución de 1 ó 0,1 ppm y mediciones superiores a 10.000 ppm el PID no se saturará, por eso puede usarse tanto para decisiones de EPP como detección de fugas. 
• El gas Isobutileno usado para calibración de los PID es muy estable (2 a 3 años), relativamente barato y no es agresivo, mientras que el gas NH3 usado para calibración de los EC es menos estable y caro (sólo entre 8 y 12 meses de duración). 
• Una lámpara de reemplazo de 10,6 eV para los PID cuesta la mitad que un sensor EC y dura de 2 a 4 años.
• Un sensor EC de amoníaco es mucho más caro (el doble) y tiene una vida de 10 a 18 meses máximo, lo que equivale a un costo anual de repuesto cuatro o cinco veces superior. Además los sensores electroquímicos pueden morir rápidamente cuando son expuestos a altas concentraciones de amoníaco, quizás disminuyendo su vida útil a uno a tres meses.
• Debido a que el PID no se ve afectado por grandes concentraciones de amoníaco, puede ser usado como confiable detector de fugas, permitiendo localizarlas y arreglarlas rápidamente. Esto reduce la exposición de los trabajadores y facilita prontas reparaciones. 
• Los PID proveen respuesta casi inmediata al amoníaco, en 3 segundos o menos. Los sensores de amoníaco responden generalmente en 120 a 150 segundos. La rápida respuesta facilita la valoración en condiciones cambiantes, y facilita la detección de fugas. 

Monitor COV´s portátil. Tecnología PID probada

Monitor COV´s portátil. Tecnología PID probada

Comparación de costos en el uso de PID contra Sensor Electroquímico 

Mientras el PID tiene un costo de compra inicial mayor que el detector con sensor electroquímico de amoníaco, los costos totales para los primeros 2 años de uso de ambos instrumentos son bastante similares. A los 3 ó 4 años ya es considerablemente menor el dinero invertido en el PID, y sigue disminuyendo con el pasar del tiempo.

Como con todos los instrumentos de medición, los valores indicados por cualquier detector de Amoníaco (NH3) son tan confiables como la calibración periódica a la que son sometidos. Equipos no calibrados, que hayan dejado pasar más tiempo que el aconsejado por el fabricante desde la última calibración, o mal calibrados (personal no calificado) pueden dar valores erróneos, y en el caso específico de detectores de gases tóxicos o combustibles el trabajo puede terminar con daños materiales, personal herido o fallecimientos.

La calidad de una calibración está directamente relacionada con tres componentes principales: patrones adecuados, procedimientos registrados, y competencia técnica demostrada. No es lo mismo la calibración de un detector de gases por difusión que la de un detector con aspiración forzada. Si bien en ambos casos se requiere gas patrón, en el segundo también deben medirse la contrapresión ejercida por la bomba y el caudal de aire aspirado para asegurar que el aire circule hacia el sensor.

 

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