Antiexplosivo Ex
Instalaciones eléctricas en zonas peligrosas
Definiciones y generalidades
Para realizar el presente trabajo se han analizado normas provenientes de Underwriter Laboratories, National Electrical Code, Instituto Argentino de Racionalización de Materiales, D.I.N., además de experiencias y pautas de trabajos elaborados para empresas petroleras, gasíferas, destilerías, laboratorios, aceiteras y otras afines.
En primer término nos introduciremos al tema exponiendo los criterios básicos para toda instalación antiexplosiva.
Con motivo del creciente uso de artefactos y equipos eléctricos en lugares donde la atmósfera presenta signos de peligrosidad (debido a que el aire puede contener en suspensión elementos que produzcan mezclas inflamables o explosivas), se hizo necesario desarrollar elementos y técnicas que aseguraran su uso sin peligro de posibles accidentes en los lugares mencionados ni daños en las instalaciones y determinar claramente los diferentes tipos de ambientes y clasificarlos según los elementos que componen su atmósfera.
Para definir a que se denomina “zona peligrosa” debemos remitimos a la norma IRAM IAP A20-1 y al artículo 500 del National Electrical Code, que la definen como aquella en la que pueden producirse deterioro en las instalaciones debido a la explosión o ignición de vapores, líquidos, gases y polvos, debido a ataques de productos químicos o a propagación de fuego, de mezclas de elementos contenidos en la atmósfera.
AMBIENTE CLASE 1
Son aquellas zonas en que el aire contiene o puede contener en suspensión gases o vapores en cantidades que puedan producir mezclas inflamables o explosivas (acetileno, hidrógeno, éter etílico, gasolina, butano, gas natural, etc.).
DIVISION I
Define los lugares con las siguientes características:
a) Ambiente con concentraciones peligrosas de gases y vapores inflamables en condiciones normales de funcionamiento.
b) Ambiente donde dichas concentraciones pueden existir con frecuencia por pérdida o reparaciones.
c) Ambiente donde pueden liberarse concentraciones peligrosas de gases o vapores inflamables por fallas o chispas en el funcionamiento de los equipos eléctricos.
Los lugares referidos en la Clase I División I son aquellos donde se trasvasan líquidos volátiles o gases licuados inflamables, operaciones de pintado o rociado con líquidos volátiles, secadores con evaporación de disolventes inflamables, lugares usados para extracción de gases con disolventes, lavaderos que usan líquidos volátiles inflamables, plantas generadoras de gas con posibilidad de escapes, salas de bombeo de gases inflamables y otros lugares en que la concentración de gas o vapor inflamable puede adquirir valores peligroso
DIVISION II
Define los lugares con las siguientes características:
a) Ambiente donde se usan, procesan o manufacturan líquidos volátiles y gases o vapores inflamables, pero ellos se encuentran en recipientes o cañerías cerradas, de los cuales pueden salir únicamente por algún accidente, rotura o mal funcionamiento del equipo.
b) Ambiente donde se evitan las concentraciones peligrosas de gases o vapores inflamables por medio de ventilación forzada, pero que al producirse una falla o mal funcionamiento del equipo, representa peligro.
c) Lugares vecinos a los de la Clase I División I, a los que pueden introducirse vapores y gases inflamables a menos que cuenten con ventilación forzada con un sistema de seguridad que impida fallas en el equipo de ventilación.
La División II de la Clase I define lugares donde se emplean corrientemente líquidos volátiles, gases y vapores peligrosos, que representan peligro solamente en los casos de fallas, averías, accidentes o del anormal funcionamiento de las instalaciones. Para delimitar el área peligrosa en estos casos debe tenerse presente la cantidad de elementos peligrosos que pueden escapar, capacidad de ventilación, volúmenes de los locales, etc
AMBIENTE CLASE 2
Son aquellas zonas en que el aire presenta polvo combustible en suspensión en cantidades que pueden producir ignición o explosión (polvo de aluminio, polvo de Magnesio, negro de humo, carbón de piedra, polvo de coque, polvo granulado de flúor, etc.).
DIVISION I
Define los lugares con las siguientes características:
a) Ambiente donde en condiciones de funcionamiento normal, habrá en forma periódica o continua polvo combustible en condiciones de producir ignición o explosión.
b) Ambiente donde por posible desperfectos, mal funcionamiento o accionamiento de máquinas o equipos, pueden producirse mezclas inflamables que provoquen ignición o explosión.
c) Lugares donde puede haber polvo conductor de electricidad.
La División I de la Clase II comprende en general plantas de almacenamiento de granos (silos), plantas de pulverización, limpieza, mezcladoras, elevadoras, colectoras y todo equipo similar productor de polvo, todo lugar o depósito donde en condiciones normales de funcionamiento existe en el aire polvo que produzca mezcla inflamable o explosiva; los polvos muy peligrosos son conductores de la electricidad, al igual que los de coque y carbón vegetal. Los polvos no conductores de la electricidad pero combustibles, son los producidos en el manipuleo de granos, molienda del cacao y el azúcar y toda materia orgánica que pueda producir polvos combustibles.
DIVISION II
Considera aquellos lugares donde en condiciones normales no es posible que exista polvo combustible en suspensión en el aire pero que pueda afectar de las siguientes formas:
a) Que la cantidad de polvo depositado sea suficiente para impedir la disipación del calor de los equipos eléctricos.
b) Que por el polvo acumulado sobre y/o el ¡interior de los equipos eléctricos éste pueda inflamarse debido a chispas o amos producidos por el polvo.
Los lugares donde pueden darse estas condiciones son fundamentalmente las vecinas a las de Clase II División I, además los lugares que cuentan con transportadores, ventiladores y tolvas cerradas y equipos donde pueden desprenderse cantidades de polvos en condiciones de funcionamiento anormales.
AMBIENTE CLASE 3
Son aquellas zonas en que el aire presenta en suspensión fibras y volátiles inflamables, pero no en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o inflamables.
DIVISION I
Son los lugares donde se emplean o fabrican fibras de fácil inflamabilidad y materiales productores de volátiles combustibles.
Esta división incluye fábricas de rayón, algodón y textiles, carpinterías, fábricas para tratado de lino, etc., en general fábricas que procesen fibras y volátiles fácilmente inflamables. tales como rayón, nylon, algodón, estopa, cáñamo, etc.
DIVISION II
Incluye los lugares donde se almacenan o manipulan fibras y volátiles pero que no están en proceso de fabricación.
GRUPOS ATMOSFÉRICOS
Para realizar los ensayos y comprobaciones se han definido y agrupado mezclas atmosféricas según su peligrosidad en:
Clase I
Grupo A : con Acetileno.
Grupo B : con Hidrógeno, gas de alumbrado o equivalentes.
Grupo C : con éter etílico, etileno cloropropano.
Grupo D : con gasolina, butano, propano, alcohol, acetona, gas natural.
Clase II
Grupo E : con polvo metálico de aluminio, magnesio y sus aleaciones.
Grupo F : con negro de humo y polvo de carbón.
Grupo G : con polvo de granos: harina, almidón, etc.
PROTECCION CONTRA EXPLOSIONES
Condiciones previas para que se produzca una explosión
El término “explosión” designa la reacción exotérmica con oxígeno de una sustancia combustible o de una atmósfera peligrosa y potencialmente explosiva, en la que se libera una gran cantidad de energía.
Dependiendo de la velocidad del proceso de combustión, se habla de deflagración, explosión o detonación.
El peligro aumenta en función de la velocidad de propagación, siendo la detonación la situación más peligrosa de todas.
Existe riesgo de explosión siempre que se mezclan gases, vapores o polvos inflamables con aire u oxígeno.
Este riesgo no sólo afecta a las instalaciones de la industria química o minera: una planta embotelladora de licores con alto contenido alcohólico o un silo de cereales también constituyen posibles fuentes de explosión.
Cualquier explosión no controlada supone un riesgo potencial para la salud, la integridad física y la vida de las personas, además de provocar graves daños materiales.
Las sustancias combustibles presentes en forma de gases, vapores, neblinas o polvo y estrechamente mezcladas con oxígeno crean atmósferas peligrosas potencialmente explosivas que, en caso de ignición, pueden resultar peligrosas para la seguridad de las personas y para el entorno
La energía de ignición necesaria varía notablemente de una sustancia a otra.
Fuentes de ignición
Para inflamar una atmósfera potencialmente explosiva se requiere una fuente de ignición que aporte la energía mínima necesaria.
Algunas fuentes de ignición son:
- CHISPAS Y ARCOS ELÉCTRICOS
- SUPERFICIES CALIENTES
- DESCARGAS ELECTROSTÁTICAS
- DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS)
- CHISPAS PRODUCIDAS POR FRICCIÓN
- MECÁNICA E IMPACTOS
- RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
- ULTRASONIDOS
- COMPRESIÓN ADIABÁTICA (ONDAS EXPANSIVAS)
- RADIACIÓN IONIZANTE
- RADIACIÓN ÓPTICA
- REACCIONES QUÍMICAS
- LLAMAS.
La protección contra explosiones (Ex) secundaria contrarresta estas fuentes de ignición.
Mezclas
La proporción entre la sustancia combustible y el aire disponible se considera peligrosa cuando se sitúa en el intervalo de posibilidad de explosión.
Los límites de este intervalo se denominan límites superior e inferior de explosión, y fuera de ellos no puede producirse explosión alguna
Zonas
Las áreas en las que existe riesgo de explosión se clasifican en distintas zonas dependiendo de la frecuencia con la que se produce una atmósfera potencialmente explosiva y su duración. En la actualidad existen reglamentos que establecen los requisitos que deben cumplir los equipos para ser utilizados en estas áreas concretas, así como métodos para verificar su conformidad con estos requisitos mínimos.
La definición de estas zonas que ofrece la Directiva comunitaria 1999/92/CE es la siguiente:
La probabilidad de que exista una atmósfera potencialmente explosiva disminuye a medida que aumenta la distancia respecto a la fuente de peligro.
Por esta razón, el área adyacente a la Zona 0 se considera siempre Zona 1, y el área adyacente a la Zona 1 se considera siempre Zona 2. Para entenderlo, nada mejor que el ejemplo de un avión repostando combustible: los tanques de combustible del avión se encuentran en las alas, es decir, la Zona 0.
En la clasificación por zonas es necesario distinguir entre gases y polvos, principalmente porque el polvo, a medida que se deposita en un equipo, va formando capas aislantes que pueden hacer aumentar la temperatura de trabajo del equipo hasta niveles peligrosos.
La normativa estadounidense NEC 500, además de distinguir entre gases y polvo, tiene en cuenta distintos tipos de fibras.
La siguiente sistematización en clase I, II y III resulta bastante ilustradora.
MEDIDAS PARA PREVENIR UNA EXPLOSIÓN.
Protección primaria contra explosiones.
La protección contra explosiones (en lo sucesivo protección “Ex”) tiene el objetivo de evitar que éstas se produzcan.
El término “protección primaria contra explosiones” se refiere a todas las medidas que pueden adoptarse para evitar que se forme una atmósfera potencialmente explosiva.
Normalmente, son medidas que adopta el operador de la instalación:
· Rebajar la temperatura de los líquidos inflamables por debajo de su punto de inflamación;
· Evitar los materiales combustibles (sustituyéndolos por alternativas que no impliquen riesgos);
· Inertización (adición de nitrógeno o dióxido de carbono para desplazar al oxígeno del proceso);
· Mantener la concentración fuera de los límites de peligro (véanse las mezclas potencialmente explosivas);
· Ventilación natural o técnica.
Protección secundaria contra explosiones.
En caso de que no pueda descartarse el riesgo de explosión o de que no pueda eliminarse por completo mediante las medidas de protección primaria, deberán aplicarse medidas que eviten la ignición de las atmósferas potencialmente peligrosas.
Para ello se debe:
· Evitar las fuentes de ignición.
· Evitar las superficies calientes.
· Definir reglas de conducta para los empleados y el personal (prohibición de encender llamas, fumar y trabajar con amoladoras angulares o equipos de soldadura).
· Protección terciaria contra explosiones.
Si no pueden descartarse la existencia simultánea de fuentes de ignición y mezclas explosivas, es preciso provocar explosiones controladas o intentar quemar los gases inflamables antes de que alcancen concentraciones peligrosas.
Para evitar que se produzcan lesiones personales es necesario:
· Impedir la presencia de personas en la zona.
· Adoptar medidas estructurales especiales.
· Asegurarse de que las explosiones estén controladas (por ejemplo, en un área de presión encapsulada).
Fuente: Fisicanet