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Mutua de Accidentes de Trabajo y EnfermedadesProfesionales de la Seguridad Social Nmero 61

Prevencin y proteccin de explosiones de polvo en instalaciones industriales

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Con la colaboracin de:

Xavier de Gea Rodrguez

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Prevencin y proteccin de explosiones de polvo

en instalaciones industriales

Notas BiogrcasAutor:Xavier de Gea Rodrguez.Licenciado en Ciencias Qumicas UAB.MBA ESADE.Director LPG Prevencin y Proteccin de explosiones.Miembro del grupo de trabajo nacional (AEN/CTN 163).Miembro de grupo internacional ESMG.

Colaboradores:Javier Garca Torrent.Dr. Ingeniero de Minas.Profesor del departamento de Ingeniera Qumica y Combustibles (UPM).Responsable del rea de Seguridad de Procesos Slidos del LOM.Miembro de grupos de trabajo nacionales (AEN/CTN 163 y AEN/CTN 22).Miembro de grupos de trabajo internacionales (CEN TEC 305 y CEI TC31SC31H) para la elaboracin de normativa en atmsferas explosivas.

Enrique Querol Aragn.Dr. Ingeniero de Minas.Profesor del departamento de Ingeniera Qumica y Combustibles (UPM).Colaborador del LOM.

Marc Coupin Sol.Ingeniero Qumico IQS.Consultor Senior.INBUREX Consulting GmbH.

Xavier Martino Bofarull.Director Tcnico LPG Prevencin y Proteccin de explosiones.Miembro del grupo de trabajo nacional (AEN/CTN 163).Miembro de grupo internacional ESMG.

Xavier Minoves Casals.Ingeniero Tcnico Industrial.Tcnico Superior en Prevencin de Riesgos Laborales en las especialidades de Seguridad, Higiene y Ergonoma.Coordinador de Prevencin de FREMAP Catalua.

Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorizacin escrita de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproduccin total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografa y el tratamiento informtico, y la distribucin de ejemplares de ella mediante alquiler o prstamo pblicos.

2007, FREMAPMutua de Accidentes de Trabajo y Enfermedades Profesionales de la Seguridad Social Nmero 61.

Carretera de Pozuelo, 6128222 Majadahonda (Madrid)

Depsito Legal: M-44271-2007

Diseo y realizacin: DiScript Preimpresin, S. L.

Impreso por: Imagen Artes Grcas, S. A.

AgradecimientosSiempre es sincero el agradecimiento a todos los que han colaborado en este libro directa o indirectamente. Nombrar a cada uno sera muy largo y por ello slo me voy a limitar a los ms allegados.

Sobre todo a Elisenda a la cual le he quitado mucho tiempo por la intensiva dedicacin a mi trabajo espero que cuanto menos con este libro, pueda justificar algn fin de semana que la dej sola disfrutando de la compaa de nuestros hijos Anna y Albert.

Tambin quiero agradecer a mis colegas Xavier Martino y Gustavo Hidalgo mis ms entraables compaeros desde hace tantos aos, a mis colegas que desinteresadamente han aportado todos sus aos, que son muchos, de experiencia prctica en la proteccin con xito de numerosas instalaciones, a Javier Garca Torrent, Enrique Querol, que han puesto a nuestra disposicin su tambin dilatada experiencia en la caracterizacin de polvos combustibles. A Xavier Minoves y a Marc Coupin por sus valiosas aportaciones prcticas, a todos aquellos que, sin su ayuda y apoyo hubiera sido imposible llevar a buen puerto este proyecto que tanto nos ha ilusionado, no slo por el contenido del mismo sino por la utilidad que vemos para todos los que lo lean.

A todos mis compaeros de LPG que con su profesionalidad y consejos han aumentado la calidad tcnica y prctica del presente libro.

Desde luego tengo que agradecer a FREMAP su implicacin en esta publicacin, que en el marco de su importante actividad en prevencin de riesgos laborales, ha entendido que puede ser til para la mejora de las condiciones de seguridad y salud en los centros de trabajo y la reduccin de la siniestralidad.

A todos, sinceramente, gracias.

Xavier de GeaJulio 2007

Aviso al LectorEste libro representa una gua para la prevencin y proteccin contra explosiones de polvo en la industria, en ningn caso constituye un texto normativo o reglamentario, ni prescribe los requisitos que, ejecutados, garanticen la seguridad de esos procesos.

Se presentan ideas y soluciones para resolver ciertas necesidades que los profesionales en esta materia pueden plantearse. Estas ideas pueden servir de base para la ejecucin de posibles aplicaciones de prevencin y proteccin contra explosiones. Cada instalacin es diferente y depende de muchas circunstancias y la solucin que puede ser vlida para una puede no serlo para otra; es por ello que se aconseja el asesoramiento profesional en cada una por separado.

Si de la lectura del presente libro se consigue la mejora en la seguridad del equipo, del proceso o de la instalacin, el presente libro habr conseguido su objetivo.

ndice

Introduccin ........................................................................................... XI

Marco normativo .................................................................................... XV

Captulo 1. Parmetros de seguridad de las sustancias slidas ................. 1 1.1. Atmsferas explosivas por polvo ................................ 3 1.2. Caracterizacin de las sustancias pulverulentas ........ 4 1.2.1. Caractersticas generales ................................. 4 1.2.2. Sensibilidad a la ignicin ................................. 5 1.2.3. Severidad de la explosin ................................ 6 1.2.4. Susceptibilidad trmica .................................... 8 1.2.5. Estabilidad trmica .......................................... 11 1.2.6. Transporte de mercancas peligrosas .............. 12 1.2.7. Sensibilidad al choque o al frotamiento .......... 13

Captulo 2. La clasificacin en zonas ....................................................... 15 2.1. La clasificacin en zonas ............................................ 17 2.1.1. Clasificacin de las reas de trabajo ............... 18 2.1.2. Clasificacin del interior de los equipos .......... 23 2.2. Resumen ..................................................................... 25

Captulo 3. La prevencin de incendios y de explosiones ......................... 27 3.1. Tcnicas de prevencin .............................................. 29 3.1.1. Tcnicas organizativas ................................... 29 3.1.2. El control de la electricidad esttica ............. 30 3.1.3. Extincin de chispas ...................................... 30 3.1.4. Deteccin de CO (Monxido de Carbono) ....... 31 3.1.5. Medicin de la vibracin ................................ 32 3.1.6. Medidores de alineamiento ............................ 32 3.1.7. Sensores de atasco o continuidad .................. 33 3.1.8. Sensores de temperatura ............................... 33 3.1.9. Extraccin de cuerpos extraos .................... 33 3.1.10. Medidores de velocidad ................................. 34

Captulo 4. Tcnicas de proteccin .......................................................... 35 4.1. Recipientes resistentes a la explosin ........................ 37 4.2. Venteo de explosiones ................................................ 37 4.2.1. Venteo a travs de conducto ............................ 39 4.2.2. Localizacin de los venteos .............................. 40 4.2.3. Tipo de dispersin del polvo ............................ 41 4.2.4. Venteo a una zona segura ................................ 41

PREVENCIN Y PROTECCIN DE EXPLOSIONES DE POLVO EN INSTALACIONES INDUSTRIALESVIII

4.2.4.1. Distancia de seguridad ....................... 41 4.2.4.2. Galeras de venteo .............................. 42 4.3. Supresin de explosines ............................................ 43 4.3.1. Detector ............................................................ 43 4.3.2. Unidad de control ............................................ 43 4.3.3. Supresor ........................................................... 44

Captulo 5. La prevencin y proteccin de explosiones en filtros de mangas: .......................................................................... 45

5.1. Filtros de mangas ....................................................... 47 5.2. Fuentes de ignicin ..................................................... 48 5.3. Tcnicas de prevencin .............................................. 50 5.4. Tcnicas de proteccin ............................................... 50 5.4.1. Tabla de seleccin ............................................ 51 5.4.1.1. El venteo de explosiones,

consideraciones .................................. 51 5.4.1.2. Posibles ubicaciones del venteo ......... 52 5.4.1.3. La supresin de explosiones,

consideraciones .................................. 55 5.4.1.4. El aislamiento de explosiones,

consideraciones .................................. 55

Captulo 6. La prevencin y proteccin de explosiones en molinos ........... 57 6.1. Molinos........................................................................ 59 6.2. Fuentes de ignicin ..................................................... 60 6.3. Tcnicas de prevencin .............................................. 61 6.4. Tcnicas de proteccin ............................................... 62 6.4.1. Tabla de seleccin ............................................ 63 6.4.1.1. Molinos resistentes a la explosin ...... 63 6.4.1.2. El venteo de explosiones,

consideraciones .................................. 63 6.4.1.3. La supresin de explosiones,

consideraciones .................................. 64 6.4.1.4. El aislamiento de explosiones,

consideraciones .................................. 64

Captulo 7. La prevencin y proteccin de explosiones en elevadores de cangilones ....................................................................... 67

7.1. Elevador de cangilones ............................................... 69 7.2. Fuentes de ignicin ..................................................... 69 7.3. Tcnicas de prevencin .............................................. 71 7.3.1. Seleccin del cangiln ...................................... 71 7.3.2. La cadena elevadora ........................................ 72 7.3.3. Seleccin de la banda y del cangiln ............... 72 7.3.4. Prevencin en los componentes ....................... 73 7.3.5. Sensores de alarma y/o paro ........................... 74 7.4. Proteccin de explosiones ........................................... 75 7.4.1. Nivel bsico: venteo ......................................... 76 7.4.2. Nivel medio: venteo y aislamiento qumico ..... 78 7.4.3. Nivel mximo: supresin

y aislamiento qumico ...................................... 79

IXNDICE

Captulo 8. La prevencin y proteccin de explosiones en silos ................ 81 8.1. Silos............................................................................. 83 8.2. Fuentes de ignicin ..................................................... 83 8.3. Tcnicas de prevencin .............................................. 85 8.4. Tcnicas de proteccin ............................................... 85 8.4.1. El venteo de explosiones en silos,

consideraciones................................................ 85 8.4.1.1. Proteccin con paneles de venteo

contra explosiones .............................. 86 8.4.1.2. Ubicacin del venteo contra

explosiones .......................................... 87 8.4.1.3. El venteo sin llamas ........................... 88 8.4.1.4. La supresin de explosiones en silos,

consideraciones .................................. 89 8.4.1.5. El aislamiento de explosiones en silos,

consideraciones.................................... 89

Captulo 9. El Documento de Proteccin Contra Explosiones .................... 91 9.1. El Documento de Proteccin Contra Explosiones

(DPCEx) ....................................................................... 93

9.2. Estructura del Documento de Proteccin Contra Explosiones ................................................................. 94

ANEXOS................................................................................................. 97 Anexo A. Metodologa de evaluacin del riesgo ................ 99 Anexo B. Modelo Permiso de trabajo en zonas ATEX ....... 103 Anexo C. Modelo Permiso corte y soldadura ..................... 105 Anexo D. Modelo Control programa de limpieza .............. 107 Anexo E. Modelo Sealizacin de trabajos especiales ...... 108 Anexo F. Ficha ATEX ........................................................ 109 Anexo G. Tablas de explosividad ....................................... 111 Anexo H. Documento de Proteccin Contra Explosiones ... 117

BIBLIOGRAFA ....................................................................................... 135

Introduccin

Lo que ha movido esta publicacin es la aparicin de una normativa espec ca al respecto de atmsferas explosivas (ATEX) tal como la direc-tiva 92/1999 que se transpuso a la legislacin espaola en el Real Decreto 681/2003, referente a la seguridad de los trabajadores expuestos al riesgo de atmsferas explosivas.

El contenido de este libro va destinado a la mejora de la seguridad de aquellos procesos industriales que manipulan slidos combustibles. Nos hemos centrado en slidos ya que, en comparacin a gases y lquidos in a-mables, existe un mayor desconocimiento de este riesgo.

El aspecto fundamental es saber que el polvo puede explotar y es por ello que debemos conocer su caracterizacin, la cual nos dir que tan sen-sible es a la in amacin y que tan severa ser su explosin.

Una vez caracterizado el slido debemos saber dnde, y con que fre-cuencia, lo vamos a encontrar en forma de nube, ello nos lleva a la clasi -cacin en zonas de la instalacin industrial y a identi car stas en zona 20, 21 y 22. Si realmente realizamos una correcta clasi cacin de las zonas, stas deben ser mnimas, es decir, que queden con nadas en los equipos y recipientes. Hay que tener en cuenta que este polvo adems de ser in a-mable, a su vez forma parte de la razn de ser de la industria espec ca y que de su produccin se deriva el rendimiento econmico de la misma y que no va a ser lanzado a la atmsfera alegremente, no tan slo por el peligro que genera, sino por el despilfarro econmico que supone.

En cuanto a la clasi cacin en zonas queremos puntualizar que la exis-tencia de zonas 21 en realidad debera ser poco frecuente. En la prctica se utiliza en demasa en los primeros documentos de proteccin contra explosiones que se estn realizando.

La clasi cacin de zonas es la base de la prevencin contra explosio-nes, ya que de su correcta identi cacin depende la seleccin de los equi-pos a instalar y / o utilizar.

Una vez que tenemos las zonas correctamente clasi cadas y los equi-pos adecuados a las mismas debemos disear las medidas complementa-rias para la prevencin y proteccin contra explosiones.

En de nitiva existen dos aspectos muy importantes a considerar en un proceso industrial:

Dnde se va a producir una ignicin?

PREVENCIN Y PROTECCIN DE EXPLOSIONES DE POLVO EN INSTALACIONES INDUSTRIALESXII

Dnde, si se llega a producir una explosin, las consecuencias sern catastr cas?

Bajo estos dos puntos debemos disear la mejora de la prevencin y proteccin contra explosiones en nuestro proceso industrial.

Las industrias afectadas por este riesgo no son slo la industria qumi-ca y farmacutica, sino tambin las: harineras, fabricas de piensos, pas-telera industrial, de la madera, de generacin elctrica con combustibles slidos, etc Y desde pequeos talleres hasta grandes factoras.

En todas estas industrias se dan procesos comunes, tales como el al-macenaje en silos, que para su llenado utilizan sistemas de elevacin, tales como transportes neumticos, elevadores de cangilones, tornillos sinfn y transportadores. Tambin estos slidos son procesados para adquirir los tamaos idneos, mediante procesos de molienda y clasi cacin. A su vez toda esta manipulacin genera nos que no se pueden dejar salir del proceso y para ello se emplean sistemas de captacin de polvo.

Teniendo en cuenta estos aspectos nos hemos centrado en tres sec-tores, como el de la fabricacin de piensos, harineras e industria de la madera, que son aquellos sectores que tienen una mayor siniestralidad en cuanto a explosiones de polvo.

As mismo, hemos desarrollado captulos espec cos para aquellos equipos comunes que, a su vez, son los causantes o los que generan las mayores explosiones. Estos equipos son:

Los sistemas de captacin de polvo, como los ltros de mangas.

Los sistemas de elevacin, como los elevadores de cangilones.

Los sistemas de almacenamiento vertical, como los silos.

Los sistemas de molienda, como molinos de martillos.

En cada uno de estos equipos hemos analizado, cualitativamente, que fuentes de ignicin se pueden generar, cmo podemos prevenir su forma-cin y cmo evitar que estas fuentes de ignicin alcancen un lugar donde las consecuencias seran catastr cas. As mismo, hemos analizado cmo controlar e cazmente estas explosiones, al objeto de que no pongan en peligro a las personas, ni a la continuidad del proceso industrial, minimi-zando las consecuencias de esta supuesta explosin.

Ya que la conclusin nal, de todo proceso industrial con presencia de atmsferas explosivas, debe quedar plasmada en el documento de pro-teccin contra explosiones, hemos incluido un ejemplo del mismo a modo orientativo. Debe ajustarse exactamente a las caractersticas espec cas de la industria a la que corresponde. No existen dos documentos iguales, yaque no slo depende de los equipos elctricos y mecnicos presentes, sino tambin del equipo humano que hace que estas mquinas funcionen, as como de la ubicacin de la instalacin. Es decir, diferente formacin o el nmero de personas puede condicionar las medidas adoptadas, as mismo la ubicacin de las instalaciones condiciona mucho las tcnicas a emplear, ya que no es lo mismo que la instalacin se encuentre aislada en el campo, en un polgono industrial o en una ciudad.

XIII

Adems hemos querido aadir informacin de utilidad en los anexos, donde encontrarn ejemplos de permisos de trabajo con especial hincapi a dos de los procesos de mayor riesgo: el de corte de soldadura y el de uso de aire comprimido. ste ltimo, desconocido puede ser muy peligroso, ya que si una capa de polvo en s no es una atmsfera explosiva, si lo ser al ponerla en suspensin, (situacin que se dar siempre que utilicemos aire comprimido para la limpieza) y es por ello que, si nos vemos obligados a emplear esta tcnica, debemos estar completamente seguros que no co-existen fuentes de ignicin.

Tambin hemos aadido tablas de caracterizacin de varios slidos a modo de referencia, ya que en situaciones reales debemos estar completa-mente seguros de los valores de nuestro producto y disear la prevencin y proteccin contra explosiones para el peor de los supuestos.

Por ltimo, queremos comentar que la solucin depende siempre del criterio del usuario nal, el cual debe marcar el nivel de riesgo que quiere asumir en su instalacin, bajo el criterio de no poner en riesgo a las perso-nas, pero tambin considerando las consecuencias que implica una parada no deseada sobre nuestro proceso, nuestra imagen o nuestro mercado y clientes.

Esperamos que el presente libro les sea de utilidad.

Xavier de GeaEnero 2007

INTRODUCCIN

Marco Normativo

En toda instalacin industrial en la que se procesen slidos in ama-bles es necesario aplicar la reglamentacin sobre atmsferas explosivas, denominada habitualmente ATEX. El Real Decreto 400/1996 (1) establece los requisitos esenciales de seguridad que deben cumplir los equipos y apa-ratos elctricos y no elctricos que se instalen en lugares donde se pueden formar atmsferas explosivas, as como los procedimientos para la certi -cacin y marcado de tales equipos.

En cuanto a las instalaciones, el Real Decreto 681/2003 (2) constituye la base legal para garantizar la proteccin de la seguridad y salud de los trabajadores expuestos a atmsferas explosivas. Como caracterstica prin-cipal se incluye con carcter obligatorio la elaboracin de un documento de proteccin contra explosiones, que debe incluir la clasi cacin de las reas de riesgo en zonas y la realizacin de la evaluacin del riesgo espec co de explosin.

La norma UNE-EN 1127-1 (3) sobre conceptos bsicos para atmsferas explosivas establece como primer elemento para la evaluacin del riesgo de explosin, la identi cacin de peligros, donde el punto fundamental es el conocimiento de los datos de seguridad, de las materias y sustancias. Desgraciadamente, en las hojas de datos de seguridad, casi nunca apare-cen los parmetros realmente importantes para el estudio de las atms-feras explosivas y es necesario buscar esos datos. En el caso de gases y vapores in amables existen tablas muy completas y detalladas, como la que se incluye en la norma UNE 202007:2006 IN (4).

Existen tambin datos tabulados para polvos in amables, aunque hay que manejar los datos con precaucin, pues segn detalla la norma UNE-EN 1127-1, Es preciso tener en cuenta que dichos datos de seguridad no son constantes fsicas, sino que dependen por ejemplo de las tcnicas utilizadas para la medicin. As, para los polvos, las tablas de datos de seguridad slo se utilizan a ttulo de orientacin, porque los valores de-penden de la reparticin granulomtrica y de la forma de las partculas, del contenido de humedad y de la presencia de aditivos, incluso en peque-as concentraciones. Para una aplicacin espec ca, se deberan ensayar muestras del polvo presente en el aparato, y utilizar los datos obtenidos para la identi cacin del peligro.

Uno de los aspectos fundamentales de las instalaciones con atmsferas explosivas es la clasi cacin de las reas de riesgo en zonas. Para realizar dicha clasi cacin de zonas de una planta es necesario estudiar detallada-

PREVENCIN Y PROTECCIN DE EXPLOSIONES DE POLVO EN INSTALACIONES INDUSTRIALESXVI

mente cada equipo de proceso que contenga sustancias in amables, y que represente una fuente potencial de escape, lo que implica el anlisis de la posibilidad de aparicin de atmsfera de gas explosiva segn la norma UNE-EN 60079-10 (5) de acuerdo a las de niciones de zona 0, zona 1 y zona 2, o de atmsfera explosiva de polvo, segn las de niciones de zona 20, zona 21 y zona 22 de la norma UNE-EN 61241-10 (6).

El propsito de la clasi cacin en zonas, de los distintos emplazamien-tos donde pueden aparecer atmsferas explosivas, es facilitar la correcta seleccin e instalacin de aparatos elctricos y no elctricos que se utilizan en dichas zonas con modos de proteccin adecuados, tomando en conside-racin las caractersticas particulares de los productos gaseosos (grupos de gases, clases de temperatura) o pulverulentos (granulometra, parme-tros de explosividad).

Todos los equipos elctricos y no elctricos que se instalen o que se introduzcan en las reas espec cas de riesgo de explosin, deben tener marcado CE para atmsfera explosiva, adecuado a la categora de confor-midad exigida por la clasi cacin en zonas, as como por las caractersti-cas particulares de la sustancia que genera la atmsfera explosiva: clase trmica del gas, subgrupo de gas, temperatura de in amacin de polvos, conductividad elctrica, etc.

Tradicionalmente en la industria en general, los equipos elctricos se han vigilado exhaustivamente frente a la presencia de posibles fuentes de ignicin. stas se han venido evitando mediante los denominados modos de proteccin, los cuales se establecen a partir de una serie de reglas constructivas de los materiales y equipos elctricos de forma tal que pue-dan ser aptos para su empleo con seguridad, en una atmsfera explosiva. Los requisitos generales se pueden consultar en la norma UNE-EN 60079-0 (7) y los modos de proteccin en la serie de normas sucesivas.

Para los equipos elctricos de potencia se pueden encontrar reglas de instalacin ms precisas para gases in amables en la norma UNE-EN 60079-14 (8) y para sistemas de control en la UNE-EN 60079-25 (9) y para polvos combustibles en la norma UNE-EN 61241-14 (10).

Actualmente tambin los equipos no elctricos deben cumplir ciertas exigencias. La norma UNE-EN 13463-1 (11) especi ca los requisitos bsicos de los equipos no elctricos destinados a su uso en atmsferas potencial-mente explosivas. Los tipos espec cos de protecciones contra la ignicin se describen en las normas complementarias a la anterior, denominadas EN 13463-2, EN 13463-3 y sucesivas hasta EN 13463-8.

Otra forma de prevenir las explosiones de gases y polvos combusti-bles consiste en evitar que la atmsfera sea capaz de propagarlas. Esto se puede conseguir, en determinadas instalaciones, mediante la inertizacin parcial o total de dicha atmsfera, reduciendo el contenido en oxgeno por debajo de los valores que permiten la propagacin.

El documento prenormativo prCEN/TR 15281 (12) de ne las bases para la inertizacin de un lugar de trabajo con atmsferas explosivas.

Finalmente, para limitar los efectos de una explosin a un nivel seguro se pueden aplicar diferentes medidas.

XVIIMARCO NORMATIVO

Construccin de aparatos de manera que puedan resistir a una ex-plosin interna sin romperse, en sus dos modalidades (construccin resistente a la presin de explosin y construccin resistente al cho-que de la presin de explosin) segn se describe en UNE-EN 14460 (13).

Descarga de la explosin mediante venteos o aberturas (dotadas de discos de ruptura, paneles o vlvulas de explosin) su cientes para evitar la destruccin de los aparatos, segn las normas EN 14797 (14) y UNE-EN 14491 (15).

El empleo de sistemas de supresin que impiden que la explosin alcance su presin mxima debido a la inyeccin rpida de agentes extintores en el aparato o componente, segn UNE-EN 14373 (16).

Utilizacin de sistemas de aislamiento y desconexin pasivos o acti-vos capaces de impedir la propagacin de las explosiones por cana-lizaciones, lneas de proceso, respiraderos, etc. segn prEN 15089 (17).

Referencias 1. Ministerio de Industria y Energa. Real Decreto 400/1996 (B.O.E. 8/Abril/1996) sobre

Aparatos y Sistemas de Proteccin para uso en Atmsferas Potencialmente Explosivas (Directiva 94/9/CE ATEX 100).

2. Ministerio de la Presidencia. Real Decreto 681/2003 (B.O.E. 18/Junio/2003) sobre la pro-teccin de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmsferas explosivas en el lugar de trabajo (Directiva ATEX 137).

3. Norma UNE-EN 1127-1:1997. Atmsferas explosivas. Prevencin y proteccin contra la explosin. Parte 1: Conceptos bsicos y metodologa.

4. Norma UNE 202007:2006 IN. Gua de aplicacin de la Norma UNE-EN 60079-10. Material elctrico para atmsferas de gas explosivas. Clasi cacin de emplazamientos peligrosos.

5. UNE-EN 60079-10:2004. Material elctrico para atmsferas de gas explosivas. Parte 10: Clasi cacin de emplazamientos peligrosos. AENOR.

6. UNE-EN 61241-10:2005. Material elctrico para uso en presencia de polvo combustible. Parte 10: Clasi cacin de emplazamientos en donde estn o pueden estar presentes polvos combustibles.

7. UNE-EN 60079-0:2005. Material elctrico para atmsferas de gas explosivas. Parte 0: Requisitos generales.

8. UNE-EN 60079-14:2004. Material elctrico para atmsferas de gas explosivas. Parte 14: Instalaciones elctricas en emplazamientos peligrosos (a excepcin de las minas).

9. UNE-EN 60079-25:2005. Material elctrico para atmsferas de gas explosivas. Parte 25: Sistemas de seguridad intrnseca.

10. UNE-EN 61241-14:2006. Material elctrico para uso en presencia de polvo in amable. Parte 14: Seleccin e instalacin.

11. UNE-EN 13463-1:2003. Equipos no elctricos destinados a atmsferas potencialmente explosivas Parte 1: Requisitos y metodologa bsica.

PREVENCIN Y PROTECCIN DE EXPLOSIONES DE POLVO EN INSTALACIONES INDUSTRIALESXVIII

12. prCEN/TR 15281:2005. Gua de prevencin de explosiones por inertizacin (Guidance on inerting for the prevention of explosions).

13. UNE-EN 14460:2006. Equipos resistentes a las explosiones.

14. EN 14797:2006.Dispositivos de venteo de explosiones (Explosion venting devices).

15. UNE-EN 14491:2005. Sistemas de proteccin por venteo de explosiones de polvo.

16. UNE-EN 14373:2006. Sistemas de supresin de explosiones.

17. prEN 15089:2004. Sistemas de aislamiento de explosiones (Explosion isolation systems).

Parmetrosde seguridad de las sustancias slidas

1Captulo

JAVIER GARCA TORRENTENRIQUE QUEROL ARAGN

1Parmetros de seguridad de las sustancias slidasCaptulo

1.1. Atmsferas explosivas por polvoEs frecuente que los productos slidos generen polvo durante su proce-

samiento en operaciones de transporte, almacenamiento y, naturalmente, molienda o granulacin. Un elevado nmero de sustancias slidas proce-sadas en diversos sectores industriales son combustibles, en el sentido de poder reaccionar con el oxgeno de forma exotrmica, lo que se traduce en que el polvo puede resultar in amado y dar lugar a una reaccin rpida, que se mani esta mediante una explosin. Por consiguiente, estas sustan-cias son in amables y pueden generar atmsferas explosivas por el polvo.

Numerosos sectores industriales y operaciones de proceso implican el procesado de slidos in amables:

Zonas de trabajo, manipulacin y almacenamiento de las industrias alimentaras, qumicas y farmacuticas.

Emplazamientos de pulverizacin de carbn y de su utilizacin sub-siguiente.

Plantas de coquizacin.

Plantas de produccin y manipulacin de azufre.

Zonas en las que se producen, procesan, manipulan o empaquetan polvos metlicos.

Almacenes y muelles de expedicin (sacos o contenedores).

Zonas de tratamiento de textiles, como algodn, plantas desmotado-ras de algodn.

Plantas de fabricacin y procesado de bras, plantas de procesado de lino.

Talleres de confeccin.

Industrias de procesado de madera, tales como carpinteras.

Son muy numerosas las sustancias que pueden producir polvos y -bras in amables: cereales, grano y derivados, almidn, heno y fertilizan-tes, azcar, cacao, leche y huevo en polvo, especias y harinas, alimentos de animales domsticos, carbn y coque, azufre, aluminio, magnesio, titanio, rayn y otras bras sintticas, pigmentos, colorantes, vitaminas, princi-pios activos, insecticidas, herbicidas, detergentes, serrn, celulosa, resinas, plsticos, polietileno, polipropileno, poliacrilo, etc.

PREVENCIN Y PROTECCIN DE EXPLOSIONES DE POLVO EN INSTALACIONES INDUSTRIALES4

Las caractersticas de estas sustancias son muy variables desde el pun-to de vista del riesgo asociado a la generacin de atmsferas explosivas y es necesario determinar dichas caractersticas en la fase inicial de la eva-luacin del riesgo de explosin.

1.2. Caracterizacin de las sustancias pulverulentasPodemos agrupar las distintas caractersticas de los slidos pulverulentos

en varios grupos, segn la naturaleza de los parmetros que se determinen:

Caractersticas generales.

Sensibilidad a la ignicin.

Severidad de la explosin.

Susceptibilidad trmica.

Estabilidad trmica.

Transporte de Mercancas Peligrosas.

Sensibilidad al choque o frotamiento.

Analicemos cada uno de estos grupos.

1.2.1. Caractersticas generales

Las diferentes propiedades relacionadas con el comportamiento de los slidos pulverulentos, dependen por completo de diversos parmetros, que pueden condicionar la reactividad super cial de la sustancia, como puede ser su pasivacin por oxidacin, ensuciamiento o contaminacin super- cial, etc. Estas caractersticas son difciles de determinar y lo que debe hacerse, cuando se van a caracterizar los parmetros de una sustancia, es tomar una muestra lo ms representativa y actual de dicha sustancia. Hay dos variables fundamentales que deben medirse siempre y asociarse a los diferentes parmetros que luego se determinen:

La humedad.

El tamao de partcula.

La figura muestra una distribucin tpica de

tamaos de partculas para un producto con un tamao

medio D50 = 16,5 m, obtenida por difraccin lser.

6

1.000100

Tamao de la distribucin de partculas

Tamao de partculas (m)

0,1 1 10

Volu

men

(%)

0

1

2

3

4

5

3.000

Figura 1

5Captulo 1 PARMETROS DE SEGURIDAD DE LAS SUSTANCIAS SLIDAS

Entre las caractersticas generales se puede destacar la siguiente: Resis-tividad elctrica en capa, REC. La resistividad en capa condiciona el grado de hermeticidad IP de los equipos elctricos instalados en zona 22, segn se es-peci ca en la norma UNE EN 50281-1-2 (tabla I), de forma que si el producto es no conductor, bastar un IP 5X (protegido contra el polvo), mientras que si es conductor entonces deber ser IP 6X (totalmente estanco al polvo).

Tabla I

Zona 20 Zona 21

Zona 22 con polvo conductor

Zona 22

IP6X IP6X IP5X

Marcado II 1D Marcado II 2D Marcado II 3D

Grados de hermeticidad para los equipos elctricos en reas clasificadas.

1.2.2. Sensibilidad a la ignicin

En este grupo se incluyen las caractersticas de las sustancias slidas pulverulentas, granuladas o en forma de bras relacionadas con su facili-dad para in amarse (sensibilidad a la ignicin o in amabilidad) frente a distintos tipos de fuentes de ignicin (focos trmicos, descargas electrost-ticas). Los parmetros caractersticos son ( gura 2):

CME/LIE

TMIcTMIn

EMI

SENSIBILIDAD A LA IGNICIN

Figura 2. Parmetros caractersticos de la sensibilidad a la ignicin.

Temperatura mnima de in amacin, TMI. Es la menor temperatura a la que se inicia el proceso de in amacin de una muestra de polvo. Se pue-de realizar el ensayo con la muestra dispersada en forma de nube (TMIn), o depositada en forma de capa (TMIc).

Concentracin mnima explosiva, CME. Es el lmite inferior del interva-lo de concentraciones de polvo en suspensin para el cual la mezcla aire-polvo es potencialmente explosiva. Tambin se viene denominando lmite inferior de explosividad, de forma similar a la designacin habitual para gases in amables.

Energa mnima de in amacin, EMI. Es la menor energa elctrica almacenada en un condensador, que al descargarse es justo su ciente para producir la in amacin de la mezcla ms in amable de una nube de polvo, obtenida variando la concentracin de polvo en el aire.

Estos parmetros se utilizan en la prctica fundamentalmente para el diseo e implantacin de medidas de prevencin de la explosin. Cuanto


ms bajas sean las temperaturas, concentraciones o energas necesarias para que se in ame un producto pulverulento, ms sensible ser a la igni-cin y habr que extremar las medidas de prevencin:

limitacin de las temperaturas de proceso y

las temperaturas super ciales en equipos y envolventes,

eliminacin de las capas de polvo mediante tareas de limpieza y

mantenimiento ms frecuentes y exhaustivas cuanto menor sea la CME,

eliminacin de posibles chispas o descargas electrostticas mediante puestas a tierra, empleo de materiales antiestticos, etc.

1.2.3. Severidad de la explosin

Cuando la in amacin de una sustancia se produce en un recinto ce-rrado se obtiene una explosin. Se pueden determinar experimentalmente ciertas caractersticas que permiten evaluar las consecuencias de la explo-sin (severidad de la explosin o explosividad). De esta forma se obtienen los parmetros bsicos para el diseo de medidas de proteccin contra la explosin:

Figura 3. Parmetros caractersticos de la severidad de explosin.

Pmx

SEVERIDAD DE EXPLOSIN

KmxCLO

Presin mxima de explosin (Pmx). Es la diferencia entre la presin en el instante de la ignicin (presin normal) y la presin en el punto cul-minante de la curva del registro presin-tiempo. La velocidad mxima de aumento de presin con el tiempo (dP/dt)mx se de ne como la mxima pendiente de la tangente a la curva presin-tiempo a cada concentracin nominal de polvo ( gura 4).

Los valores de la presin mxima de explosin y la velocidad mxima de aumento de explosin se obtienen para diferentes curvas de explosin que se van obteniendo al variar la concentracin de polvo entre amplios l-mites, tpicamente desde 60 - 125 g/m3 hasta 1000 - 2000 g/m3. Los valores ms altos obtenidos correspondern a Pmx y (dP/dt)mx ( gura 5).

La constante caracterstica (Kmx) se obtiene mediante el producto de la velocidad mxima de aumento de presin y la raz cbica del volumen del recinto donde se produce la explosin:

Kmx =dPdt( )mx V

13


En funcin del valor de Kmx se de ne la clase de explosin, segn se indica en la tabla II.

Tabla II. Clases de explosin de polvo en funcin de Kmx.

Clase de explosin Kmx (m.bar/s)

St0 0

St1 1 - 200

St2 201 - 300

St3 > 300

Curva presin-tiempo durante una explosin.

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

40 80 120 160bar / ms

Figura 4

Para ciertos procesos que funcionan con la atmsfera parcial o total-mente inertizada es de gran importancia el parmetro Concentracin lmi-te de oxgeno, CLO, que se de ne como el porcentaje de oxgeno por debajo del cual no hay ignicin en el intervalo de concentraciones explosivas.

Pm

8,0

6,0

4,0

60 250 500 750 1.000

2,0

g/m3

dP/dt

800

600

400

60 250 500 750 1.000

200

g/m3

Variacin de la presin de explosin y la velocidad mxima de aumento de presin con la concentracin de polvo en suspensin.

Figura 5


1.2.4. Susceptibilidad trmica

En caso de considerar procesos de oxidacin y autocalentamiento, sue-le recomendarse caracterizar, tambin, la susceptibilidad trmica de los productos para conocer su comportamiento trmico y la presencia de re-acciones exotrmicas y determinar su tendencia a la autocombustin. Los parmetros caractersticos son ( gura 6):

Figura 6. Parmetros caractersticos de la susceptibilidad trmica.

IM

SUSCEPTIBILIDAD TRMICA

TG - DSCTEV

EaTcarac

ndice de Maciejasz (IM). Este ndice se obtiene al realizar un ensayo de reactividad al oxgeno, en particular a los perxidos. Este ensayo est indicado para comprobar la susceptibilidad o tendencia a la autoin ama-cin de sustancias orgnicas.

Se considera que existe riesgo de autocombustin cuando es IM > 10.

Temperatura de emisin de voltiles in amables (TEV). Este ensayo es de gran utilidad para analizar la posible degradacin trmica de mate-rias orgnicas con generacin de sustancias voltiles susceptibles de resul-tar in amadas. El mtodo de ensayo consiste en calentar una porcin de muestra a temperaturas crecientes y aplicar una fuente de ignicin com-puesta por una resistencia incandescente. Si la muestra produce vapores in amables, stos sern ms sensibles a la ignicin que el producto slido, pudiendo resultar in amados a temperaturas reducidas (inferiores incluso a la TMIn, vindose la situacin agravada por el hecho de que las mezclas hbridas gas-polvo-aire son ms sensibles a la in amacin que las mezclas gas-aire o polvo-aire por separado).

El Ensayo de Termogravimetra (TG) consiste en registrar la prdida de peso experimentada por una muestra cuando sta es sometida a un calen-tamiento programado.

Al analizar las numerosas variables medibles en este tipo de ensayos, se ha encontrado que los parmetros ms signi cativos para la diferencia-cin de las muestras son la temperatura de induccin a la combustin (TI),la temperatura de mxima prdida de peso (TDM), y el incremento de peso al inicio del calentamiento (GP). La temperatura de inicio de la reaccin(onset) muestra el punto donde comienza a acelerarse la reaccin de oxi-dacin. La temperatura a la que se produce la mayor velocidad de prdida de peso es un indicador claro del orden de reactividad del producto, apli-cado frecuentemente a combustibles slidos; representa la evolucin de las


Figura 7. Curva tpica TG.

TG dTG

0

5

10

15

20

25

30

35

temperatura (C)

TG-p

eso

(mg)

-0,014

-0,012

-0,010

-0,008

-0,006

-0,004

-0,002

0,000

0,002

dTG

mg/

C

30 142 254 366 478 590 702 800

GP 1,16 % TI 357C

TDM 418 C

especies voltiles debida a la pirlisis; cuanto mayor es esta temperatura, menos reactivo es el producto. La ganancia de peso inicial corresponde a la adsorcin de oxgeno que la muestra realiza en su primera etapa de calentamiento y oxidacin.

En general, cuando se observan mayores temperaturas en las mues-tras, signi ca que las reacciones de calentamiento se producen a tempe-raturas ms altas, es decir, que el producto es menos susceptible a la au-tocombustin.

En el Ensayo de Calorimetra Diferencial de Barrido (DSC), se trata de medir los intercambios de calor sufridos por la muestra de polvo, por com-paracin con una muestra de referencia, determinando cuantitativamente los procesos exotrmicos y endotrmicos.

-30-20-10

0102030405060

Temperatura (C)

DSC

- Fl

ujo

de c

alor

(mW

)

F-30DSCTFE 297C

TCP 201C

25 125

175

225

275

325

375

425

475

52575

TIE 59C

Figura 8. Curva tpica DSC.


Se ha comprobado que los parmetros que mejor caracterizan a dis-tintos combustibles son la temperatura mnima de inicio de la reaccin exotrmica (temperatura inicial, TIE), la temperatura mxima alcanzada durante la reaccin exotrmica (temperatura nal, TFE), y la temperatura a la que se inicia la reaccin exotrmica rpida (temperatura de cambio de pendiente, TCP).

Evaluacin de la susceptibilidad: Energa de activacin (Ea).

Este parmetro se ha utilizado en particular para carbones de diferentes orgenes y rangos. En los distintos ensayos realizados, se muestra este valor de la Ea como una caracterstica de los diferentes carbones, distinguindolos entre s y permitiendo clasi carlos en funcin de este valor (ver tabla III).

Tabla III

RIESGO DE AUTOIGNICIN (Carbn) Energa de activacin aparente (kJ/mol)

Muy alto 79

Alto 80 89

Medio 90 94

Bajo 95

Riesgo de autoignicin (carbones) segn energa de activacin.

Evaluacin de la susceptibilidad: Temperatura de oxidacin caracters-tica (Tcarac). Para el estudio de la susceptibilidad a la autoignicin se aplica la tcnica termogravimtrica, modi cando las condiciones al incorporar una corriente de oxgeno. A consecuencia de ese aporte de oxidante, el compor-tamiento de la muestra durante el ensayo puede ser bastante diferente, ob-servndose en el transcurso del ensayo un escaln, o prdida repentina de peso, asociada a una combustin rpida, que se produce a una temperatura caracterstica para cada sustancia ( gura 9). De esta manera, a partir de este valor nico de la temperatura caracterstica, se pueden clasi car las sustancias pulverulentas de una manera sencilla (ver tabla IV).

Grfico comparativo de los ensayos

de Termogravimetra con aire (TG)

y con oxgeno (TG+O2).

1009080706050403020

30 130 230 330 430 530 630 730

Peso

(%)

Temperatura (C)

TG+02TG

Figura 9


1.2.5. Estabilidad trmica

A temperatura ambiente hay una gran cantidad de sustancias capaces de adsorber oxgeno e interactuar con l produciendo una reaccin de oxi-dacin exotrmica. Cuando el calor generado en el material no se disipa adecuadamente al entorno, aumenta la temperatura, conocindose este fenmeno como autocalentamiento.

El autocalentamiento provoca un aumento de temperatura que eleva la velocidad de oxidacin del material. A su vez el aumento de temperatura puede provocar reacciones de descomposicin del propio material (com-puestos voltiles in amables), e incluso llegar a provocar su in amacin. Este ltimo proceso se denomina autoignicin debido a la ausencia de una fuente de ignicin exterior. El procedimiento experimental se basa en en-sayos realizados en una estufa isoterma y la temperatura caracterstica determinada se denomina Temperatura de autoignicin (TAI)( gura 10). Al someter un producto a un ambiente a cierta temperatura se pueden obser-var distintos comportamientos ( gura 11) y determinar as su TAI.

Tabla IV

RIESGO DE AUTOIGNICIN (Carbn) Temperatura caracterstica (C)

Muy alto 250

Alto 250 299

Medio 300 349

Bajo 350

Riesgo de autoignicin segn temperatura caracterstica.

Estufa isoterma: TAI

ESTABILIDAD TRMICA

Figura 10. Parmetros caractersticos de la estabilidad trmica.

Existen a su vez otras fuentes de calor interno que pueden favorecer el autocalentamiento:

Presencia de compuestos ms oxidables que el propio material, bien sea por contaminacin del producto o de forma natural (caso de la presencia de piritas en carbones).

Fermentacin bacteriana aerobia o anaerobia.

Fijacin de una sustancia gaseosa, puesto que el calor de adsorcin o de condensacin es elevado.

Por ejemplo, la jacin del vapor de agua de ciertos disolventes sobre carbn activo.

A partir de la TAI obtenida para distintos volmenes de muestra se pueden determinar no slo las dimensiones de almacenamiento que darn lugar a la autoignicin ( gura 12a), sino adems el tiempo que tardar en producirse ( gura 12b).


1.2.6. Transporte de mercancas peligrosas

Las propiedades tpicas caracterizadas para slidos relacionadas con la reglamentacin sobre transporte de mercancas peligrosas son las si-guientes ( gura 13):

Figura 13. Parmetros caractersticos de mercancas peligrosas.

N1 (Div. 4.1)

TRANSPORTE MERCANCAS PELIGROSAS

N2, N4 (Div. 4.2)

N5 (Div. 4.3)

O.1 (Div. 5.1)

Comportamientos tpicos de slidos pulverulentos

en estufa isoterma.

TCTBTA

Tiempo

A

B

C

Tem

pera

tura

Figura 11

La figura 12.a. muestra la extrapolacin de la

temperatura en funcin de la dimensin.

La figura 12.b. muestra la extrapolacin

del tiempo en funcin de la dimensin.

log

(V/A

); V/

A en

m

1

0

-1

-2

-30,002 0,003Temperatura de autoignicin

recproca 1/T en K

300 250 200 150 100 50 C

1.000 m3

100 m3

10 m3

1 m3

100 dm3

10 dm3

1 dm3

100 cm3

10 cm3

1 cm3

Volu

men

(cili

ndro

d =

h)

AUTOIGNICIN

alo

g (V

/A);

V/A

en m

1

0

-1

-2

-3-1

log ti; t en h

1 hora

1.000 m3

100 m3

10 m3

1 m3

100 dm3

10 dm3

1 dm3

100 cm3

10 cm3

1 cm3

Volu

men

(cili

ndro

d =

h)

1 da1 semana

1 mes1 ao

10 aos

AUTOIGNICIN

0 1 2 3 4 5 6 7

b

Figura 12


Sustancias que entran fcilmente en combustin. La Divisin 4.1 no debe comprender todas las materias que puedan ser in amadas, sino ni-camente las que ardan rpidamente o aquellas cuya combustin sea parti-cularmente peligrosa, y slo se debern clasi car en ella las materias cuya velocidad de combustin supere un determinado valor lmite.

Slidos pirofricos. Una materia slida deber clasi carse en la Divi-sin 4.2 y ser considerada como pirofrica si la muestra se in ama durante la prueba. La prueba consiste en verter una muestra desde una altura de 1 m y comprobar si se in ama durante la cada o en los 5 minutos siguientes. La prueba se repite seis veces.

Sustancias que experimentan calentamiento espontneo. Si la materia es susceptible de autocalentamiento se clasi ca como Divisin 4.2 y se le asigna un grupo de embalaje/envasado que depende de los resultados de los ensayos.

Sustancias slidas que en contacto con el agua desprenden gases in- amables. Una sustancia que d resultado positivo se clasi ca como Divi-sin 4.3.

Sustancias comburentes slidas. Son sustancias que aportan oxgeno y favorecen la combustin de otras sustancias combustibles. Se clasi can como Divisin 5.1.

1.2.7. Sensibilidad al choque o al frotamiento

Estos ensayos estn indicados solamente para sustancias que se sos-peche que puedan tener un comportamiento explosivo. Si una sustancia da resultado positivo en alguna de estas pruebas, no deben realizarse los ensayos descritos en los prrafos anteriores.

Sensibilidad al choque de los explosivos.

Sensibilidad al frotamiento o friccin de los explosivos.

Clasificacin en zonas2Captulo

MARC COUPIN SOL

2Clasificacin en zonasCaptulo

Segn la directiva europea 1999/92/CE, transpuesta al Derecho espa-ol por el Real Decreto 681/2003, el empresario debe evaluar los riesgos de explosin y tomar las medidas adecuadas con objeto de prevenir las ex-plosiones y de proporcionar una proteccin contra las mismas. En cumpli-miento de dichas obligaciones, el empresario debe elaborar el documento de proteccin contra explosiones. Dicho documento incluye la clasi cacin en zonas de las reas de riesgo, la identi cacin de las fuentes de ignicin, los criterios de seleccin de los equipos as como las medidas de carcter tcnico para la limitacin de los efectos de las explosiones.

El documento de proteccin contra explosiones debe elaborarse antes de la puesta en marcha de nuevas instalaciones. Para las instalaciones ya existentes antes del 30 de junio de 2003, existe sin embargo un plazo de tres aos para la elaboracin de dicho documento. La fecha lmite se j en el 30 de junio de 2006.

2.1. La clasificacin en zonas

La clasi cacin en zonas de las reas en los que el riesgo se debe a la presencia de polvo combustible constituye una novedad a pesar de que en la Instruccin Complementaria MIE BT 026 del Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin, referente a las prescripciones particulares para las ins-talaciones de locales con riesgo de incendio o explosin, ya se distinguan dos tipos de zonas:

Zona Z (con nubes de polvo): Es aquella en la que hay o puede haber polvo combustible, durante las operaciones normales de funciona-miento, puesta en marcha o limpieza, en cantidad su ciente para producir una atmsfera explosiva.

Zona Y (con capas de polvo): Es aquella que no est clasi cada como zona Z, pero en la cual pueden aparecer acumulaciones de capas de polvo combustible a partir de las cuales pueden producirse atmsfe-ras explosivas.

En el Real Decreto 681/2003 se de nen tres zonas para polvos:

Zona 20: Emplazamiento en el que una atmsfera explosiva en for-ma de una nube de polvo combustible en el aire est presente conti-nuamente o durante largos periodos o frecuentemente.


Zona 21: Emplazamiento en el que una atmsfera explosiva en for-ma de una nube de polvo combustible en el aire es susceptible de formarse ocasionalmente en funcionamiento normal.

Zona 22: Emplazamiento en el que una atmsfera explosiva en forma de una nube de polvo combustible en el aire no es probable que se pro-duzca en funcionamiento normal y si se produce, es de corta duracin.

El concepto de funcionamiento normal juega un papel importante en estas de niciones. Las atmsferas explosivas que se producen durante el funcionamiento normal de la planta conducen a clasi caciones en zonas 20 o 21. Por funcionamiento normal deben entenderse tambin las fases de arrancada y parada. Por otro lado, las atmsferas explosivas que se forman en caso de disfunciones pueden conducir a una clasi cacin en zona 22 si se cumple tambin que sean de corta duracin.

Si se comparan las nuevas zonas con las que se de nan en la Instruccin Complemen-taria MIE BT 026 se llega a la conclusin de que la zona 22 es equivalente a la antigua zona Y (con capas de polvo) mientras que la zona Z (con nubes de polvo) ha dado lugar a las actua-les zonas 20 y 21.

De la clasi cacin en zonas dependern las medidas de prevencin y proteccin que deban adoptarse. Cuanto mayor sea la proba-bilidad de que se formen atmsferas explosivas mayor deber ser la amplitud de las medidas que se tomen con el n de evitar las fuentes de ignicin efectivas. De la clasi cacin en zonas depender pues la evaluacin de la conformi-dad del material que ya estaba a disposicin de los trabajadores antes del 30 de junio de

2003 (material existente) y la seleccin del material que se ponga a dis-posicin por primera vez en la fbrica despus del 30 de junio de 2003 (material nuevo).

Es conveniente optimizar la clasi cacin en zonas para tratar de evitar problemas futuros. Una clasi cacin en zonas conservadora puede di cul-tar notablemente la evaluacin del material existente y encarecer la com-pra del material nuevo. Buen ejemplo de ello es la imposibilidad de algunos fabricantes de suministrar equipos conformes a las clasi caciones realiza-das por algunos usuarios (o las personas en quienes delegan). Es por ello aconsejable acudir a especialistas en la proteccin contra explosiones para realizar la clasi cacin en zonas.

No slo hay que realizar una clasi cacin para las reas de trabajo sino que tambin debe hacerse una clasi cacin del interior de los equipos.

2.1.1. Clasificacin de las reas de trabajo

A menudo, gran parte de las reas de trabajo se clasi can en zona 21, hecho que conlleva grandes problemas a la hora de evaluar la conformidad

Capa de polvo excesiva sobre rodamiento.

19Captulo 2 CLASIFICACIN EN ZONAS

del material existente y de adquirir material nuevo. El argumento que se da para justi car tal clasi cacin es la presencia de acumulaciones exce-sivas de polvo.

Una capa de polvo slo conduce a una clasi cacin en zona 21 si por algn motivo esta capa de polvo puede ser puesta en suspensin durante el funcionamiento normal de la planta. Un ejemplo de puesta en suspensin durante el funcionamiento normal sera limpiar las reas de trabajo con aire a presin. La utilizacin de aire a presin para limpiar provocara el levantamiento de las capas de polvo acumulado generando nubes de pol-vo. La formacin de dichas nubes de polvo tendra lugar cada vez que se llevara a cabo la limpieza, presumiblemente, en funcionamiento normal. En este caso s estara justi cada la clasi cacin de las reas de trabajo en zona 21.

Si las capas de polvo acumuladas en las reas de trabajo slo pueden ser puestas en suspensin como consecuencia de disfunciones, deben clasi- carse las reas de trabajo en zona 22. Una posible disfuncin puede ser la rotura de un tubo de aire a presin, como los que se utilizan para accionar tajaderas por ejemplo, provocando la puesta en suspensin del polvo acu-mulado en las reas de trabajo.

Otra posible disfuncin sera una explosin primaria en un equipo de trabajo. La onda expansiva generada por la explosin primaria tambin pondra en suspensin el polvo acumulado, generando una atmsfera ex-plosiva. La llama de la explosin primaria causara entonces la ignicin de la nube de polvo generada por la onda expansiva, causando una explosin secundaria. Adems de ser un factor a tener en cuenta en la clasi cacin en zonas, la limpieza de las reas de trabajo debe considerarse principal-mente como una medida ms para reducir los efectos de las explosiones (limpieza equivale a seguridad).

Hay que tratar de evitar las zonas 21 en las reas de trabajo. No slo desde un punto de vista de la proteccin contra las explosiones sino tam-bin desde el punto de vista de la higiene y la prevencin laboral (salud del trabajador). Trabajar en emplazamientos dnde una nube de polvo es susceptible de formarse ocasionalmente en funcionamiento normal es, por motivos de higiene y de salud, desaconsejable.

Un ejemplo tpico de zona 21 en las reas de trabajo, es una tolva de vaciado de sacos que no dispone de aspiracin. Cada vez que se vaca un saco en dicha tolva se genera una nube de polvo fuera de la tolva. En con-secuencia hay que de nir una zona 21 alrededor de la tolva (tpicamente se de ne una zona 21 de 1 m alrededor de la tolva).

Si la tolva dispone de una aspiracin, el polvo queda retenido. No hay formacin de nube de polvo en circunstancias normales debido al sistema de aspiracin (si est bien diseado). Slo si falla la aspiracin puede for-marse una atmsfera explosiva fuera de la tolva. En consecuencia se de ne una zona 22 (por si falla la aspiracin) alrededor de la tolva (en este caso tambin 1 m alrededor de la tolva).

Ambos ejemplos se incluyen en la norma UNE-EN 50281-3 que es la norma de referencia para la clasi cacin en zonas para polvos.


Lo ms habitual es pues tener reas de trabajo clasi cadas en zona 22, con puntualmente algunos pocos emplazamientos clasi cados en zona 21.

Tambin es posible desclasi car ciertos emplazamientos o reducir la ex-tensin de la zona 22. Para ello deben cumplirse los criterios siguientes:

No deben existir puntos abiertos de transferencia de polvo.

Debe garantizarse que los equipos sean y permanezcan estancos.

Debe garantizarse que los equipos dispongan de aspiracin. La as-piracin es importante para mantener una ligera depresin en el interior de los equipos. El hecho de tener una presin ligeramente inferior a la presin atmosfrica permite prevenir escapes de polvo hacia las reas de trabajo.

Deben realizarse inspecciones y limpiezas de las reas de trabajo.

Muchos usuarios se preguntan cul es el nivel de limpieza que deben alcanzar para poder desclasi car las reas de trabajo.

Zona desclasificada por escrupulosa limpieza (por gentileza Harinera Vilafranquina).

Desde un punto de vista prctico, resulta imposible indicar el espesor mximo de capa de polvo que no debe ser sobrepasado ya que es difcil de veri car sobre el terreno. A menudo se utiliza el valor de 1 mm como criterio y se a rma que son tolerables capas de polvo cuyo espesor sea inferior a 1 mm. Sin embargo hay que tener en cuenta que un espesor de 1 mm est muy por encima del lmite tolerable. Tericamente una capa de polvo de 1 mm de espesor puede formar una nube de 5 m de altura con una concentracin de polvo en el aire de 100 g/m3 (tomando una densidad para el polvo de 500 kg/m3). La concentracin de polvo en aire resultante


No hay protocolos de limpieza.

est en pleno rango de explosividad (el rango de explosividad para la mayora de las sustancias oscila habitualmente entre un lmite inferior de explosividad de 30 g/m3 y un lmite superior de ex-plosividad de 5 kg/m3).

Resulta pues ms conveniente utili-zar los siguientes criterios de limpieza:

Las super cies de los equipos deben estar visibles (el color y la estructura de todas las super -cies deben estar reconocibles). Cuando las super cies de los aparatos se encuentren cubier-tas de una na capa de polvo, debe ordenarse una limpieza.

Al andar, no hay que dejar hue-llas sobre el suelo.

Hay que limpiar inmediatamente todas las capas de polvo forma-das como consecuencia de esca-pes provocados por disfunciones. Cuando se produzca un escape de polvo como consecuencia de algn incidente deben adoptarse medidas adicionales para elimi-nar los depsitos de polvo lo an-tes posible.

Si se cumplen pues todos estos requisitos puede evitarse una clasi ca-cin de las reas de trabajo en zona 22 o puede reducirse notablemente la extensin de la zona 22.

Hay que tener en cuenta que muchas empresas del sector farmacutico o del sector alimentario ya cumplen estos criterios por motivos de higiene. Para estas empresas estos criterios no constituyen ninguna novedad lo que permitir desclasi car gran parte de las reas de trabajo.

En algunos casos puede resultar inviable cumplir con estos criterios. La experiencia demuestra que muchas fbricas antiguas del sector alimen-tario por ejemplo tienen enormes di cultades para mantener una buena limpieza de las reas de trabajo. En algunos casos las reas de trabajo se vuelven a cubrir de una na capa de polvo al poco rato de haber limpia-do. En estos casos es mejor optar por una clasi cacin en zona 22 lo que permitir reducir notablemente el esfuerzo de limpieza. Una clasi cacin en zona 22 cubre la presencia de capas de polvo en las reas de trabajo y tambin la posibilidad de que haya escapes.

Aunque la zona 22 cubra la presencia de capas de polvo, el espesor de las capas de polvo debe mantenerse siempre por debajo de 5 mm. De lo contrario son necesarias medidas ms estrictas en cuanto a la preven-


cin de las fuentes de ignicin, concretamente en cuanto a la temperatura mxima de super cie de los aparatos.

Como solucin de compromiso existe tambin la posibilidad de de nir una zona 22 nicamente alrededor de los equipos que manipulen polvo (tpicamente 1 m alrededor de los equipos). El resto puede desclasi carse si se cumplen los requisitos citados anteriormente. Dicha solucin ofrece las siguientes ventajas:

Mayor exibilidad, ya que se permiten pequeas acumulaciones de polvo alrededor de los equipos y en caso de fugas no deben tomarse medidas de urgencia. Tambin pueden abrirse las mquinas para inspeccin sin necesidad de detener el proceso por miedo a que se produzcan escapes de polvo.

En las reas desclasi cadas puede instalarse material que no est certi- cado, lo que le proporciona al usuario un cierto margen de maniobra. Pueden utilizarse por ejemplo tomas de corriente no certi cadas.

En general, las instalaciones situadas al aire libre no deben ser cla-si cadas, ya que debido a las condiciones climticas (movimiento natural del aire, lluvia, humedad), no pueden formarse capas de polvo duraderas.

Algunos polvos manipulados, por ejemplo en la industria qumica, son higroscpicos y por lo tanto absorben la humedad presente en el ambiente. Al absorber la humedad, dichos productos pierden el carcter pulverulento y por lo tanto ya no pueden ser puestos en suspensin para formar nubes de polvo en el aire. Para reas de trabajo que puedan contener acumula-

Zona desclasificada por escrupulosa limpieza (gentileza Harinera Vilafranquina).


ciones de este tipo de productos no ser, en regla general, necesaria una clasi cacin en zonas.

2.1.2. Clasificacin del interior de los equipos

Para la clasi cacin del interior de los equipos deben tomarse en con-sideracin los siguientes aspectos:

En algunos equipos la concentracin en polvo estar por encima del lmite superior de explosividad (LSE). Es el caso de algunos transportes neumticos densos. Si se transportan 40 toneladas por hora de polvo con 40 m3 por minuto de aire se obtiene una concentracin media en la tubera de transporte de 16,7 kg/m3. Dicha concentracin est muy por encima del LSE que se sita entorno a los 5 kg/m3 para la mayora de los polvos. ni-camente en las fases de arrancada y de parada se producir una entrada ocasional en el rango de explosividad. Una clasi cacin en zona 21 es pues posible para las tuberas del transporte neumtico (entrada ocasional en el rango de explosividad durante el funcionamiento normal).

Otros ejemplos tpicos en los que se sobrepasa el LSE son determi-nados molinos, tamices o mezcladoras. Durante el proceso, el polvo se reparte de forma homognea en el interior de dichos equipos alcanzando concentraciones superiores a los 10 kg/m3. nicamente en las fases de arrancada y de parada se produce una entrada ocasional en el rango de explosividad. El interior de estos equipos puede por lo tanto clasi carse en zona 21.

Existe sin embargo el peligro de que se considere como poco crtico el equipo debido a esta clasi cacin suavizada (zona 21 en lugar de zona 20) y que por lo tanto se reduzcan las medidas de proteccin. A menudo tras los molinos se sita una tolva de recepcin. Mientras que en el mo-lino la concentracin es demasiado elevada (tericamente zona 21), en el interior de la tolva la concentracin se encuentra dentro del rango de ex-plosividad (zona 20). Debido a que la tolva de recepcin est directamente conectada con el molino y a pesar de que el molino se encuentre clasi cado en zona 21, debern cumplirse para el molino los requisitos de un aparato para zona 20 en lo que se re ere a la prevencin de las fuentes de ignicin (en este caso principalmente habr que considerar las chispas de origen mecnico generadas por friccin).

El interior de los ltros de mangas se clasi ca en funcin de los in-tervalos de limpieza de las mangas. Si los intervalos de limpieza son muy frecuentes habr que optar por una clasi cacin en zona 20. Si la limpieza de las mangas slo se produce de forma ocasional podr optarse por una clasi cacin en zona 21. De todas formas esta diferencia en la clasi cacin no tiene consecuencias prcticas. El hecho de que haya una zona 20 o una zona 21 no cambia el diseo del interior de los ltros (es ms una cuestin de interpretacin que otra cosa). En lo nico en que podra haber una di-ferencia es en los instrumentos de medida (indicadores de nivel por ejem-plo). De todas formas en el mercado nicamente se encuentran indicadores para zona 20, as que no hay mayor problema. As que desde un punto de vista prctico da lo mismo que haya zona 20 o zona 21.


Tambin en el interior de los equipos pueden existir zonas 22. Un ejem-plo tpico es el lado limpio de los ltros de mangas. El lado limpio puede contener una atmsfera explosiva polvo/aire si fallan los elementos ltran-tes (mangas). Es importante insistir en el concepto de fallo. nicamente habr atmsfera explosiva polvo/aire en caso de fallo (durante el funcio-namiento normal no habr) y esta es la razn por la cual se ha optado por una clasi cacin en zona 22. Esta clasi cacin afectar al ventilador que usualmente se instala en el lado limpio de los ltros. El elemento mecnico del ventilador deber cumplir los requisitos de un aparato para zona 22. Los requisitos para el motor del ventilador vendrn de nidos por la clasi -cacin en zonas que se haya efectuado en las reas de trabajo.

Tambin hay que tener en cuenta el tipo de producto que se manipula. La clasi cacin del interior de un silo no va a ser la misma si se almacena harina o trigo, por ejemplo. Cuanto mayor sea el tamao de grano, ms difcil ser formar atmsferas explosivas.

Los silos que almacenan harina irn clasi cados en zona 20, ya que durante el llenado de los silos se genera una atmsfera explosiva polvo/aire, si el llenado se produce de forma frecuente lo que es de suponer. Para el caso de los silos que slo se llenan de forma ocasional durante el funcio-namiento normal de la planta puede optarse por una clasi cacin en zona 21. Los silos que almacenan trigo irn por su parte clasi cados en zona 21 o incluso en zona 22 en funcin de la cantidad de nos presentes en el trigo.

Tambin hay que resaltar que la humedad pue-de jugar un papel importante en la clasi cacin en zonas. Cuanto mayor sea la humedad de las sustan-cias, ms difcil ser ponerlas en suspensin para formar atmsferas explosivas.

Por ltimo no hay que olvidar que el comporta-miento de los polvos es muy diferente al de los gases y vapores. A menudo pueden verse clasi caciones en zonas que siguen el esquema de las clasi cacio-nes que habitualmente se realizan para gases y va-pores: zona 20 en el interior de los equipos, rodeada de una zona 21 que a su vez se encuentra rodeada de una zona 22.

Se trata de la tpica clasi cacin que se hace para gases y vapores. Aplicar este esquema de cla-si cacin a los polvos es desde un punto de vista conceptual totalmente errneo.

Los gases y vapores que se desprenden de una fuente continua de escape se dispersan en la atms-fera formando una nube que se caracteriza por un determinado gradiente de concentracin.

El polvo que se escapa al exterior de un equi-po debido a una fuga se deposita simplemente en el suelo formando una capa de polvo. La formacin

Nube de polvo de azcar en galera interior.


de una atmsfera explosiva slo es posible si la capa de polvo formada es puesta en suspensin, lo que habitualmente slo ocurre si se produce una disfuncin. Por consiguiente una zona 20 est habitualmente rodeada de una zona 22 y no de una zona 21.

Algunos tienen en cuenta la ventilacin a la hora de efectuar la clasi- cacin en zonas, de reas en los que el riesgo se debe a la presencia de polvo combustible. La ventilacin juega un papel importante en la clasi ca-cin en zonas para gases y vapores, pero no en el caso de los polvos. Con-trariamente a lo que sucede en el caso de los gases y vapores, la ventilacin incluso puede resultar contraproducente, ya que sta puede provocar la puesta en suspensin del polvo acumulado en las reas de trabajo, aumen-tando el riesgo de explosin.

2.2. Resumen

La clasi cacin en zonas de las reas de riesgo es uno de los aspectos que debe incluir el documento de proteccin contra explosiones. Para rea-lizar la clasi cacin en zonas es clave una correcta interpretacin de las de niciones de las zonas. Tambin es importante realizar una clasi cacin en zonas que se ajuste lo ms posible a la realidad. Clasi caciones en zonas conservadoras (con la idea de curarse en salud) pueden conllevar grandes problemas a la hora de evaluar la adecuacin del material existente y a la hora de comprar material nuevo.

Espesor excesivo de capas de polvo sobre motor.


La limpieza, juega un papel muy importante a la hora de realizar la cla-si cacin en zonas de las reas de trabajo; en cierto modo, el mismo papel que la ventilacin en el caso de gases y vapores, ya que permite reducir la probabilidad de formacin de atmsferas explosivas. Mediante medidas de limpieza, el usuario puede reducir notablemente la extensin de las reas clasi cadas. El usuario puede optimizar mediante medidas de limpieza su clasi cacin en zonas para poder trabajar con mayor exibilidad y poder reducir los costes asociados a la compra de material nuevo.

Para la clasi cacin en zonas del interior de los equipos resultan im-portantes, conceptos como las caractersticas de los equipos considerados, las caractersticas del proceso, as como la granulometra y la humedad de los productos manipulados. A menudo las diferencias en la clasi ca-cin en zonas de determinados equipos no tienen consecuencias prcticas. Para otros equipos puede, sin embargo, resultar de mucha importancia hacer una clasi cacin lo ms acurada posible para simpli car el anlisis posterior de la conformidad del equipo a las exigencias del Real Decreto 681/2003.

Tampoco hay que olvidar que los polvos y los gases/vapores tienen comportamientos muy distintos. Hay que huir por lo tanto de los paralelis-mos a la hora de efectuar la clasi cacin en zonas.

La prevencin de incendios y de explosiones

3Captulo

XAVIER DE GEA RODRGUEZ

3Captulo

La prevencin de incendios y de explosiones

La prevencin de incendios y de explosiones consiste en todas aquellas actuaciones destinadas a evitar la formacin de atmsferas explosivas o a eliminar las fuentes de ignicin. La totalidad de posibles fuentes de ignicin aparece en la prEN 15198 y UNE-EN 1127-1 1997.

sta ms que una tcnica, es una actitud de la empresa. La preven-cin ser ms o menos e ciente, en funcin de la cultura de seguridad de la misma, ya que la prevencin siempre es activa, es decir, requiere de un mantenimiento continuo y de una actitud proactiva por parte de los trabajadores, de ah que empresas que han sido diseadas correctamente pueden llegar a tener accidentes graves.

Es importante hacer re exionar sobre este hecho: no debemos ni abusar, ni quedarnos cortos en las medidas preventivas, es decir el exceso de medidas puede llevar a que se dejen de aplicar, por ejemplo, mantenimientos preventivos con demasiada frecuencia, chequeos diarios en lugar de semanales, limpieza por turno en lugar de semanal, etc, ya que, quizs, se ha tomado una medida por un incidente puntual, que con el tiempo se olvida y hace que los operarios dejen de realizarlas. Pero sobre todo debemos predicar con el ejemplo, no vamos a transmitir nada si no creemos rmemente en ello, ya que la prevencin es cosa de todos.

3.1. Tcnicas de prevencin3.1.1. Tcnicas organizativas

La principal tcnica de prevencin es la organizativa. No debe permi-tirse la realizacin de trabajos espec cos de riesgos sin el correspondiente permiso de trabajo, y an menos si estos se van a realizar en una zona clasi cada como ATEX. Por lo anterior es necesario que se cumplan unos requisitos mnimos de seguridad, que se implanten los permisos para tra-bajos de:

Trabajos en caliente: Corte y soldadura.

Uso de aire comprimido.

Permiso para trabajos en altura.

Permiso para trabajo en espacios con nados.


Por ejemplo, nadie permitira unos fuegos arti ciales en sus instala-ciones:

Pero s permitimos trabajos de soldadura sin permiso:

A pesar de que desde el punto de vista de fuente de ignicin es similar.

3.1.2. El control de la electricidad esttica

Es importante considerar la generacin de electricidad esttica duran-te los procesos de trasiego de gases con partculas y slidos, pudiendo ello, causar la ignicin de la mezcla explosiva. Para gases o vapores las energas mnimas de ignicin son de microjoules (J), mientras que para slidos es de milijoules (de 1 a 1.000 mJ).

Para el control de la electricidad esttica es sumamente importante el empleo de materiales antiestticos y, sobre todo, el disponer de una adecuada y e caz puesta a tierra, as como efectuar comprobaciones de la misma que se deben realizar de manera peridica por un especialista en esta materia.

3.1.3. Extincin de chispas

Las chispas son generadas normalmente por efecto mecnico, en el transporte neumtico, o en los transportadores mecnicos, horizontales

Correfoc de la Mer 2006.

31Captulo 3 LA PREVENCIN DE INCENDIOS Y DE EXPLOSIONES

o elevadores. Tambin, pueden ser generados en los intercambiadores trmicos (secadores)

Los sistemas de extincin de chispas siempre se emplearn en conducciones.

Esta tcnica consiste en la de-teccin de partculas incandescen-tes mediante infrarrojos, colocan-do unas boquillas extintoras aguas abajo de los detectores, a una dis-tancia que depender de la veloci-dad del ujo.

En funcin del material se pue-den utilizar distintos agentes ex-tintores, si bien el agua es el ms empleado.

Si las conducciones son de dimetros elevados se emplearan dos bo-quillas consecutivas o enfrentadas.

3.1.4. Deteccin de CO (Monxido de Carbono)

La deteccin de Monxido de Carbono (CO) es el sistema ms rpido de identi car el inicio de un incendio, ya que cuando se produce un fe-nmeno de combustin lenta, como la autocombustin por oxidacin, se produce una emisin inicial de CO. La lectura del mismo se debe hacer por diferencia de concentracin del CO entre la entrada al proceso y la salida del mismo. Por ejemplo esta tcnica es muy utilizada para la deteccin en grandes cuadros elctricos, o en procesos de secado por atomizacin, como en la produccin de leche en polvo.

Este sistema permite la deteccin precoz de un incendio, que a su vez podra causar una explosin. Un sis-tema bien diseado dispone de tres niveles de alarma, el primero avisa de que se est generando CO, ello permite la actuacin del personal. Si la concentracin de CO sigue aumen-tando se activa el segundo nivel, que determina la parada del proceso y si la concentracin de CO sigue aumen-tando activa el sistema de extincin automtico.

En cualquiera de los casos, si nues-tro proceso puede producir fenmenos de autocombustin, la solucin es muy rentable ya que se amortiza al primer incidente.

Proceso de autocombustin en un atomizador de leche.

Deteccin de chispas.


Productos demuestreo de aire

de entradas ysalidas de

aire

Atomizador

Entrada de aire caliente Filtro demangas

Traducir

Secador de lechofluidificado

Flujo desalida deproducto

Salida de aire

Cicln

Muestreode aire

Entradade aire

Muestreo deaire por anlisisde componentes

Anlisis deentrada 1

Anlisis deentrada 2

Anlisis desalida 3

Anlisis desalida 4

Comparativa entre lasuma de los componentes

a las entradas y salidas.Alarma programable a

diferentes nivelesNivel 3

Alarma de activacinde rociadores

Nivel 1Manual

Investigacin

Nivel 2Alarma de control

de proceso

3.1.5. Medicin de la vibracin

Cuando en una mquina se encuentran elementos que giran a muchas revoluciones por minuto, es crucial supervisar que este movimiento se pro-duzca de forma equilibrada, y evite chispas que puedan provocar explosiones. El desequilibrio en los rganos de giro viene precedido de un aumento de la vibracin, de forma que si la medimos, podremos anticiparnos a la rotura por desgaste de componentes, como rodamiento, ejes o correas de transmisin.

Otra medida preventiva a considerar puede ser la disminucin del n-mero de revoluciones de la mquina.

3.1.6. Medidores de alineamiento

Los medidores de alineamiento son muy utilizados en los elevadores de cangilones, sobre todo en aquellos de gran altura. Su funcionamiento se basa en disponer de una lectura constante del metal, del propio cangiln. Cuando el cangiln es de un material plstico la deteccin se realiza sobre los tornillos de sujecin del mismo a la banda.

Tornillo de ajuste

Medidor de alineamiento.

33Captulo 3 LA PREVENCIN DE INCENDIOS Y DE EXPLOSIONES

3.1.7. Sensores de atasco o continuidad

Es una tcnica muy recomendable para aquellos procesos que mue-ven gran cantidad de producto, ya que un atasco puede ser la causa de calentamiento por friccin y provocar un incendio y posteriormente una explosin.

Su utilizacin en el proceso de llenado de silos permite controlar si el producto sigue circulando por la conduccin y si esto deja de ocurrir, de-tectarlo y poder identi car la anomala.

3.1.8. Sensores de temperatura

El control de la temperatura es una tcnica preventiva muy e caz, so-bre todo en aquellos procesos con movimientos a gran velocidad, como es el caso de los rodamientos.

Su empleo es habitual para la medi-cin de la temperatura de aceites de lu-bricacin o de lquidos refrigerantes.

3.1.9. Extraccin de cuerpos extraos

Las tcnicas de extraccin de obje-tos extraos de las propias sustancias, se deben hacer por determinacin de las diferentes caractersticas de las mismas, centrndonos, en las propiedades fsico-qumicas de las materias a procesar.

Las propiedades fsicas ms utiliza-das son las de peso o densidad, tamao y volumen, y ferromagnticas.

Sensor de atasco.

Parrilla magntica por gentileza de IMA, S. L.


A continuacin describimos las tcnicas ms usuales:

Centrifugado y decantacin:

Mediante tcnicas de centrifugado conseguimos la se-paracin de los cuerpos menos pesados y por decantado separamos los ms pesados.

Cribado:

Mediante tcnicas de cribado conseguimos la sepa-racin de los cuerpos de tamao o volumen distinto a la sustancia. Si estamos procesando por ejemplo un cereal, ste tiene un tamao determinado y por tanto los objetos de mayor o menor tamao, (piedras, ramas, arena, etc), no tan slo afectan a la calidad del producto nal, sino tambin a la seguridad, ya que pueden provocar erosin, atascos o incluso chispas.

Imanes:

Mediante tcnicas de imantacin conseguimos la separacin de objetos ferromagnticos de la sustancia (hierro).

3.1.10. Medidores de velocidad

Los procesos industriales se desarrollan a velocidad controlada, por ello si la mquina no gira o se acelera denotan anomalas en el sistema. Su control es simple, pues se trata de medir la frecuencia de paso mediante un componente magntico.

Sensor de temperatura en rodamientos.

Medidores de velocidad de giro.

Tcnicas de proteccin4Captulo

XAVIER DE GEA RODRGUEZ

4Captulo

Tcnicas de proteccin

Existen dos conceptos de proteccin:

1. PASIVO. Basado en el control de las consecuencias de una explo-sin, situndola a un nivel de riesgo aceptable para las personas y las instalaciones, mediante el control del incremento de la presin y el direccionamiento de las llamas.

2. ACTIVO. Basado en minimizar las consecuencias de una explosin, no permitiendo su propagacin en el sistema. Para ello son necesa-rios sistemas de deteccin su cientemente rpidos y ables, siste-mas de control y equipos de actuacin combinados, que supriman la explosin.

Existen tres tcnicas bsicas de proteccin:

1. Recipientes resistentes a la explosin.

2. Venteo de explosiones.

3. Supresin de explosiones.

4.1. Recipientes resistentes a la explosinEsta tcnica consiste en el diseo de recipientes que soportan la pre-

sin mxima de la explosin (Pmax).

Es una tcnica de proteccin pasiva, que se limita a recipientes de escaso volumen, (de unos pocos metros cbicos), salvo alguna excepcin, ya que es sumamente costoso conseguir recipientes de gran volumen que resistan 10 12 bar.

Desde el punto de vista econmico hay que considerar que es una tc-nica muy cara, no obstante es la idnea para aquellos procesos de poco volumen, por ejemplo reactores, molinos de pigmentos, etc

En procesos de trabajo continuo, (molinos, etc.) esta tcnica se debe combi-nar con aislamiento de explosiones (vlvulas de aislamiento de explosiones).

4.2. Venteo de explosionesEs la tcnica pasiva por excelencia, consiste en el empleo de unos

paneles de venteo contra explosiones dimensionados de tal manera que el recipiente no supere, en caso de explosin, la presin reducida de la explosin (Pred).


Presin[Bar]

Pmx

Kmx

Pstat

RecipienteResistentea la explosin

Pred

Tiempo t [s]

Rotura delPanel de venteo

contra explosiones

Para el dimensionado se emplea la norma de clculo UNE-EN 14491, la cual viene a reemplazar a la VDI 3673 utilizada hasta la fecha:

Siguiendo esta norma, el rea es:

SI Pred, mx entre 0,1 bar y hasta 1,5 bar

A B(1 C log L/D) en m2

con

B (3,264 105 pmx KSt pred,mx0,569 0,27 (pstat 0,1) pred,mx

0,5) V 0,753C (4,305 log pred,mx 0,758)

AV A/Ef (Ef eficiencia de venteo)

SI Pred, mx entre 1,5 bar y hasta 2,0 bar

A B

AV A/Ef (Ef eficiencia de venteo)

Ecuaciones vlidas para:

V de 0,1 m3 hasta 10.000 m3

Pstat de 0,1 a 1 bar si Pstat es inferior a 0,1 se calcula con 0,1

Pred hasta 2 bar

Pmx entre 5 y 12 bar

Kmx de 10 a 800 bar m s-1

39Captulo 4 TCNICAS DE PROTECCIN

Para recipientes con L/D inferior a 20.

En el venteo de edificios:

Pred, mx es la mxima presin alcanzada durante la deflagracin ven-teada, la cual no exceder los 0,2 bar

A C As Pred, mx0,5

A [m2] es el rea de venteo

C [bar m s1 ] es una constante que depende de la Kmx:

C bar Kmx

0,016 Entre 0 y 100

0,026 Entre 100 y 200

0,030 Entre 200 y 300

As [m2] es la superficie interna del recipiente.

4.2.1. Venteo a travs de conducto

Se calcula mediante la Norma UNE-EN 14491, donde:

PP

1

r

r

e

e

d

d

,

,

m

m

x

x 1 17,3 V 0A,753

1,6

l/d

P1red, mx es la presin mxima con conducto

Pred, mx es la presin mxima sin conducto

A es el rea de venteo

V es el volumen

l es la longitud del conducto

d es el dimetro del conducto

Las limitaciones de aplicacin son:

V de 0,1 m3 hasta 10.000 m3

Pstat de 0,1 a 1 Barg. No vlido para Pstat 1 bar

Pred hasta 2 Barg y siempre Pred Pstat Pmx entre 5 y 12 Barg

Kmx de 10 a 800 Bar m s1

Para recipientes con L/D inferior a 20.

Los efectos del empleo de conductos sern tanto ms pronunciados para mayores ratios:

(l/d)s 4,564 Pred, mx0,37


Estas son las configuraciones permitidas si se utiliza la anterior ecuacin.

20

Conducto de venteo con codo gradual.(Radio de curvatura/Dimetro conducto) > 2

No obstante, las siguientes con guraciones no es que no estn permiti-das, sino que no es vlido el clculo realizado. Se debera realizar, en estos casos, el ensayo experimental y veri car su correcto funcionamiento.

rea del conducto de venteo menoral rea de venteo.

rea del conducto de venteo mayoral rea de venteo.

Codo de 45.

45

Codo de 90.

4.2.2. Localizacin de los venteos

El venteo debe realizarse teniendo en cuenta:

Las fuerzas de reaccin.

La salida libre del venteo.

La distancia de seguridad en relacin al alcance de las llamas y de la onda de presin.

El reparto del rea de venteo.

La e ciencia del dispositivo de venteo.

Situacin del venteo:

La situacin del venteo va a condicionar su dimensionado, ya que nos afectar al L/D (relacin longitud / dimetro equivalente)

De ah que se recomiende la distribucin simtrica de los venteos, siempre que sea posible, por ejemplo en conducciones, o en recipientes alargados.

41Captulo 4 TCNICAS DE PROTECCIN

4.2.3. Tipo de dispersin del polvo

La dispersin que se produzca del polvo va a condicionar el rea de venteo.

Se consideran tres tipos:

Dispersin estndar (mezcla homognea de polvo y aire en todo el volumen).

Llenado por gravedad.

Llenado por transporte neumtico.

Para las dos ltimas, es importante conocer los datos de llenado: di-metro de la tubera, velocidades y caudales. Estos datos pueden afectar considerablemente al dimensionado del venteo ya que la dispersin condi-ciona la evolucin de la explosin.

4.2.4. Venteo a una zona segura

Este aspecto es muy importante, ya que en la direccin del venteo sal-drn llamaradas, ondas de presin e incluso partculas proyectadas. Por ello es fundamental que:

No se ventee a zonas de paso.

En la zona de venteo no se encuentren sustancias combustibles, so-bre todo polvo, ya que ello podra originar una de agracin secun-daria e incluso un incendio.

En la direccin del venteo no haya obstculos que puedan provocar una prdida de e ciencia o rebotes indeseados

4.2.4.1. Distancia de seguridad

Son considerables las distancias a las cuales llegan los efectos del ven-teo de llamas y presin.

En cuanto a las llamas, la distancia mnima de seguridad puede cal-cularse:

LF 10 V1/3

LF es la distancia de las llamas en m, no se espera ms de 60 m

V es el volumen venteado en m3

El ancho de la llama se puede calcular:

WF 1,3 (10V)1/3, d

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LIB.007.pdf