Clasificación de Emplazamientos Con Peligros de Explosión

CLASIFICACIÓN DE EMPLAZAMIENTOS CON PELIGRO DE EXPLOSIÓN Autor: Emérito Núnez Amado

UNIDADES DIDÁCTICAS DE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES

CLASIFICACIÓN DE EMPLAZAMIENTOS CON PELIGRO DE EXPLOSIÓN.

Contenido • Normativa de aplicación. • Evaluación de riesgos. • Metodologías para la clasificación de zonas con presencia de gases y polvo. • Ejemplos prácticos de clasificación de zonas con presencia de gases y polvo. • Desclasificación de locales. • Comparativa de las diferentes metodologías.

RECORDATORIO RECORDATORIO

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CARACTERIZACIÓN**GASES, GASES,VAPORES, VAPORES,NIEBLAS NIEBLAS** CARACTERIZACIÓN GRUPOII GRUPO GRUPOIIII GRUPO

GRUPOSDE DEGAS GAS GRUPOS

Grupode deGas Gas((IIA, IIA,IIB, IIB,IIC IIC))** **Grupo TMI****LIE LIE––LSE LSE** **TMI CMI** **IEMS IEMS** **CMI Puntodestello destello****Densidad Densidad** **Punto IIIIAA IEMS>>0,9 0,9 IEMS CMI CMI

IIB IIB 0,5≤≤IEMS IEMS≤≤0,9 0,9 0,5 CMI CMI

IIC IIC IEMS<<0,5 0,5 IEMS CMI CMI

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CARACTERIZACIÓN ** POLVO POLVO ** CARACTERIZACIÓN SÓLIDOS SÓLIDOS

CLASE CLASE CNM CNM CM CM

CME CME CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN MÍNIMA EXPLOSIVA EXPLOSIVA MÍNIMA

TMINFL. INFL. NUBE TM NUBE TM INFL.CAPA TM INFL.CAPA

PRESIÓNMÁXIMA MÁXIMA DE DEEXPLOSIÓN EXPLOSIÓN PRESIÓN PMEóóPmax Pmax PME

CONSTANTE CONSTANTE Kst óó KKmax max Kst EN26184 26184 EN

SUSCEPTIBILIDADTÉRMICA TÉRMICA SUSCEPTIBILIDAD REACCIONES ( (REACCIONES EXOTÉRMICASÓÓAUTOIGNICIÓN AUTOIGNICIÓN) ) EXOTÉRMICAS

RESISTIVIDADELÉCTRICA ELÉCTRICA RESISTIVIDAD ENCAPA CAPA EN

INDICEDE DEEXPLOSIVIDAD EXPLOSIVIDAD INDICE

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◗ ◗ ◗

Volumen > 10 litros de atmósfera explosiva como masa continua en un espacio confinado Volumen > 10-4 * volumen del espacio; Polvos: basta un depósito de polvo de espesor inferior a 1 mm repartido de manera homogénea por toda la superficie del suelo

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METODOLOGIASPARA PARACLASIFICACION CLASIFICACIONDE DEZONAS ZONAS METODOLOGIAS

◗

PARA GASES Y VAPORES • • •

◗

METODOLOGIA CUALITATIVA METODOLOGIA CUANTITATIVA METODOLOGIA CFD

PARA POLVO • •

METODOLOGIA CUALITATIVA METODOLOGIA CUANTITATIVA (CEI 31-56)

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PRINCIPALESNORMAS NORMAS PRINCIPALES

CLASIFICACION DE ZONAS ◗

◗

◗

◗ ◗

EN 60079-10: Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas . Parte 10: Clasificación de emplazamientos peligrosos EN 61241-10: Material eléctrico para ser utilizado en presencia de polvos combustibles. Parte 3: Clasificación de emplazamientos peligrosos EN 50281-3: Aparatos destinados a ser utilizados en presencia de polvos combustibles. Parte 3: Clasificación de emplazamientos donde hay o puede haber polvo combustible UNE 202007 IN: Guía de aplicación UNE en 60079-10 UNE 202004 : Guía de aplicación para clasificación de lugares con presencia de polvo 8

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DATOSCLIMATOLOGICOS CLIMATOLOGICOS DATOS

◗

◗

En el periodo 1983-1992 se identificaron mas de un 29 % de situaciones de velocidad nula del viento, un 15 % de velocidades superiores a 0,5 m/seg. y más de un 55 % de velocidades de viento superiores a 3 m/seg. (Datos referidos a Córdoba). Esto afectaría igualmente a la extensión de la zona clasificada. 9

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GRADOSDE DEESCAPE ESCAPE GRADOS h Continuo: h Primario:

normal

durante largos períodos periódica u ocasionalmente en funcionamiento

h Secundario:

no previsible en funcionamiento normal; si se produce, infrecuente y períodos cortos El Documento debe explicar y justificar, en base a los procedimientos operativos, el grado de escape. Si realizamos un mantenimiento y vigilancia constantes podemos considerar un escape por la junta de una brida secundario y no primario.

Cada fuente de escape tiene su propio grado de escape.

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RELACIONZONA ZONAATEX ATEX--PROBABILIDAD PROBABILIDAD RELACION

Zona

Probabilidad de Atmósfera Explosiva en 365 días

Duración global de la Atmósfera Explosiva en 365 días

Zona 0 Zona 20

P > 10-1

Más de 1000 horas

Zona 1 Zona 21

10-1 > P > 10-3

Más de 10 hasta 1000 horas

Zona 2 Zona 22

10-3 > P > 10-5

Más de 0,1 hasta 10 horas

Un año tiene 8760 Horas 11

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DISPONIBILIDADDE DEVENTILACION VENTILACION DISPONIBILIDAD h

Muy buena: casi permanente

h

Buena: en funcionamiento normal (pueden darse interrupciones: pocas y de corta duración)

h

Mediocre: no se esperan interrupciones prolongadas

h

Por debajo de mediocre debemos considerar que NO HAY VENTILACIÓN

Ventilación natural h

En exterior o en interiores con aberturas permanentes se puede asumir con una velocidad de viento = 0,5 m/s , disponibilidad = buena, C=0,03 (s-1) renovaciones de aire por segundo, o 108 (h-1) renovaciones por hora

Ventilación artificial h

Tener en cuenta la fiabilidad del equipo, soplantes de reserva, etc.

h

Se admiten enclavamientos (evitar el escape si falla la ventilación, por ejemplo, parando el proceso)

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GRADOSDE DEVENTILACION VENTILACION GRADOS

hAlto:

capaz de reducir la concentración de forma instantánea. Da lugar a una zona de extensión de zona casi despreciable. (Volumen < 100 lts)

hMedio:

de hBajo:

capaz de mantener la concentración < LIE más allá una zona confinada durante el escape. Cuando finaliza el escape, la ATEX no persiste mucho tiempo no se puede controlar la concentración durante el escape. Cuando finaliza el escape, no puede evitar la permanencia durante mucho tiempo de la ATEX. (Volumen > Volumen local)

El grado de ventilación nos indica de hasta qué punto la cantidad de aire aportado y la fiabilidad de contar con el mismo son capaces de contrarrestar o reducir el efecto del escape

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CLASIFICACIÓNDE DEZONAS ZONAS CLASIFICACIÓN -Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo

Disponibilidad Muy buena

Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre

Muy buena, Buena, Mediocre

Contínuo

(zona 0 ED) No peligrosa1)

(zona 0 ED) Zona 21)


Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Zona 1 ó Zona 03)

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 1 e igual Zona 03)

1) 2) 3)

Zona 0ED, 1ED ó 2ED indica una zona teórica despreciable en condiciones normales La zona 2 creada por un escape de grado secundario puede ser excedida por las zonas correspondientes a los escapes de grado continuo o primario; en este caso debe tomarse la extensión mayor Será zona 0 si la ventilación es tan débil y el escape es tal que prácticamente la atmósfera explosiva esté presente de manera permanente, es decir, es una situación próxima a la de ausencia de ventilación

NOTA “+” significa “rodeada por”

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CUALITATIVAPARA PARAGASES GASES --METODOLOGIA METODOLOGIA CUALITATIVA

◗

Este método puede servir para hacer una evaluación inicial de la situación.

◗

Nos podría indicar si hay posibilidades o no de poder realizar la desclasificación de las zonas.

◗

Está basada en al Norma NFPA 497 15

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CUALITATIVAPARA PARAGASES GASES --METODOLOGIA METODOLOGIA CUALITATIVA

◗ ◗ ◗

Para espacios abiertos se recomienda utilizar siempre disponibilidad buena. En exteriores se toma un grado de ventilación medio. El grado de ventilación se tomará siempre medio o bajo en interiores.

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CUANTITATIVAPARA PARAGASES GASES --METODOLOGIA METODOLOGIA CUANTITATIVA

◗

Consiste en calcular mediante fórmulas el grado de escape, disponibilidad y grado de ventilación etc.

◗

Hay que determinar las fuentes de escape previamente y conocer las características de las sustancias que intervienen en el proceso.

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CUANTITATIVAPARA PARAGASES GASES --METODOLOGIA METODOLOGIA CUANTITATIVA

◗

◗

Los cálculos y la extensión de zonas se hacen a partir de valores propuestos por la norma EN 60079-10, UNE 202007 IN y otras normas internacionales de reconocido prestigio. En ocasiones las estimaciones realizadas sobre la ventilación (Disponibilidad) pueden ser incorrectas. 18

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FASESAASEGUIR SEGUIR FASES

• Determinar tasa de escape Qg –Fórmulas UNE 202007 o a través de otros medios

• Convertir LIE(%) a masa por unidad de volumen • Calcular caudal mínimo teórico de ventilación Qamin • Calcular Volumen teórico de atmósfera explosiva Vz –Obtenemos el valor de grado de ventilación

• Calculamos el tiempo de permanencia –Obtenemos el grado de escape

• Determinamos tipo de zona (tabla UNE 60079) • Calculamos la distancia peligrosa dz • Determinamos forma geométrica

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METODOLOGIACFD CFDPARA PARAGASES GASES METODOLOGIA

◗ ◗ ◗ ◗

Se denomina Dinámica de Fluidos por Computador. Se fundamenta en la resolución numérica de las ecuaciones fundamentales de dinámica de fluidos. Permite simular de forma detallada cualquier sistema o equipo en el que intervengan fluidos. En función del número de Reynolds utilizaremos diferentes técnicas • • • •

DNS (Direct Numerical Simulation) LES (Large Eddy Simulation) RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) DES (Detached Eddy Simulatión) 20

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METODOLOGIACUALITATIVA CUALITATIVAPARA PARAPOLVOS POLVOS METODOLOGIA

◗

La extensión de la zona va en todas direcciones desde el borde la fuente de escape hasta el punto donde el riesgo asociado a la zona es inexistente.

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METODOLOGIACUALITATIVA CUALITATIVAPARA PARAPOLVOS POLVOS METODOLOGIA

◗

◗ ◗

Zona 20. Interior de conductos y equipos de producción con mezcla explosiva durante largos periodos de tiempo. Zona 21. 1 m. alrededor de la fuente de escape. Zona 22 1 m. más allá de la zona 21 si se logra confinar el escape de polvo.

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ACCIDENTE REAL EXPLOSIÓN DE UN DEPÓSITO DE VINO

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ANÁLISISDEL DELACCIDENTE ACCIDENTE ANÁLISIS

◗

Datos del producto • • • • • • • • • •

Densidad relativa 1,03 Masa molecular 46,1 Kg./kmol. LIE 3,3 % Presión de vapor a 20 ºC 0,06055 bar Temperatura ambiente 19 ºC Temperatura interior 20º C Presión atmosférica 0,9895 bar Distancia liquido a cubierta depósito 4 m. Diámetro del respiradero 10 cms. Diámetro del depósito 2 m.

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ANÁLISISDEL DELACCIDENTE ACCIDENTE ANÁLISIS ◗

Tasa de Evaporación Qg = ln (Pa / Pa – Pv) x (28 x A x cd x Pa x 10-5 x M)/(hd x R x T) Pa Pv cd hd R T A M

Presión atmosférica en Pascales Presión de vapor en Pascales Coeficiente de difusión de los gases (0,043) Altura entre el líquido y borde Constante universal de los gases (8314) Temperatura absoluta Area del charco o depósito en m2 Masa molecular Qg= 1,11947 x 10-6 Kg / seg

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◗

Tasa de Evaporación GRADUACIÓN 16 º Qg = 1,11947 x 10-6 x 0,16 = 1,79116 x 10-7 Kg/seg.

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◗

Caudal de ventilación a través de respiradero

◗ • • • • • • •

Qat = cs x (A/3) x [(Ti – Te) x g x L / Tie]0,5 cs Coeficiente de descarga de abertura (0,65) A Area abertura Ti Temperatura interior Te Temperatura exterior g Aceleración de la gravedad L Ancho de la abertura Tie Temperatura media ◗

Qat = 0,0003815 m3/seg. 33

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ANÁLISISDEL DELACCIDENTE ACCIDENTE ANÁLISIS -Conversión del LIE de % volumen a masa por unidad de volumen: -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x M (Kg/Kmol) x LIE (%vol) / (T /293) -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x 46,1 x 3,3/100 / (293/293) = 0,O678

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-Grado de escape -Continuo: Durante largos periodos o cortos periodos pero muy frecuentes. - K = 0,25

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ANÁLISISDEL DELACCIDENTE ACCIDENTE ANÁLISIS -Cálculo del caudal mínimo teórico de ventilación para diluir hasta un concentración inferior al LIE QV = Qg x ft / K x LIE QV = 1,79116 x 10-7 x 1 / 0,25 x 0,0678 = 0,0000113 m3 / seg.

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◗

CALCULO DEL VOLUMEN TEORICO DE ATMOSFERA EXPLOSIVA • NUMERO DE RENOVACIONES – C= Qat / VO – C = 0,0003815 / 12,56 = 3,0373 x 10-5 • VOLUMEN TEORICO – VZ = fv x Qv / C – VZ =1 x 0,0000113 / 3,0373 x 10-5 = 0,372 m3 37

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CASO PRACTICO OPERACIÓN DE REPOSTAJE DE VEHICULOS EN GASOLINERA

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE

◗

Datos del producto • • • • • •

Densidad relativa 3,8 Masa molecular 110 Kg./kmol. LIE 1,4 % Temperatura ambiente 38 ºC Capacidad media del depósito 40 litros Altura del orificio de entrada al depósito sobre el nivel del suelo 1 m.

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◗

DETERMINACION DE LA TASA DE ESCAPE •

PESO = (CAPACIDAD / 22,4) x MASA MOLECULAR

PESO = (40 / 22,4) x 110 = 196 gr. PARA UN TIEMPO DE LLENADO DE 2 MINUTOS LA TASA DE ESCAPE SERA: Qg = O,196 / 120 = 0,0016369 Kg / seg.

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Conversión del LIE de % volumen a masa por unidad de volumen: -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x M (Kg/Kmol) x LIE (%vol) / (T /293) -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x 110 x 1,4 /100 / (311/293) = 0,O647

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-Grado de escape -Continuo: Durante largos periodos o cortos periodos pero muy frecuentes. - K = 0,25

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Cálculo del caudal mínimo teórico de ventilación para diluir hasta un concentración inferior al LIE Qamin = ( Qg . Ta) / (k . LIE . 293)

• Qamin = 0,0016369 x 1,06 / 0,25 x 0,0647 = 0,10727 m3 / seg.

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Cálculo del volumen teórico de la atmósfera potencialmente explosiva Vz = f . Qamin / 0,03 Vz = 0,10727 x 1 / 0,03 = 3,57 m3 f = 1 debido a que no hay obstáculos para la ventilación según el enunciado del problema

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Determinación de la duración de la atmósfera ATEX una vez finalizada la fuga -f t

=

_____

LIE x k ln

X0

Co

-1 t

=

_____

108

________________

1,4 x 0,25 ln

________________

=

0,052 horas

=

3,14 minutos

100

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo


Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre


Contínuo




Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2

1) 2) 3)

Zona 1 ó

Se una disponibilidad Zonaconsidera 03) buena (ventilación natural) Zona 1 e igual Zona 03)



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◗

CALCULO DE LA DISTANCIA PELIGROSA •

dz = 1,2 x kz (42300 x Qg / M x LIE x w)0.55

•

dz = 1,2 x 1 (42300 x 0,0016369/ 110 x 1,4 x 0,5)0.55 • dz = 1,13 m.

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Determinación de la geometría de la atmósfera explosiva Un Cilindro r = (Vz / h π)1/2 = (3,57 / 1 π)1/2 = 1,07 m

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REPOSTAJEDE DEVEHICULO VEHICULO REPOSTAJE -Determinación de la geometría de la atmósfera explosiva O más lógico un Cono r = ( 3 x Vz / h x π)1/2 = ( 3 x 3,57 /1 x π)1/2 = 1,85 m

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ZONA 0

ZONA 2 © FREMAP

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CASO PRACTICO CARGA DE BATERIA DE CARRETILLA ELEVADORA

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA *Una Empresa dedicada a distribución dispone de una Carretilla apiladora eléctrica de 2,5 tn de capacidad de carga. Los motores eléctricos de tracción y elevación están accionados por una batería de 80 Voltios y 560 Ah de capacidad nominal. El lugar donde se realiza la carga de la batería es un cuarto con dimensiones de 10 x 10 x 3 mts. que dispone de aberturas protegidas por enrejado de 15 x 15 cms. en dos paredes opuestas de dimensiones 4 x 1,5 m a un altura igual a la de la batería. La duración de la carga es de 8 horas realizada en horas nocturnas (Temperatura máxima 25 ºC). La temperatura en el interior es 5º C superior a la del exterior. No se dispone de otro sistema de ventilación

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA - Dimensiones de la batería 84 x 74 x 63 cms. CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO -LIE: 4 % (en vol.) -Peso molecular: 2,014 -Densidad : 0,07

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA

◗

GENERACION DE HIDRÓGENO SEGÚN NTP 617 • V = 0,21 x Ah x V • V = 0,21 x 560 x 80 = 9408 l.

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◗

DETERMINACION DE LA TASA DE ESCAPE •

PESO = (VOLUMEN / 22,4) x MASA MOLECULAR

PESO = 9408 / 22,4 x 2,014 = 845,88 gr. PARA UN TIEMPO DE EMISION DE 8 HORAS LA TASA DE ESCAPE SERA: Qg = 0,84588 / 28800 = 0,00002937 Kg / seg.

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◗

CAUDAL EFECTIVO DE VENTILACIÓN (SEGÚN NTP 370) Qa = Cv x A x v • Cv Coeficiente de Abertura 0,5 a 0,6 viento perpendicular 0,25 a 0,35 viento inclinado

• A Sección en m 2 • v velocidad del viento Qa = 0,25 x 6 x 0,5 = 0,75 m3 /seg 58

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-Conversión del LIE de % volumen a masa por unidad de volumen: -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x M (Kg/Kmol) x LIE (%vol) / (T /293) -LIE (Kg/m3) = 0,0446 x 2,014 x (4 /100) / 298/293 = 0,O03532

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-Grados de escape: -Primario: periódica u ocasionalmente en funcionamiento normal - K = 0,25

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-Cálculo del caudal mínimo teórico de ventilación para diluir hasta un concentración inferior al LIE Qamin = ( Qg . Ta) / (k . LIE . 293) •Qamin = 0,00002937 x 1,02 / 0,25 x 0,003532 = 0,0339 m3 / seg.

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◗

CALCULO DEL VOLUMEN TEORICO DE ATMOSFERA EXPLOSIVA • NUMERO DE RENOVACIONES – Co= Qa / VO – Co = 0,75 / 300 = 0,0025 • VOLUMEN TEORICO – VZ = f x Qamin / Co – VZ = 2 x 0,0339 / 0,0025 = 27,14 m3 62

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA -Determinación de la duración de la atmósfera ATEX una vez finalizada la fuga -f t

=

_____

LIE x k ln

X0

C

-2 t

=

_____

9

________________

4 x 0,25 ln

________________

=

1,02 horas

=

62 minutos

100

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA -Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo


Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre


Contínuo




Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Zona 1 ó Zona 03)

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 1 e igual buena Zona 03)

1) 2) 3)

Se considera una disponibilidad (ventilación natural)



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◗


dz = 1,2 x kz (42300 x G / M x LIE x w)0.55

•

dz = 1,2 x 1 (42300 x 0,00002937/ 2,014 x 4 x 0,5)0.55

• dz = 0,63 m.

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA -DIMENSIONES DE LA ZONA

SI SUPONEMOS QUE EL GAS SE DISTRIBUYE HOGENEAMENTE EN EL RECINTO ENCIMA DE LA BATERÍA: H = 27,14 / (0,84 + (0,63 x 2)) x (0,74 + 0,63 x 2)) = 6,46 m.

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◗

¿QUE OCURRIRÍA SI EL RECINTO SE ENCONTRARA RODEADO DE UNA VALLA Y CON UNA CUBIERTA EN FORMA DE PAGODA? • VOLUMEN TEORICO – VZ = f x Qamin / C – VZ =1 x 0,0339 / 0,03 = 1,13 m3

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◗


dz = 1,2 x kz (42300 x G / M x LIE x w)0.55

•

dz = 1,2 x 1 (42300 x 0,00002937/ 2,014 x 4 x 0,5)0.55

• dz = 0,63 m.

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA -Determinación de la duración de la atmósfera ATEX una vez finalizada la fuga -f t

=

_____

LIE x k ln

X0

C

-1 t

=

_____

108

________________

4 x 0,25 ln

________________

=

0,042 horas

=

2,6 minutos

100

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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA -Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo


Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre


Contínuo




Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Zona 1 ó Zona 03)

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2


1) 2) 3)

Se considera una disponibilidad buena (ventilación natural)



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CARGADE DEBATERIAS BATERIAS CARGA -DIMENSIONES DE LA ZONA

SI SUPONEMOS QUE EL GAS SE DISTRIBUYE HOGENEAMENTE EN EL RECINTO ENCIMA DE LA BATERÍA: H = 1,13 / (0,84 + (0,63 x 2)) x (0,74 + 0,63 x 2)) = 0,27 m.

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CASO PRACTICO DERRAME EN LA DESCARGA DE UNA CISTERNA DE GASOLEO

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DERRAMECISTERNA CISTERNADE DEGASOLEO GASOLEO DERRAME

◗

Vehículo que descarga en una Estación de Servicio. Se produce la rotura de la manguera de descarga cuando el conductor se encuentra resolviendo un trámite en el interior del recinto de la estación, dejando el vehículo sin vigilancia.

◗

El punto de descarga se encuentra en la parte posterior del edificio sin visión directa desde el interior del mismo y en la zona opuesta a donde se produce el repostaje de vehículos.

◗

Pasados 15 minutos de iniciarse el escape regresa al vehículo y actúa sobre la válvula de cierre de la cisterna

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◗

Datos del producto y del derrame • • • • • • • • • • • •

Densidad 820 kg./m3 Densidad del vapor 3,5 Diámetro tubería de descarga 15 cms. Presión del escape 1,29 bar Masa molecular 209,39 Kg./Kmol (C15 H29) Lie 6 % Temperatura ambiental 38 ºC Temperatura de ebullición 250 º C (para el 65 % evaporado) 150 º C (para el 10 % evaporado) Velocidad del aire 0,5 m./seg. Tipo de suelo no poroso Eficacia de la ventilación 1 78 Presión atmosférica 1,013 bar © FREMAP


-Conversión del LIE de % volumen a masa por unidad de volumen: -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x M (Kg/Kmol) x LIE (%vol) / (T /293) -LIE (Kg/m3) = 0,0446 x 209,39 x (6 /100) / 318/293 = 0,5163

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◗

TASA VOLUMETRICA DEL ESCAPE DE GASOLEO Qt = c . A [2 . ρliq (P – Pa)]0,5 • SIENDO • • • • •

c Coeficiente de escape 0,80 A Area transversal en m2 (4 mm2 ) ρliq Densidad en Kg / m3 P Presión absoluta en el interior Pa Presión atmosférica

Qt = 0,02206 Kg/seg Vt = Qt / ρliq = 0,02206 / 820 = 2,6902 . 10-5 m3 / seg. 80

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◗

AREA DEL CHARCO ORIGINADO • A1 = Vt x tP / hm • SIENDO • tP Tiempo de escape (15 minutos) • hm Valor 5 . 10-3 para suelo no poroso 10 . 10-3 para suelo poroso

• A1 = 2,6902 . 10-5 x 900 / 5 . 10-3 = 4,8424 m2 • LO QUE DA UN RADIO DE : – R = (4,8424 / Π)

0,5 =

1,2415 m. 81

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◗

CONCENTRACION INICIAL DE LA EMISIÓN xO = Pv .100 / Pa . 2 xO = 1,8 . 103 .100 / 1,013 . 105 . 2 = 0,8884 %

82

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◗

CAUDAL MASICO DE VAPOR PRODUCIDO POR EVAPORACION Qg= 2 x 10-3 x A x (w/f) x req-0,11 x (M x Pa/R x T)x ln (1 + Pv/Pa-Pv) Qg = 0,00108728 Kg/seg

83

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-Grado de escape -Secundario : no previsible en funcionamiento normal; si se produce, infrecuente y períodos cortos

-

K = 0,50

84

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DERRAMECISTERNA CISTERNADE DEGASOLEO GASOLEO DERRAME -Cálculo del caudal mínimo teórico de ventilación para diluir hasta un concentración inferior al LIE Qamin = Qg x Ta / K x LIE x 293 Qamin = 0,0010872 x 311 / 0, 50 x 0,5163 x 293 = 0,0044702 m3 / seg.

85

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DERRAMECISTERNA CISTERNADE DEGASOLEO GASOLEO DERRAME -Cálculo del volumen teórico de la atmósfera potencialmente explosiva •Vz = Qamin x fv / 0,03 • Vz = 0,0044702 x 1 / 0,03 = 0,149 m3 f = 1 debido a que no hay obstáculos para la ventilación según el enunciado del problema

86

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◗

CAUDAL MASICO DE VAPOR PRODUCIDO POR EVAPORACION • LOS CALCULOS SE CORRESPONDEN CON UNA Pv DE 150 º C CORRESPONDIENTE AL 10 % DEL PRODUCTO EVAPORADO, POR LO QUE LOS RESULTADOS ANTERIORES HABRIA QUE MINORARLOS HASTA ESE MISMO 10%.

87

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DERRAMECISTERNA CISTERNADE DEGASOLEO GASOLEO DERRAME -Determinación de la duración de la atmósfera ATEX una vez finalizada la fuga -f t

=

_____

LIE x k ln

X0

C

-1 t

=

_____

108

________________

6 x 0,50 ln

________________

=

0,032 horas

=

1,95 minutos

100

Consideramos X0 = 100. Si tomamos la calculada al inicio nos daría un valor negativo.

88

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DERRAMECISTERNA CISTERNADE DEGASOLEO GASOLEO DERRAME -Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo


Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre


Contínuo




Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Zona 1 ó Zona 03)

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2


1) 2) 3)




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DERRAMECISTERNA CISTERNADE DEGASOLEO GASOLEO DERRAME -Determinación de la geometría de la atmósfera explosiva Un cilindro

H = Vz / π R2 = 0,149 / π 1,2415 2 = 0,030 m

90

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CASO PRACTICO DESCLASIFICACION DE ZONAS

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DESCLASIFICACIÓNDE DEZONAS ZONAS DESCLASIFICACIÓN

◗

◗

◗

PARKING SUBTERRANEO DE GRAN SUPERFICIE (20% DE ROTACION DE VEHICULOS), DOTADO DE VENTILACION ARTIFICIAL Y DETECTORES DE CO. DISPONE DE UN SISTEMA DE ALIMENTACION ELECTRICA ININTERRUMPIDA, DE FORMA QUE EN CASO DE FALLO DEL SUMINISTRO DE ENERGIA ELECTRICA, SE PONE EN MARCHA UN GRUPO GENERADOR QUE SUMINISTRA LA MISMA POTENCIA QUE EL ABASTECIMIENTO NORMAL. EL ARRANQUE ES AUTOMATICO. 92

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◗

DATOS DEL EJEMPLO • • • • • • • •

LIE MONOXIDO DE CARBONO 12,5 % CONCENTRACION MÁXIMA ADMISIBLE 50 ppm PESO MOLECULAR 28 TEMPERATURA AMBIENTE 20º C NUMERO VEHICULOS FUNCIONANDO 20 % OCUPACION SUPERFICIE POR VEHICULO 30 m2 EMISION CO VEHICULO 350 mg/seg. (UNE 100166) ALTURA PARKING 2,50 m.

93

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◗

SEGÚN NBE CPI 96 (DEROGADA) • RENOVACIONES HORA C = 6 • CAUDAL POR M2 SEGÚN UNE 100166 •

18 m3 / h m2 (Equivalente a 7,2 renov/hora para una altura de 2,5 mts.)

94

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◗

TASA DE ESCAPE DE CO • Qg = 350 x 10 •

–6 x

20/100 x S /30 = 2,33 x 10

–6 x

S (Kg / seg)

S = Superficie Total del Parking

- Conversión del LIE de % volumen a masa por unidad de volumen: - LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x M (Kg/Kmol) x LIE (%vol) / (T /293) - LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x 28 x 12,5/100 / 1 = 0,156 Kg / m3 95

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◗

CAUDAL MINIMO TEORICO Qamin = Qg x ft / K x LIE Qamin = 2,33 x 10

–6 x

S x 1 / 0,25 x 0,156 = 5,97 x 10-5 x S m3 / seg

- CAUDAL NECESARIO EN m3/h POR M2 - Q v = 5,97 x 10-5 x 3600 x 1 = 0,215 m 3 / h m 2

96

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◗

VOLUMEN ATEX PARA NBE CPI 96 POR m2

• Vz = Qv x fv / C • Vz = 0,215 x 1 / 6 = 0,0358 m3

97

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◗

VOLUMEN ATEX PARA UNE 100166 POR m2 • Vz = Qv x fv / C • Vz = 0,215 x 1 / 7,2 = 0,0298 m3

98

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-Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo


Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre


Contínuo




Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Zona 1 ó Zona 03)

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2


1) 2) 3)



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CASO PRACTICO COMPARATIVA DE METODOS CUALITATIVO, CUANTITATIVO Y CFD EN ESCAPE DE PROPANO

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA

◗

ESCAPE DE GAS DE UNA BOTELLA DE PROPANO • • • • • • • • •

Masa molecular 44,1 Kg/Kmol. LIE 2,1 % Densidad 1,56 Velocidad del aire 0,5 m/seg. Presión de la botella 200 bar Temperatura ambiente 45 ºC Volumen del recinto 30 m3 Caseta con aberturas en la parte inferior y superior en su parte frontal (0,5 mts. de altura) y pared en fondo y laterales Caudal de ventilación natural 0,454 m3/seg (según UNE 202007) 101

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Número de renovaciones/segundo C = 0,454 / 30 = 0,015

-Conversión del LIE de % volumen a masa por unidad de volumen: -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x M (Kg/Kmol) x LIE (%vol) / (T /293) -LIE (Kg/m3) = 4,46 x 10-2 x 44,1 x 2,1 /100 / 318/293 = 0,O383 102

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◗

CALCULO DE LA TASA DE ESCAPE • Qg = 0,006 x a x P (M/T)0,5 • SIENDO: • • • •

a Area transversal del escape (0,25 mm2) P Presión en el interior del recipiente en N/m2 M Masa molecular (g/mol) T Temperatura absoluta

• Qg = 0,006 x 0,25 x 10

-6 x

2 x 10 7(44,1/318)0,5 = 0,0111 Kg/seg 103

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Cálculo del caudal mínimo teórico de ventilación para diluir hasta un concentración inferior al LIE •QV = Qg x ft / K x LIE • QV = 0,0111 x 1,08 / 0,50 x 0,0383 = 0,626 m3 / seg.

104

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Cálculo del volumen teórico de la atmósfera potencialmente explosiva •Vz = Qv x fv / 0,015 • Vz = 0,626 x 2 / 0,015 = 83,5 m3 f = 2 debido a que hay obstáculos para la ventilación según el enunciado del problema (pared posterior)

105

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Determinación de la duración de la atmósfera ATEX una vez finalizada la fuga -f t

=

_____

LIE x k ln

X0

C

-1 t

=

_____

54,5

________________

2,1 x 0,50 ln

________________

=

0,083 horas

=

5,01 minutos

100

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Clasificación de la zona (Norma EN-60079-10) Ventilación Grado de escape

Grado Alto

Medio

Bajo


Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre


Contínuo




Zona 0

Zona 0 + zona 2

Zona 0 + zona 1

Zona 0

Primario




Zona 1

Zona 1 + zona 2

Zona 1 + zona 2

Zona 1 ó Zona 03)

Secundario2)



Zona 2

Zona 2

Zona 2

Zona 2


1) 2) 3)




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◗


dz = 1,2 x k (42300 x Qg / M x LIE x w)0.55

•

dz = 1,2 x 1 (42300 x 0,0111/ 44,1x 2,1 x 0,5)0.55 • dz = 4,30 m.

108

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Determinación de la geometría de la atmósfera explosiva una esfera

r = ( 3 x Vz / 4π)1/3 = ( 3 x 83,5 /4 π)1/3 = 2,71 m

109

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COMPARATIVADE DEMETODOLOGIAS METODOLOGIAS COMPARATIVA -Determinación de la geometría de la atmósfera explosiva O también un cono

r = ( 3 x Vz / h x π)1/2 = (83,5 x 3 / 1,8 π)1/2 = 6,66 m

110

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◗

SI HUBIERAMOS SEGUIDO EL METODO CUALITATIVO Y TOMANDO COMO REFERENCIA LOS VALORES QUE DA LA NORMA NFPA 497 TENDRIAMOS QUE HABER APLICADO UNA DISTANCIA DE 7,5 MTS. EN TODAS DIRECCIONES DESDE LA FUENTE DE ESCAPE.

111

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CASO PRACTICO CLASIFICACION DE ZONAS EN TALLER DE CARPINTERIA

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CLASIFICACIONTALLER TALLERDE DECARPINTERIA CARPINTERIA CLASIFICACION

◗ ◗

◗

◗ ◗

Taller de carpintería equipado con varias máquinas que disponen de aspiración localizada. El polvo procedente de la aspiración, se recoge a través de un sistema de captación que incluye un ciclón y un depósito (silo) para el almacenamiento de los subproductos originados. El silo se descarga periódicamente (una vez a la semana) en camiones para su transporte. No hay definido un sistema concreto de limpieza, tanto para las máquinas como para el resto del taller. Se disponen de zonas de almacenamiento tanto de materia prima como de productos terminados y bancos fijos de trabajo. Existe igualmente un área de almacenamiento de sacos de serrín en sacos de propileno, que periódicamente son retirados. 114

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CLASIFICACIONTALLER TALLERDE DECARPINTERIA CARPINTERIA CLASIFICACION Según la Norma CEI 61241-3: h

Bueno: No se forman capas; no se clasifica la zona

h

Regular: Capas de corta duración (< 1 turno de trabajo)

h

Grado de escape

Dispersión probable en funcionamiento normal

Dispersión improbable en funcionamiento normal

Primario

21

22

Secundario

22

No necesario clasificar

Malo: Capas persistentes (> 1 turno de trabajo) Grado de escape



Primario o secundario

21

22 116

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◗

◗

◗

El mismo caso del ejemplo anterior, solo que ahora la nave dispone de dos puertas de 4 mts de ancho por 5 de altura. Las puertas no estan enfrentadas entre si aunque se encuentran situadas en la pared de los vientos dominantes en la zona. La nave tiene unas dimensiones de 24 x 16 x 8 mts.

120

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◗

CAUDAL EFECTIVO DE VENTILACIÓN (SEGÚN NTP 370) Q = Cv x A x v • Cv Coeficiente de Abertura 0,5 a 0,6 viento perpendicular 0,25 a 0,35 viento inclinado

• A Sección en m 2 • v velocidad del viento Q = 0,25 x 20 x 3 = 15 m3 /seg 122

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◗

CALCULO DEL NUMERO DE RENOVACIONES • NUMERO DE RENOVACIONES – C= QVO / VO – C = 15/ 3072 = 0,0049 Renov./seg. – O lo que es lo mismo 17,6 Renov./hora

123

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CLASIFICACIONTALLER TALLERDE DECARPINTERIA CARPINTERIA CLASIFICACION Según la Norma CEI 61241-3: h

Bueno: No se forman capas; no se clasifica la zona

h

Regular: Capas de corta duración (< 1 turno de trabajo)

h

Grado de escape



Primario

21

22

Secundario

22

No necesario clasificar

Malo: Capas persistentes (> 1 turno de trabajo) Grado de escape



Primario o secundario

21

22 124

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METODOLOGIA CUANTITATIVA SEGÚN NORMA CEI 31-56

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METODOLOGIACUANTITATIVA CUANTITATIVA METODOLOGIA

◗

TASA DE ESCAPE PARA UNA CONCENTRACION DE 10 mg/m3 • Qd = 2,5 x 10-10 Kg/seg.

◗

RELACIÓN VOLUMEN OCUPADO/VOLUMEN LIBRE • 53% OCUPADO 47% LIBRE

◗

PARA ALCANZAR LA CONCENTRACIÓN DE 30 gr/m3 • S = C x H / ρ x 0,53 = 8,086 x 10-5 m. (0,08 mm.)

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METODOLOGIACUANTITATIVA CUANTITATIVA METODOLOGIA

◗

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN • Ut = 0,0841 m/seg.

◗

TIEMPO DE SEDIMENTACIÓN • tt = 11,876 seg.

◗

DISTANCIA MÁXIMA RECORRIDA • D = 5,94 m.

◗

DISTANCIA PELIGROSA (CUOTA “a”) • dz = (do + dh) . (Kd . Ku . Kta . Kw)

• dz = 1,5 mts. > 1 m

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CLASIFICACIÓNDE DEZONAS ZONAS CLASIFICACIÓN -Clasificación de la zona (Norma CEI 31-56)

Se considera una disponibilidad buena . El grado de ventilación es Bueno, ya que no hay ausencia de captación, pero esta no funciona correctamente

Aspiración Grado de escape

Grado de la aspiración de polvo Alto

Medio

Bajo (2)

Disponibilidad de la aspiración de polvo

Contínuo

Primario

Secundario2)

1) 2) 3) 4)

Muy buena

Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre



(zona 20 ED) Zona 221) (3)

(zona 20 ED) Zona 211) (4)

Zona 20

Zona 20 + zona 22 (3)

Zona 20 + zona 21 (4)

No considerada


(zona 21 ED) Zona 221) (3)

(zona 21 ED) Zona 221) (4)

Zona 21

Zona 21 + zona 22 (3)

Zona 21 + zona 22 (4)

No considerada


(zona 22 ED) No peligrosa1) (3)

Zona 22 (4)

Zona 22

Zona 22 (3)

Zona 22 (4)

No considerada

Zona 0ED, 1ED ó 2ED indica una zona teórica despreciable en condiciones normales El Grado Bajo no debe ser considerado en cuanto, en estas condiciones, la zona peligrosa debe ser definida considerando la ausencia del sistema de captación y aspiración de polvo Está prevista la formación de capas de polvo de espesor generalmente inferior a 5 mm. Está prevista la formación de capas de polvo de espesor generalemnte superior a 5 mm, evaluar caso por caso

NOTA “+” significa “rodeada por”. El segundo tipo de zona debe ser definido considerando la ventilación residual, es decir considerando la ausencia de captación y aspiración de polvo

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CLASIFICACIÓNDE DEZONAS ZONAS CLASIFICACIÓN -Clasificación de la zona (Norma CEI 31-56)Se considera una disponibilidad Aspiración Grado de escape

Grado de la aspiración de polvo Alto

buena . El grado de ventilación es Alto, aunque siempre habrá pequeñas emisiones de polvo que darán lugar a la formación de capas de polvo

Medio

Bajo (2)

Disponibilidad de la aspiración de polvo

Contínuo

Primario

Secundario2)

1) 2) 3) 4)

Muy buena

Buena

Mediocre

Muy buena

Buena

Mediocre



(zona 20 ED) Zona 221) (3)

(zona 20 ED) Zona 211) (4)

Zona 20

Zona 20 + zona 22 (3)

Zona 20 + zona 21 (4)

No considerada


(zona 21 ED) Zona 221) (3)

(zona 21 ED) Zona 221) (4)

Zona 21

Zona 21 + zona 22 (3)

Zona 21 + zona 22 (4)

No considerada


(zona 22 ED) No peligrosa1) (3)

Zona 22 (4)

Zona 22

Zona 22 (3)

Zona 22 (4)

No considerada

Zona 0ED, 1ED ó 2ED indica una zona teórica despreciable en condiciones normales El Grado Bajo no debe ser considerado en cuanto, en estas condiciones, la zona peligrosa debe ser definida considerando la ausencia del sistema de captación y aspiración de polvo Está prevista la formación de capas de polvo de espesor generalmente inferior a 5 mm. Está prevista la formación de capas de polvo de espesor generalemnte superior a 5 mm, evaluar caso por caso

NOTA “+” significa “rodeada por”. El segundo tipo de zona debe ser definido considerando la ventilación residual, es decir considerando la ausencia de captación y aspiración de polvo

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Clasificación de Emplazamientos Con Peligros de Explosión

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