Curso ATEX

Riesgo A ATEX

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RIESGO ATEX Los riesgos de explosión pueden hacer su aparición en cualquier empresa en la que se manipulen sustancias inflamables. Entre éstas figuran numerosas materias primas, productos intermedios, productos acabados y materias residuales de los procesos de trabajo cotidianos. Pero debemos alejarnos de pensar que el riesgo de formación de atmósferas explosivas, ATEX, solo está presente en las grandes industrias y en el manejo de productos petrolíferos, que, no es algo tan cercano, y que se encuentra perfectamente acotado.

OBJETIVOS

Adquirir Adquirir las competen competencias cias necesari necesarias as relacionadas relacionadas con explosiones explosiones y atmósfer atmósferas as explosiv explosivas as así como el marco reglamentario aplicable. CONOCIMIENTOS

Fundamentos de explosiones. Atmósferas Atmósferas explosiv explosivas. as. Marco reglamentario. Equipos. Instalaciones. Documento ATEX. Estructura Estructura del documento documento ATEX.

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FUNDAMENTOS DE EXPLOSIONES EXPLOSION ES

El riesgo de explosión se presenta en casi todos los ramos de la actividad industrial y viene dado por sustancias que participan en los procesos como materias primas, productos intermedios, acabados o residuales. Definición de Explo Explo sión

“Reacción brusca de oxidación o de descomposición, que produce el incremento de temperatura, de presión o de los dos simultáneamente”. (ISO 84211, 19870301, apartado 1.13) Según su naturaleza las explosiones se pueden clasificar en físicas y en químicas.

Exp lo si on es Físi cas

Las explosiones físicas se producen al generarse un gas a alta presión por medios mecánicos o por fenómenos sin presencia de un cambio fundamental en la sustancia química. Medios p ara Alcanzar la Presión Presión

Aporte Aporte de calor calor a gases, gases, líquidos líquidos o sólidos. sólidos. Sobrecalentamiento de un líquido debido a que éste se evapora repentinamente. Cuando se produce la explosión de vapor en expansión de un líquido en ebullición se genera el fenómeno denominado bleve.

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Exp los io n es Quím ic as

Estas explosiones resultan de la descomposición de sustancias puras, detonación, combustión, hidratación, corrosión y distintas interacciones de una o más sustancias químicas.

Cualquier reacción química puede provocar una explosión si se da alguna de las situaciones siguientes: Emisión de productos gaseosos. Evaporación de sustancias ajenas por el calor liberado en la reacción. Elevación de la temperatura de gases presentes, por la energía liberada. Estas reacciones químicas pueden clasificarse en dos clases: Reaccion es Quím icas Unifo rm es

Son transformaciones químicas que involucran toda la masa reactiva. En este tipo de reacciones la velocidad sólo depende de la temperatura y la concentración de los agentes de la reacción manteniéndose constante en toda la masa reactiva. Debido a estas reacciones químicas se generan las denominadas explosiones térmicas. Reaccion es de Propagación

En este tipo de reacciones existe un frente de reacción, claramente definido que separa el material sin reacción de los productos de la reacción, avanzando a través de toda la masa reactiva. Estas reacciones son la causa de las explosiones denominadas detonaciones y deflagaciones: Detonación: explosión en la que la transformación química se produce muy rápidamente, con

una velocidad de expansión de los gases muy superior a la velocidad del sonido en tal ambiente, aproximadamente 2000 m/s y genera una presión de unos 100 bar. Deflagación: explosión en la que la transformación química se produce mucho más lenta y la velocidad máxima de expansión de los gases es la velocidad del sonido en tal ambiente, alrededor de 300 m/s y genera una presión de unos 10 bar. En este caso puede ocurrir la combustión.

Causas de un a Explosión

Una explosión se produce cuando coincide una atmósfera explosiva y un foco de ignición. Para ello se requiere la existencia de una sustancia combustible (gas, vapor, niebla o polvo) y de un oxidante (aire), en un intervalo de concentración determinado, y al mismo tiempo la presencia de una fuente energética capaz de iniciar la reacción.

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Fuente ignición Combustible + oxidante presión + llamas + calor

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ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

De una manera creciente, las reglamentaciones y las normativas, tanto de seguridad industrial como de seguridad laboral, nos obligan a considerar las situaciones, las instalaciones y los productos con riesgo de atmósfera explosiva y a proponer soluciones para eliminar o minimizar dicho riesgo. En todo emplazamiento en que pueda producirse una atmósfera explosiva hay que tener en cuenta dos aspectos distintos: Forma en la que se trabaja en dicha zona peligrosa. Equipos que van a ser instalados en dicha zona y que deben ser seguros y no susceptibles

de iniciar una explosión.

Habitualmente se utiliza el término ATEX para referirse a atmósferas explosivas.

Definic ión de ATEX

Según el RD.681/2003 se define atmósfera explosiva como la “mezcla con el aire , en condiciones atmosféricas, de sustancias inflamables en forma de gases, vapores, nieblas o polvos, en la que, tras una ignición , la combustión se propaga a la totalidad de la mezcla no quemada”.

Por lo tanto, cualquier sustancia inflamable es susceptible de formar una ATEX. Sin embargo, el término riesgo ATEX no abarca todas las explosiones.

Exclusiones

Sustancias de naturaleza inestable como los explosivos y productos pirotécnicos. Mezclas explosivas que estén fuera de las condiciones consideradas como atmosféricas. Sustancias que estén involucradas en procesos hiperbáricos, es decir, procesos que tienen presión superior a la atmosférica normal.

Dónd e se Presenta el Riesgo ATEX

El riesgo de formación de una atmósfera explosiva existe en los procesos y procedimientos de trabajo más diversos, por lo que afecta a casi todos las ramas de la actividad laboral. Riesgo ATEX 6

Ac tividades que Presentan Riesgo ATEX

Industrias forestales y afines. Industrias agrarias. Industrias textil y afines. Industrias de reciclado de residuos. Refinerías. Industria farmacéutica. Industria alimentaría. Lavanderías y tintorerías. Reparación de vehículos. Instalaciones agropecuarias. Fabricación de piezas de metales ligeros. Talleres de pintura y esmaltado. Industria de trabajo de la madera. Suministro de gas. Tratamiento de aguas residuales. Compañías productoras de energía. Industria química. Vertederos e ingeniería civil. Locales de utilización de productos químicos inflamables.

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MARCO REGLAMENTARIO

La reglamentación en materia de seguridad frente a los riesgos de explosión en atmósferas potencialmente explosivas por gases, vapores, nieblas o polvos ha cambiado en los últimos años como consecuencia de la adaptación de la legislación a las directivas que provienen de la Unión Europea. La normativa hace referencia a la seguridad en equipos y a la prevención en las instalaciones. Estas directivas han sido transpuestas a la legislación española mediante: RD 400/1996, de 1 de Marzo, por el que se dicta las disposiciones de aplicación de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 94/9/CE , relativa a los aparatos y sistemas de protección para el uso en atmósferas potencialmente explosivas. RD 681/2003, de 12 de junio, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo.

RD 400/1996. Segu ridad en Equ ipo s

El Parlamento Europeo y el Consejo aprobaron, el 23 de marzo de 1994, la Directiva 94/9/CE, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas. Esta Directiva ha sido transpuesta al Derecho español mediante el RD 400/1996 que se aplica a los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas.

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Se aplica, asimismo, a los dispositivos de seguridad, control y reglaje destinados a utilizarse fuera de atmósferas potencialmente explosivas, pero que son necesarios, o que contribuyen al funcionamiento seguro de los aparatos y sistemas de protección, en relación con los riesgos de explosión. El objetivo de este decreto es proteger a personas expuestas a atmósferas potencialmente explosivas mediante el cumplimiento de requisitos esenciales.

RD 681/2003. Prevenc ión en l as Inst alacion es

El RD 681/2003 traspone la Directiva 1999/92/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 1999, relativa a las disposiciones mínimas para la mejora de la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas, establece las disposiciones específicas mínimas en este ámbito. Este real decreto tiene por objeto, en el marco de la Ley 31/1995 , de 8 de noviembre, de prevención de riesgos laborales, establecer las disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores que pudieran verse expuestos a riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo.

El ámbito de aplicación se extiende a los trabajadores cuyas actividades se desarrollen en un área donde puedan estar expuestos a riesgos debidos a la presencia de atmósferas explosivas.

Otras Norm as de Ap licación

Otras normas de aplicación en la Unión Europea son las normas de CEN, Comité Europeo de Normalización, y de CENELEC, Comité Europeo de Normalización Eléctrica. Se pueden distinguir dos ramas en la generación de normativa europea: Normativa para equipos eléctricos. Normativa para equipos no eléctricos.

En ausencia de estas normas, es común la referencia a las normas ISO, Organización Internacional para la Normalización, o IEC, Comisión Electrotécnica Internacional.

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Origen d e la Norm alización

El trabajo de normalización en el ámbito de los equipos eléctricos para ser utilizados en atmósferas explosivas se inició hace 25 años con CENELEC. Desde entonces, se ha desarrollado un número importante de normas en este campo. Con el paso del tiempo, este conjunto de normas se sometió a una revisión con vistas al amplio alcance de la Directiva 94/9/CE, mediante un mandato de la Comis ión.

Otras Reglamentaciones

Existen distintas reglamentaciones a tener en cuenta a la hora de llevar a cabo la prevención de los riesgos relacionados con las atmósferas explosivas.

Locales con Riesgos de Explosión

RD 842/2002 que especifica las reglas esenciales para el diseño, ejecución, explotación, mantenimiento y reparación de las instalaciones eléctricas en emplazamientos en los que existe riesgo de explosión o de incendio debido a la presencia de sustancias inflamables para que dichas instalaciones y sus equipos no puedan ser la causa de inflamación de dichas de sustancia.

Equipos de Trabajo

RD 1215/1997 donde se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo.

Transporte de Mercancías Peligrosas

RD 2115/1998 regula el transporte de mercancías peligrosas por carretera.

Sustancias Inflamables

RD 363/1995 regula la notificación de sustancias nuevas y clasificación, envasado y etiquetado de sustancias peligrosas.

Instalaciones Petrolíferas

RD 1523/1999 establece el Reglamento aplicable a los diferentes tipos de instalaciones petrolíferas.

Almacenamiento de Productos Químicos

RD 379/2001 por el que se aprueba el Reglamento de almacenamiento de productos químicos y sus instrucciones técnicas complementarias.

Instalaciones de Gas

RD 1853/1993, denominado RIGLO, por el que se aprueba el reglamento de instalaciones de gas en locales destinados a usos domésticos, colectivos o comerciales.

Instalaciones Térmicas en Edificios

RD 1751/1998 reglamento de instalaciones térmicas en los edificios, RITE y sus instrucciones técnicas complementarias, ITE .

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EQUIPOS

Los equipos previstos para el uso de atmósferas potencialmente explosivas, deben cumplir unos requisitos de seguridad, dispuestos en el Real Decreto 400/1996. Cada aparato o sistema de protección deberá poseer un marcado CE y un marcado específico que garantiza que el producto ha sido concebido para su uso en unas determinadas condiciones de riesgo de aparición de atmósfera explosiva, y que consiste en las letras ε x dentro de un hexágono.

Equipos

“Máquin as, aparatos, mecanism os fijo s o m óviles, com pon entes de con trol e instru mentación y sistem as de detección o prevención que juntos o separados están destinados a la generación, transferencia, almacenamiento, medición, control y conversión de energía y/o al procesamiento de materiales y que son capaces de causar una explosión a través de sus propias fuentes potenciales de ignición .”

UNE-EN 13463-1:2001

Definiciones

En el RD 400/1996, se incluyen una serie de definiciones, que hay que tener en cuenta a la hora de diferenciar entre los diferentes tipos de equipos y sistemas de protección utilizados en atmósferas explosivas.

Aparatos

Máquinas, materiales, dispositivos fijos y móviles, los órganos de control y la instrumentación, los sistemas de detección y prevención que, solos o combinados, se destinan a la producción, transporte, almacenamiento, medición, regulación, conversión de energía y transformación de materiales y que, por las fuentes de ignición que los caracterizan, pueden desencadenar una explosión. Ejemplos: motor, caja de protección, aparato de medida, bomba, ventilador, reductor, transportador, molino.

Componentes

Definidos como las piezas que son esenciales para el funcionamiento seguro de los aparatos y sistemas de protección, pero que no tienen función autónoma. Ejemplos: pasamuros, terminales, envolvente vacía, sello de ejes, empaquetadura, polea.

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Dispositivos de Seguridad, Control y Regulación

Previstos para su uso fuera de una atmósfera potencialmente explosiva, pero requeridos para el funcionamiento seguro de aparatos y sistemas de protección que están ubicados en ambientes explosivos. Ejemplos: barrera de seguridad, relé de protección, panel de medida, PLC de seguridad.

Sistemas de Protección

Dispositivos cuya función es la de detener inmediatamente las explosiones incipientes y/o limitar la zona afectada por una explosión, y que se comercializan por separado como sistemas con funciones autónomas. Ejemplos: venteo, apagallamas, válvula de corte.

Clasificación d e Equipos y Sistemas de Protección

Los equipos y sistemas de protección para atmósferas explosivas, se clasifican según diferentes criterios:

Criterio

Denominación

Estado de la Sustancia Combustible

Clase

Ambiente Industrial

Grupo

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INSTALACIONES

La referencia fundamental en seguridad laboral es la Directiva 1999/92/CE sobre disposiciones mínimas de seguridad para la mejora de la seguridad y salud de los trabajadores expuestos a riesgos derivados de atmósferas explosivas. En ella se desarrolla de forma específica lo establecido en la Directiva 89/391/CEE relativa a la aplicación de medidas para promover la mejora de la seguridad y de la salud de los trabajadores en el trabajo (Directiva MARCO).

Establece el modo de operación dentro de la instalación, así como la adecuación de los equipos a las zonas de trabajo definidas bajo esta directiva, afectando a la responsabilidad del empresario titular de la instalación. Esta directiva ha sido transpuesta mediante el RD 681/2003. El RD 681/2003 incluye la obligatoriedad de establecer una clasificación en zonas de las áreas en las que pueden formarse atmósferas explosivas y la necesidad de elaborar y mantener un documento de protección contra explosiones.

En resumen, su objetivo es obligar al empresario a realizar una serie de funciones de protección contra explosiones.

Oblig acion es del Emp resari o Según el RD 681/2003

Identificar los peligros y valorar los riesgos del área de trabajo. Fijar medidas específicas para proteger la seguridad y salud de los trabajadores expuestos al riesgo de atmósferas explosivas. Garantizar un entorno de trabajo seguro y velar por una vigilancia apropiada durante la presencia de trabajadores en proporción con la valoración de riesgos. Determinar las necesarias medidas y modalidades de coordinación cuando trabajen varias empresas en un mismo emplazamiento . Clasificar en zonas las áreas en las que puedan formarse atmósferas explosivas. Elaborar un documento de protección contra explosiones.

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DOCUMENTO ATEX

El RD 681/2003 establece como obligación del empresario, la elaboración del documento de protección contra explosiones en cuyos lugares de trabajo exista un peligro derivado de la presencia de atmósfera explosiva. Es el documento más importante en relación con el riesgo ATEX, ya que en él se refleja que se han analizado la totalidad de las instalaciones en relación con el riesgo de explosión y que se han establecido una serie de medidas preventivas, de cara a evitar el accidente, que también deben exponerse en el documento. Este documento formará parte de la documentación referida en el artículo 23 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, y podrá constituir un documento específico o integrarse total o parcialmente con la documentación general sobre la evaluación de los riesgos y las medidas de protección y prevención. Información d el Docum ento ATEX

Determinación y evaluación de los riesgos de explosión. Actuaciones adecuadas para la protección. Clasificación de las áreas de riesgo en zonas. Áreas en las que se aplicarán los requisitos mínimos de seguridad. Lugar y equipos de trabajo, incluidos los sistemas de alerta, que están diseñados, que se utilizan y mantienen teniendo en cuenta la seguridad. Medidas conformes al RD 1215/1997 para la utilización segura de equipos de trabajo.

Pautas a Seguir Para la Realización del Doc um ento A TEX

Se elaborará antes del comienzo del trabajo. Se revisará siempre que se efectúen modificaciones, ampliaciones o transformaciones importantes en el lugar de trabajo, en los equipos o en la organización del trabajo. Se mantendrá actualizado, adaptándolo a las condiciones operativas en cada caso. Se estructurará lo mejor posible, permitiendo una fácil lectura y una buena compresión global. Se realizará de modo que no suponga un volumen excesivo de documentación excesivo.

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ESTRUCTURA DEL DOCUMENTO ATEX

Un ejemplo de la estructura que podría adoptar el documento de protección contra explosiones sería: Descripción del lugar de trabajo y de los sectores de actividad. Descripción de los procesos y/o actividades. Descripción de las sustancias utilizadas y sus parámetros de seguridad. Presentación de los resultados de la evaluación de riesgos. Descripción de las áreas de riesgo clasificadas en zonas. Medidas de protección adoptadas para la protección contra explosiones. Realización de las medidas de protección contra explosiones. Coordinación de las medidas de protección contra explosiones. Anexos del documento de protección contra explosiones.

Descripción del Lu gar de Trabajo y de los Sectores de A ctividad

Esta descripción incluirá datos generales de la organización, como: Nombre de la empresa. Tipo de instalación. Denominación del edificio o del local. Responsables de la empresa. Número de trabajadores. Sectores de actividad en los que existe peligro de atmósfera explosiva.

Descripc ión de los Procesos y/o Ac tividades

Los procesos correspondientes deberían describirse con un texto breve acompañado, en su caso, de un diagrama del proceso. Esta descripción puede incluir: Descripción de los pasos de trabajo. Resumen de los datos de diseño. Datos de funcionamiento. Tipo y envergadura de los trabajos de limpieza. Datos sobre la ventilación del local.

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Descrip ción de las Su stanc ias Utilizadas y s us Parámetro s d e Segu ridad

Se trata de describir qué sustancias provocan la formación de una atmósfera explosiva y en qué condiciones del procedimiento se produce ésta. En este punto deben incluirse los parámetros de inflamabilidad y explosividad característicos. Según detalla la norma UNE-EN 1127-1 sobre conceptos básicos para atmósferas explosivas, es preciso tener en cuenta que dichos datos de seguridad no son constantes físicas, sino que dependen por ejemplo de las técnicas utilizadas para la medición.

Presentación de los Resultado s de la Evaluación de Riesgos

Debe describirse dónde puede aparecer una atmósfera explosiva. En este apartado se debe incluir la evaluación del riesgo de explosión, que incluirá: Identificación de las situaciones de peligro, que comprende el análisis de todas las fuentes de ignición. Probabilidad de activación. Condiciones de proceso en las que se genera atmósfera potencialmente explosiva. Estimación del riesgo en función del impacto. Consecuencias de la posible explosión. La valoración del riesgo, componiendo la probabilidad de explosión con la severidad o impacto. Reducción del riesgo, mediante las medidas de seguridad planteadas, tanto para la reducción de la probabilidad como para mitigar los efectos de la explosión.

Evaluación d e Riesgos

Existen diversas maneras de evaluar el riesgo, una forma sería a partir de la frecuencia de ocurrencia y la gravedad del daño: Gr av ed ad d el D añ o Frecuencia

Catastrófico Importante Secundario Despreciable

Frecuente

Intolerable

Intolerable

Intolerable

Medio

Probable

Intolerable

Intolerable

Alto

Medio

Ocasional

Intolerable

Alto

Alto

Aceptable

Remoto

Intolerable

Alto

Medio

Aceptable

Improbable

Alto

Medio

Medio

Aceptable

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Descrip ción de las Áreas de Riesg o Clasificadas en Zon as

Las zonas de riesgo pueden presentarse mediante texto y/o gráficamente mediante un plano de zonas. En este apartado se deben incluir los detalles de las fuentes de escape y el alcance de las zonas, así como los detalles o justificaciones técnicas empleadas para valorar la probabilidad de aparición o la duración de la atmósfera explosiva. Resulta útil presentar conjuntamente las zonas y los equipos incluidos en cada zona en forma de un cuadro o tabla que contemple: Fuentes de escape y agrupadas según su grado. Extensión de la zona. Clasificación de la zona. Equipos instalados en dicha zona. Certificación, se detallará el tipo de documento que avala la seguridad del equipo.

Ejemplo d e Descr ipción de Áreas Fuentes de Escape

Extensión de la Zona

Zona

Equipos Instalados

Certificación

Grado Continuo Grado Primario Grado Secundario

Medidas de Protección Ado ptadas para la Protección Contra Explos iones

En este apartado se presentarán las medidas que se imponen para la protección contra explosiones. Debe mencionarse explícitamente el principio de protección perseguido, por ejemplo: prevención de fuentes de ignición efectivas, etc. Puede resultar de interés una división en medidas técnicas y organizativas:

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Med id as Té cnic as Prevención

Medidas preventivas para evitar una atmósfera explosiva o la presencia de fuentes de ignición. Medidas concebidas para limitar los efectos peligrosos de explosiones originadas en el interior de las instalaciones.

Construcción

Control de Procesos

Paneles de venteo en silos para minimizar las consecuencias de una explosión.

Debe describirse la naturaleza, el modo de funcionamiento y la ubicación de esta medida.

Medidas Organizativas

Instrucciones de servicio que existen para un puesto de trabajo o una actividad. Cómo se asegura la cualificación de los trabajadores. Contenido y frecuencia de la formación (y quién ha participado). Cómo se regula la utilización de equipos de trabajo móviles en las áreas de riesgo. Cómo se asegura que los trabajadores sólo vistan ropa protectora adecuada. Si existe un sistema de permiso para trabajar y cómo está organizado. Cómo están organizados los trabajos de mantenimiento, control y comprobación. Cómo están señalizadas las áreas de riesgo.

Realización de las Medidas d e Protección Co ntra Exp losio nes

El documento de protección contra explosiones debe reflejar quién es la persona responsable o encargada de la aplicación de determinadas medidas, también para la elaboración o actualización del documento. También debe indicar en qué momento es preciso aplicar las medidas y cómo se controla su eficacia. Riesgo ATEX 18

Coordin ación de las Medidas de Protección Contra Explos iones

El empresario responsable del lugar de trabajo será quien coordine la realización de las medidas de protección contra explosiones. Incluirá en su documento de protección contra explosiones información más detallada sobre las medidas y las modalidades de realización de esta coordinación.

A n e x o s d e l D o c u m e n t o d e P r o t ec c i ó n C o n t r a E x p l o s i o n e s

Los anexos contendrán toda aquella información que se considere de interés, como por ejemplo: Declaración de CE. Fichas de datos. Instrucciones de aparatos. Planos. Flujogramas, etc.

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Equipos p par a Emplazamientos c c on Riesgo A ATEX


EQUIPOS PARA EMPLAZAMIENTOS CON RIESGO ATEX En este capítulo se tratarán aspectos generales relativos a equipos destinados a ser utilizados en instalaciones, o mejor en zonas, donde el riesgo de explosión pueda estar presente. Es importante establecer una clasificación dependiendo del estado en que se encuentra la sustancia combustible y del ambiente industrial donde se previene su instalación.

OBJETIVOS Adquirir las competencias necesarias para la clasificación, marcado y otros requisitos de los equipos de trabajo situados en emplazamientos con riesgo ATEX.

CONOCIMIENTOS Requisitos de aparatos y sistemas de protección ATEX. Requisitos suplementarios. Clasificación de quipos y sistemas de protección. Niveles de protección.

Equipos para Empl azamientos con Ri esgo ATEX 2

REQUISITOS DE APARATOS Y SISTEMAS DE PROTECCIÓN ATEX Los aparatos y sistemas de protección deben cumplir una serie de requisitos sobre seguridad y salud, relativos al diseño y fabricación, que garanticen una utilización segura, siempre y cuando, las condiciones de funcionamiento y el mantenimiento del equipo sean las adecuadas.

Requisitos Generales Principios de seguridad frente a las explosiones. Diseño y fabricación considerando anomalías de funcionamiento. Condiciones especiales de control y mantenimiento. Condiciones del entorno circundantes. Marcado. Instrucciones proporcionadas con los aparatos.

Requisitos p ara el Equipo que Con tribuya a la Seguridad Los dispositivos de seguridad deben funcionar independientemente de los de medición y control, de modo que los fallos en éstos, se puedan detectar antes de que se produzca una situación peligrosa. Generalmente, deberá aplicarse el principio de seguridad positiva fail-safe , que consiste en detectar un fallo cuando se produce , garantizando las condiciones de seguridad. Se soluciona el problema y se vuelve al funcionamiento normal sin haber generado situación de riesgo alguna. Los mandos de parada de emergencia de los dispositivos de seguridad, deberán poseer, en la medida de lo posible un sistema de bloqueo contra la reanudación del funcionamiento.

Requerimientos

Dispositivos de Mando y Diseño ergonómico para proporcionar máxima seguridad Representación Visual de utilización.


Dispositivos con Función de Medición

Fabricación conforme a sus capacidades previsibles de funcionamiento y a sus condiciones especiales de utilización. Diseño teniendo en cuenta un coeficiente de seguridad que garantice que el umbral de alarma se encuentra alejado de los límites de explosión de la atmósfera analizada. Precisión de lectura y capacidad de funcionamiento.

Selección d e Materiales Es obligatorio que se realice una selección de los materiales a utilizar en la fabricación de un equipo para ATEX, en base a criterios de seguridad.

Caracter ístic as de Materiales Selec cio nad os

No deben provocar el desencadenamiento de una explosión, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento previsibles. No deben producirse entre los materiales que se empleen y los constituyentes de la atmósfera potencialmente explosiva, reacciones que disminuyan la protección. Los materiales deberán elegirse teniendo en cuenta que los cambios previsibles de sus características y de la combinación compatible con otros materiales no conduzcan a una disminución de la protección garantizada, en lo que respecta a la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste, la conductividad eléctrica, la resistencia a los choques, el envejecimiento y los efectos de las variaciones de temperatura.

Dis eñ o y Fab ri c ac ión Tanto los aparatos como los componentes de montaje y recambio deben diseñarse y fabricarse teniendo en cuenta los conocimientos en materia de prevención de ATEX.

Dis eñ o y Fa b ri ca ci ón

Modo de Aparatos que puedan originar gases o polvos inflamables, Construcción Cerrada sólo tendrán en la medida de lo posible, cavidades cerradas.


Defectos de Estanqueidad

Los orificios de llenado y vaciado, se diseñarán de forma que se limite la emisión de elementos inflamables durante la realización de estas operaciones.

Formación de Polvo

En aparatos cuya instalación esté prevista en zonas donde exista polvo explosivo, deberán diseñarse de manera, que se minimicen los depósitos en su superficie, que no lleguen a inflamarse capas de polvo y en todo caso que sean de fácil limpieza.

Medios de Protección Complementarios

Para aparatos que puedan estar expuestos a todo tipo de peligros exteriores. Deberán poder resistir las condiciones en las que trabajen sin que ello afecte a la protección contra las explosiones.

Cuando los equipos estén alojados en una caja o una envoltura que forme parte de la propia protección contra las Apertura sin Peligros explosiones no deberán poder abrirse más que con ayuda de una herramienta especial o mediante medidas de protección adecuadas. Evitar peligros por contacto directo temperaturas, radiaciones, riesgos no sobrecargas.

Protección Contra Otros Riesgos

o indirectos, eléctricos y

Sobrecargas

Suprimir sobrecargas peligrosas de los aparatos mediante dispositivos integrados de medición, mando y ajuste, como limitadores de sobreintensidad, limitadores de temperatura, interruptores de presión diferencial, indicadores volumétricos, relés de tiempo, cuentarevoluciones o dispositivos similares de vigilancia.

Sistemas de Envoltura Antideflagrante

Si las piezas que pueden inflamar una atmósfera explosiva están encerradas en una envoltura, debe garantizarse que ésta resista a la presión generada por una explosión interna de una mezcla explosiva y que impida transmisión de la explosión a la atmósfera explosiva en torno a la envoltura.

Focos Potenciales de Ignición

No se deberán producir chispas, llamas, arcos eléctricos, temperaturas de superficie elevadas, emisiones de energía acústica, radiaciones de tipo óptico, ondas electromagnéticas u otros focos del mismo tipo. Evitar recalentamiento excesivo debido al frotamiento o al choque que pueden producirse por ejemplo, entre materiales situados en piezas giratorias o al introducirse cuerpos extraños.


Influencias Perturbadoras Externas

Funcionamiento previsto en los límites de las condiciones de explotación establecidas por el fabricante. Las piezas deben adecuarse a los esfuerzos previstos y resistir la acción agresiva de las sustancias presentes o previsibles.

Requisitos de Seguridad del Sistema Los aparatos y sistemas de protección deberán poder desconectarse de forma manual, siempre que esto no genere peligro o inseguridad. Al desconectar el equipo, la energía almacenada deberá disiparse de manera rápida y segura posible cuando se accionen los dispositivos de desconexión de emergencia, de manera que deje de constituir un peligro. Los aparatos y sistemas de protección en los que un corte de energía pueda llevar consigo la propagación de nuevos peligros deberán poder mantenerse en situación de funcionamiento seguro, independientemente del resto de la instalación. Los aparatos y sistemas de protección deberán estar equipados con entradas de cables y de conductos adecuados. Cuando un aparato o sistema de protección tenga dispositivos de detección o alarma destinados a controlar la formación de atmósferas explosivas, deberán proveerse las indicaciones necesarias para poder colocar dichos dispositivos en los lugares adecuados.


REQUISITOS SUPLEMENTARIOS Además de los requisitos generales, existen una serie de requisitos suplementarios para aparatos y sistemas de protección, que se encuentran dispuestos en el RD 400/1996, de 1 de marzo.

Requisitos Suplementarios para Aparatos

Aparatos Grupo I

Requisitos aplicables a los aparatos de la categoría M1 del Grupo I. Requisitos aplicables a los aparatos de la categoría M2 del Grupo I. Requisitos aplicables a los aparatos de la categoría 1 del Grupo II.

Aparatos Categoría 2 del Grupo II

Atmósferas explosivas debidas a la presencia de gases, vapores o nieblas. Atmósferas explosivas debidas a la presencia de mezclas polvo-aire.

Aparatos Categoría 3 del Grupo II

Atmósferas explosivas debidas a la presencia de gases, vapores o nieblas. Atmósferas explosivas debidas a la presencia de mezclas polvo-aire.

Requisitos Suplementarios para Sistemas d e Protección

Requisitos Generales

Reducción del efecto de las explosiones a un nivel de seguridad suficiente. Aparato diseñado para impedir transmisión de explosiones. Mantenimiento de capacidad en caso de interrupción de la alimentación durante un periodo adecuado. Inmune a influencias perturbadoras externas.


Estudio y Diseño

Características de los materiales. Resistencia de la onda de choque en aparatos diseñados para resistir o contener explosiones. Los accesorios deberán resistir la presión de la explosión máxima prevista. Reacciones causadas por la presión en el equipo periférico y en las tuberías conectadas. Dispositivos de descarga. Sistema de supresión de explosiones. Sistema de desconexión. Integración de circuitos con un umbral de alarma adecuado.


CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS Y SISTEMAS DE PROTECCIÓN Los equipos y sistemas de protección para atmósferas explosivas, se clasifican según diferentes criterios: Estado de la sustancia combustible. Ambiente industrial en que está previsto su instalación.

Estado de la Sustancia Com bus tible Según el estado de la sustancia combustible que genera la atmósfera explosiva existen dos clases:

Clase

Estado d e la Sustanc ia Combustible

Identificación

I

Gas o vapor

G

II

Polvo

D

A m b i e n t e I n d u s t r i al Según el ambiente industrial en que está prevista su instalación, el fabricante debe decidir previamente, en base al uso previsto, a qué grupo y categoría pertenece el producto. Los aparatos, incluidos, dispositivos y componentes, se dividen en dos grupos:

Grupo I

Aparatos destinados a utilizarse en trabajos subterráneos en las minas y en las partes de sus instalaciones de superficie en las que exista peligro debido al grisú o a polvos explosivos, como el polvo de carbón.

Grupo II

Aparatos destinados al uso en otros lug ares en los que puede haber peligro de formación de atmósferas explosivas.


Ca te g o r ías Cada grupo se divide en categorías según el nivel de seguridad proporcionado:

Grup o I

Categoría

M1

M2

Características Equipos que aseguran un nivel de protección muy alto. Se utilizan en los trabajos subterráneos de minas y en aquellas partes de sus instalaciones de superficie en las que exista peligro debido al grisú y/o polvos explosivos. Permanecerán en funcionamiento de forma continua aún con la presencia de atmósferas explosivas. Deberán asegurar el nivel de protección aún en caso de avería infrecuente y en ocasiones, será necesario que se fabriquen de tal manera que no pueda entrar polvo en su interior. Equipos diseñados para asegurar un nivel de protección alto. Están destinados a trabajos subterráneos de minas y en aquellas partes de sus instalaciones de superficie en las que pueda existir peligro debido al grisú o a polvos explosivos. Se diseñan de forma que puedan ser desactivados en presencia de una atmósfera explosiva Se asegura la protección durante el funcionamiento normal y también en condiciones de uso más severas.

Grup o II

Categoría

Características Equipos diseñados para asegurar un nivel de protección muy alto.

1

Están previstos para utilizarse en ambientes en los que se produzcan de forma constante, duradera o frecuente atmósferas explosivas debidas a mezclas de aire con gases, vapores, nieblas o mezclas de polvo-aire. Integran medios de protección contra las explosiones que aseguren un nivel de seguridad suficiente , en el caso de que se produzca un fallo en uno de los medios integrados, al menos un segundo medio independiente, o dos fallos independientes el uno del otro.


2

Equipos para asegurar un nivel de protección alto. Están destinados a utilizarse en un ambiente en el que sea probable la formación de atmósferas explosivas debidas a gases, vapores, nieblas o polvo en suspensión. Aseguran el nivel de protección en caso de perturbaciones frecuentes y fallos normales.

3

Equipos diseñados para asegurar un nivel de protección normal. Se emplean en ambientes en los que sea poco probable la formación de atmósferas explosivas debidas a gases, vapores, nieblas o polvo en suspensión y que, con arreglo a toda probabilidad, su formación sea infrecuente y su presencia sea de corta duración. Aseguran el nivel de protección durante su funcionamiento normal.

Clasifi cac ión de Equ ipo s Según el Gru po po r Catego rías En función del nivel de seguridad, se establecen dos categorías para el Grupo I: M1 y M2 y tres categorías para el Grupo II: 1, 2 y 3.

Grupo I


Grup o II

Grupos d e Explosión Los equipos del Grupo II destinados a atmósferas explosivas de gas o vapor , se clasifican en subgrupos, según la sensibilidad de la sustancia a la iniciación de la explosión por arco eléctrico o por llama. Esta división se hace en función del Intersticio Experimental Máximo de Seguridad (IEMS), medido en mm., como medida de la sensibilidad a la llama y de la Corriente Mínima de Ignición (CMI) relativa a la del metano, como medida de la sensibilidad al arco eléctrico.

IEMS

“Intersticio máximo de la unión entre las dos partes de la cámara interna de un aparato de ensayo que, cuando la mezcla gaseosa interna se inflama y en condiciones de ensayo determinadas, impide la ignición de una mezcla gaseosa externa a través de una junta de 25 mm de longitud, cualquiera que sea la concentración en el aire del gas l del vapor ensayado”.

UNE-EN1127-1:1997

CMI

“Corriente que provoca la explosión en un dispositivo de ensayo denominado Ruptor de Seguridad Intrínseca (recomendación CEI 79-3), en proporción con la corriente que provoca la explosión del metano”.

NTP 369 del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo Equipos para Empl azamientos con Ri esgo ATEX 12

Subgrupo IIA

0.8
0.9
Subgrupo IIB

0.45
0.5
Subgrupo IIC

CMI<0.45

IEMS<0.5


NIVELES DE PROTECCIÓN Los distintos aparatos deben poder funcionar dentro de los parámetros operativos fijados por el fabricante manteniendo un determinado nivel de protección.

Nivel de Protección

Muy Alto

Ca te g o r ía

Grupo Grupo I II

M1

Muy Alto

Alto

Alto

Normal

1

Protección Ofrecida

Condicion es de Funcionamiento

Dos medios de protección independientes garantizan la seguridad aunque se produzcan dos fallos independientes uno de otro.

No se corta la alimentación de energía y el aparato continua en funcionamiento en presencia de una atmósfera explosiva.

Dos medios de protección independientes garantizan la seguridad aunque se produzcan dos fallos independientes uno de otro.

No se corta la alimentación de energía y el aparato continua en funcionamiento en las zonas 0,1,2 (G) y 20, 21, 22 (D).

Se cortará alimentación Apto para funcionamiento de energía en presencia en condiciones de de una atmósfera explotación más rigurosas. explosiva.

M2

2

Apto para funcionamiento normal y en caso de avería frecuente o de fallos que deban tenerse habitualmente en cuenta.

No se cortará la alimentación de energía y el aparato continua en funcionamiento en la zona 1, 2 (G) o 21, 22 (D).

3

No se cortará la alimentación de energía y Apto para funcionamiento el aparato continua en normal. funcionamiento en la zona 2 (G) o 22 (D).


NOTAS




Equipos para Emplazamientos con Riesgo ATEX  ECA,



Pr ocedimientos d de Conf or midad y y Mar cado d de E Equipos


PROCEDIMIENTOS DE CONFORMIDAD Y MARCADO DE EQUPOS Todos los procesos de acreditación de la conformidad requieren la participación de un organismo notificado que llevan a cabo tareas relacionadas con los procedimientos de valuación de la conformidad en relación con las directivas aplicables.

OBJETIVOS Adquirir las competencias necesarias con los procedimientos de conformidad y marcado específico de equipos ATEX.

CONOCIMIENTOS Organismos notificados. Conformidad de equipos. Examen CE de tipo. Garantía de calidad de producción. Verificación de productos. Conformidad con el tipo. Garantía de la calidad del producto. Control interno de la producción. Verificación por unidad. Control en la fase de producción. Documentos de conformidad. Marcado CE de equipos. Marcas complementarias.

Procedimientos de Conformidad y Marcado de Equipos 2

ORGANISMOS NOTIFICADOS Para someter un producto a un proceso de acreditación, se requiere la presencia de un organismo notificado. Su intervención es necesaria para expedir certificados de examen CE de tipo, y para la inspección y verificación de aparatos y componentes antes de que puedan ponerse en el mercado o en servicio y para evaluar los sistemas de garantía de calidad del fabricante en fase de producción. Existen varios organismos en Europa, y en España el único que existe es el Laboratorio Oficial Madariaga (LOM), cuya página web es http://www.lomp.upm.es.

Funciones

Examinar la documentación técnica. Comprobar que el tipo ha sido fabricado y diseñado de acuerdo a dicha documentación técnica. Realizar controles para verificar que las soluciones adoptadas garantizan el cumplimiento de los requisitos de seguridad y que las normas que el fabricante dice haber aplicado, lo ha hecho realmente. Expedir al solicitante un certificado de Examen CE de tipo, en el caso de que se cumplan las disposiciones de la Directiva, que incluya: Nombre y dirección del fabricante. Conclusiones del control. Datos necesarios para identificar el tipo aprobado. Explicar detalladamente, la decisión en el caso de que no se expida el certificado. El fabricante siempre podrá acudir a un procedimiento de recurso.

Elección de un Organism o Notificado

El organismo notificado para la acreditación de un aparato, lo elige el fabricante entre todos los que existen en la Comunidad Europea. Los Estados miembros de la UE, son los que tienen la obligación de garantizar que los organismos notificados conservan de manera permanente la competencia técnica que se les exige, por medio de la Directiva 94/9/CE y que mantienen las autoridades encargadas de la notificación debidamente informadas acerca de la realización de las tareas que les han sido encomendadas.


Competencias Para Organismos Notificados

Disponibilidad de personal y equipamientos. Independencia e imparcialidad respecto a las personas relacionadas directa o indirectamente con el producto. Competencia técnica del personal en relación con los productos y con el procedimiento de evaluación de la conformidad en cuestión. Mantenimiento de la confidencialidad e integridad profesional. Suscripción de un seguro de responsabilidad civil, a menos que esta responsabilidad esté cubierta por el Estado con arreglo a la legislación nacional.

Evaluación del Organismo

La evaluación del organismo que desea obtener la notificación, determina si el organismo cumple los requisitos. En el caso de que un organismo desee convertirse en organismo notificado podrá acudir a la serie de normas EN 45000, si bien esto no constituye un requisito. Esta serie de normativa cubre diferentes tipos de organismos de evaluación de la conformidad tales como entidades de certificación, laboratorios de ensayos, organismos de inspección u organismos de acreditación.

Normativa Concerniente a Organismo s Notificados

Criterios

Entidades de Certificación

Laboratorios de Ensayos

Organismos de Inspección

Organismos de Acreditación

EN 45010

EN 45002

EN 45010

Acreditación y Evaluación

EN 45010

EN 45003 EN 4002

EN 45010

EN 45003 EN 45001

EN 45004

Operativos

EN 45011 EN 45012 EN 45013


CONFORMIDAD DE EQUIPOS Los procedimientos para la evaluación de la conformidad de equipos que conducen al marcado CE, dependen de la categoría a la que pertenecen. Para los sistemas de protección con función autónoma, la conformidad se establecerá de la misma forma que el grupo de aparatos I y II, categoría M2 y 2 o bien por el procedimiento de verificación CE por unidad. Además de los procedimientos siguientes para la fijación del marcado CE, el fabricante podrá optar por seguir también el procedimiento de verificación CE por unidad.

Gru po

I y II

Catego ría

Fijación Marcad o CE

M1 y1

Examen CE de tipo en combinación, según su elección, con el procedimiento de garantía de calidad de la producción o el de verificación de los productos.

I y II

M2 y 2

II

3

Se distinguen dos modalidades: Motores de combustión interna y aparatos eléctricos: − Examen CE de tipo en combinación, con el procedimiento de garantía de calidad de la producción o el de verificación del producto. Otros aparatos: − Procedimiento relativo al control interno de la fabricación, que debe ser comunicado mediante un expediente a un organismo notificado. Procedimiento de control interno de la fabricación.


EXAMEN CE DE TIPO El examen CE de tipo lo realiza un organismo notificado, que comprueba y certifica que un ejemplar representativo, cumple los requisitos esenciales de seguridad definidos en el Anexo II del Real Decreto 400/1996, de 1 de marzo. El fabricante debe poner a disposición del organismo notificado un producto representativo de la producción considerada, al que se conoce como tipo. Una vez verificada la conformidad, el fabricante debe conservar una copia del examen CE de tipo y de sus complementos junto con la documentación técnica durante un plazo de, por lo menos, diez años a partir de la última fecha de fabricación del aparato. Cualquier modificación que deba recibir una nueva aprobación, debe ser comunicada al organismo notificado. Dicha aprobación se expedirá como complemento al certificado original de examen CE de tipo y no precisa un inicio del proceso de verificación de la conformidad. El fabricante debe justificar las medidas tomadas en el diseño y la fabricación de los equipos mediante:

Especificaciones técnicas elaboradas por un organismo europeo de normalización (CEN, CENELEC o ETSI), Normas Armonizadas publicadas en el DOCE, que otorgan presunción de la conformidad de los requisitos esenciales de seguridad, dispuestos en las directivas aplicables en cada caso.

Otros Documentos

Normas europeas y nacionales existentes, junto con otras normas y especificaciones técnicas que se consideren importantes o útiles para la correcta aplicación de los requisitos esenciales pertinentes, además de controles adicionales que acrediten el cumplimiento de otros requisitos.

Contenido d el Examen CE de Tipo

La solicitud para someter un producto al examen CE de tipo debe incluir: Nombre y dirección del fabricante, y si la solicitud la presenta un representante autorizado, también el nombre y dirección de este último. Declaración escrita en la que se especifique que la misma solicitud no se ha presentado a ningún otro organismo notificado. Documentación técnica: − Descripción general del tipo.


− − − −

Planos de diseño y de fabricación y esquemas de los componentes, subconjuntos, circuitos, etc. Lista de normas, tanto si se han aplicado total como parcialmente, o una descripción de las soluciones adoptadas para cumplir los requisitos esenciales, cuando no se hayan aplicado. Resultados de los cálculos de diseño realizados y de los exámenes realizados. Informes sobre las pruebas realizadas.


GARANTÍA DE CALIDAD DE PRODUCCIÓN El procedimiento de calidad de producción complementa al examen CE de tipo, para aparatos de los grupos I y II y categorías M1 y 1, por el cual el fabricante garantiza y declara que los productos son conformes al tipo descrito en el certificado de examen CE de tipo y cumplen los requisitos de la Directiva que les son aplicables. El fabricante colocará el marcado CE en cada aparato, que irá acompañado del número del organismo notificado responsable de la supervisión, y hará una declaración escrita de conformidad.

Sistema d e Calidad

El fabricante implanta un sistema de calidad de producción, llevando a cabo las inspecciones y pruebas necesarias de los productos acabados, sujetos a supervisión. Además, se tiene que comprometer a cumplir las obligaciones derivadas del mismo y a mantenerlo de forma que siga siendo eficaz. Cuando el sistema se ajusta a una norma armonizada, se supone el cumplimiento de los requisitos del sistema de calidad. Para la verificación de la conformidad del producto el fabricante debe solicitar ante un organismo notificado, la evaluación de su sistema. En caso de que haya una modificación, el organismo modificado debe evaluar estas modificaciones propuestas y decidir si el sistema de calidad sigue cumpliendo los requisitos o si es necesaria una nueva evaluación, notificando su decisión.

Contenido de la Solicitud

Información pertinente según la categoría del producto. Documentación relativa al sistema de calidad. Documentación técnica del tipo aprobada. Copia del certificado de examen CE de tipo.

Requisitos d el Sistema

El sistema de calidad deberá garantizar que los productos son conformes al tipo descrito en el certificado de examen CE de tipo y que cumplen los requisitos de seguridad aplicables. Todos los elementos, requisitos y disposiciones adoptados por el fabricante deberán figurar de forma ordenada en procedimientos e instrucciones escritas.


La documentación relativa al sistema de calidad deberá permitir una interpretación uniforme de los programas, planos, manuales y expediente de calidad.

As pectos Prin cipales Incluidos en el Sistema de Calidad

Objetivos de calidad, organigrama, responsabilidades y competencias del personal de gestión, en lo que se refiere a la calidad de los aparatos. Procedimientos de fabricación, control de calidad, técnicas de garantía de la calidad y actividades sistemáticas que se llevarán a cabo, como parte del sistema de calidad. Pruebas y frecuencia que se llevarán a cabo, antes, durante y después de la fabricación. Expedientes de calidad: informes de inspección, datos de pruebas y de calibración, informes sobre la cualificación del personal afectado, etc. Medios para vigilar la calidad requerida de los productos y el funcionamiento eficaz del sistema.

Supervisión del Sistema

La supervisión del sistema consiste en asegurar que el fabricante cumple las obligaciones que le impone el sistema de calidad aprobado. Para ello, el fabricante proporcionará la información necesaria para que se realicen las inspecciones pertinentes, y mantendrá al menos durante diez años a partir de la última fecha de fabricación del producto, la documentación. Estas actuaciones incluyen auditorías periódicas por parte de un organismo notificado. Además, el organismo notificado podrá efectuar visitas de improviso con objeto de comprobar, el buen funcionamiento del sistema de calidad. Después de cada auditoría, el organismo notificado facilitará un examen de auditoría al fabricante. Cada organismo debe comunicar a los demás organismos notificados la información pertinente de las aprobaciones de sistemas de calidad expedidas y retiradas.

Docu mentación Custo diada por el Fabricante

Documentación referida al sistema de calidad. Adaptaciones al sistema de calidad. Notificaciones de las decisiones que el organismo notificado toma sobre las sucesivas adaptaciones del sistema de calidad incluyendo las conclusiones del control y la decisión de evaluación motivada, los informes de auditoria y de las visitas por sorpresa que el organismo notificado pudiera realizar.


VERIFICACIÓN DE PRODUCTOS El fabricante garantiza que los aparatos o sistemas de protección son conformes con el certificado de examen CE de tipo y cumplen los requisitos correspondientes a la Directiva. Este módulo es complementario al examen CE de tipo, y una vez superado, el fabricante podrá proceder al marcado CE de cada equipo y redactar la declaración de conformidad. El organismo notificado examinará el equipo y realizará las pruebas adecuadas, para posteriormente estampar su número de identificación en el aparato o sistema de protección aprobado, expidiendo un certificado de conformidad en base a las pruebas efectuadas.

Docu mentación Presentada por el Fabric ante

Descripción general del tipo. Planos de diseño y de fabricación, así como esquemas de los componentes, subconjuntos, circuitos, etc. Descripciones y explicaciones necesarias para la compresión de dichos planos y esquemas y del funcionamiento del aparato o sistema de protección. Lista de las normas aplicadas y una descripción de las soluciones adoptadas para satisfacer los requisitos esenciales, cuando no se haya aplicado normativa reconocida. Resultados de los cálculos de diseño realizados, de los exámenes efectuados, etc. Informes de las pruebas.


CONFORMIDAD CON EL TIPO Este procedimiento es complementario al examen CE de tipo. El fabricante o su representante establecido en la Comunidad garantiza y declara la conformidad de los equipos con los requisitos establecidos en la Directiva. Con el examen CE de tipo y el módulo de conformidad con el tipo se pueden proceder al marcado CE de cada aparato y hacer la declaración escrita de conformidad. El fabricante debe tomar todas las medidas necesarias para que el proceso de fabricación asegure la conformidad de los productos fabricados con el tipo descrito en el certificado de examen CE de tipo. Se deberá conservar una copia de la declaración de conformidad durante un plazo mínimo de diez años a partir de la última fecha de fabricación del aparato. Un organismo notificado supervisará la realización de pruebas, y pondrá su número de identificación en cada aparato.


GARANTÍA DE LA CALIDAD DE PRODUCTO El módulo de garantía de calidad del producto también es complementario al examen CE de tipo, para los aparatos de las categorías M2 y 2.

Obligaciones Para el Fabricante

Implantar un sistema de calidad aprobado para la inspección final del aparato y las pruebas. Hacer una declaración escrita de conformidad asegurando que los aparatos son conformes con el tipo del examen CE de tipo. Marcado CE en todos los aparatos, acompañado del número de identificación del organismo notificado responsable de la supervisión del cumplimiento del sistema de calidad aprobado.

Sistema d e Calidad

El fabricante que desee atenerse a este módulo de verificación de la conformidad debe presentar, una solicitud de evaluación del sistema de calidad ante el organismo notificado de su elección, con el mismo contenido que en el módulo de garantía de calidad de producción. Los requisitos en cuanto a la documentación, evaluación y supervisión del sistema de calidad son los mismos que los que se definen en el módulo de garantía de calidad de producción.


CONTROL INTERNO DE LA PRODUCCIÓN El control interno de la producción es el procedimiento por el cual se cumplen los requisitos de seguridad de la Directiva 94/9/CE que le son aplicables y permiten al fabricante comercializar su producto ATEX en toda la Comunidad Europea. El fabricante colocará en cada aparato el correspondiente marcado CE, y redactará la declaración escrita de conformidad correspondiente. Además elaborará la documentación técnica que deberá permitir la evaluación de la conformidad del aparato con los requisitos correspondientes de la Directiva. Esta documentación debe ser conservada para fines de inspección, durante un plazo mínimo de diez años a partir de la última fecha de fabricación del aparato. En el caso de que el fabricante o su representante no estén establecidos en la Comunidad, la obligación de conservar disponible la documentación técnica corresponderá a la persona responsable de la comercialización del aparato en el mercado comunitario. Junto con la documentación técnica, el fabricante debe conservar una copia de la declaración de conformidad.

Do cu m ent os Té cn ic os

Descripción general de los aparatos. Planos de diseño y fabricación, esquemas de los componentes, subconjuntos, circuitos, etc. Descripciones y explicaciones necesarias. Lista de las normas aplicadas y descripción de las soluciones adoptadas para satisfacer los aspectos de seguridad de las Directivas cuando no se hayan aplicado las normas. Resultados de los cálculos de diseño realizados, de los controles efectuados, etc. Informes de las pruebas.


VERIFICACIÓN POR UNIDAD Cualquier aparato de los grupos I y II, puede atenerse a este procedimiento además de los correspondientes. El fabricante garantiza y declara que los aparatos o sistemas de protección cumplen los requisitos de Directiva que les son aplicables. Para acreditar ésto, un organismo notificado deberá examinar el aparato o sistema de protección y realizar las pruebas oportunas, para posteriormente estampar su número de identificación en el aparato o sistema de protección aprobado y expedir un certificado de conformidad relativo a las pruebas efectuadas. Una vez superado este módulo el fabricante, o su representante en la Comunidad, procederá al marcado CE de cada aparato y hará una declaración de conformidad.

Docu mentación a Presentar al Organismo Notific ado

Descripción general del tipo. Planos de diseño y de fabricación, así como esquemas de los componentes, subconjuntos, circuitos, etc. Descripciones y explicaciones necesarias para la compresión de dichos planos y esquemas del funcionamiento del aparato o sistema de protección. Listas de normas aplicadas total o parcialmente, y una descripción de las soluciones adoptadas para satisfacer los requisitos esenciales, cuando no se hayan aplicado las normas. Resultados de los cálculos de diseño realizados, de los exámenes efectuados, etc. Informes de las pruebas.


CONTROL EN LA FASE DE PRODUCCIÓN Los procedimientos de conformidad anteriormente descritos, que incluyen un examen CE de tipo, también obligan al fabricante a emplear un sistema de calidad evaluado y aprobado por un organismo notificado. Dicho sistema se empleará para la garantía de calidad de la producción o la garantía de calidad del producto. Cuando el sistema de calidad se ajuste a una norma armonizada, el organismo notificado dará por supuesta la conformidad con los requisitos que impone la Directiva. Otra posibilidad, en función de la vía de cumplimiento que elija el fabricante, es que el organismo notificado supervise la fabricación, que es lo que se hace en los procedimientos de evaluación de la conformidad que no incluyen el examen CE de tipo.

Supervisión d e la Fabricación

Procedimiento

Característica

Verificación de Productos

El organismo notificado examinará y verificará todos los productos para comprobar que el equipo es conforme con los requisitos establecidos en la Directiva 94/9/CE y a continuación elaborará un certificado de conformidad.

El organismo notificado es el responsable de que todos los aparatos fabricados se sometan a las pruebas Conform idad con el Tipo referentes a los aspectos técnicos de la protección contra las explosiones. El organismo notificado examinará el equipo y realizará las pruebas definidas en las normas armonizadas, en las normas europeas, internacionales o nacionales, o bien, Verificación por Unidad realizará pruebas equivalentes para verificar su conformidad con los requisitos aplicables de la Directiva, y posteriormente elaborará un certificado de conformidad.


DOCUMENTOS DE CONFORMIDAD Una vez verificada la conformidad mediante el procedimiento elegido por el fabricante según la clasificación del aparato, se expiden una serie documentos por parte del fabricante y del organismo notificado.

Fabricante

Declaración CE de conformidad: − Responsabilidad de colocar el marcado CE y de redactar una Declaración CE de conformidad, que conservará durante un periodo de al menos diez años desde la última fecha de fabricación del aparato. − Esta responsabilidad recaerá sobre la persona que pone el producto en el mercado de la UE, en caso de que ni el fabricante ni su representante autorizado estén establecidos en la Unión. Certificado escrito de conformidad para componentes: − Los componentes no llevan marcado CE pero sí deben ir acompañados de este certificado. − Debe indicar el cumplimiento de las disposiciones de la Directiva y las condiciones de incorporación a un aparato o sistema de protección con las que se garantiza el cumplimiento de dichos requisitos. − Acompaña a la información que se facilita con cada producto individual o con cada lote de productos idénticos.

Organismo Notificado

Además del certificado de examen CE de tipo, puede expedir otros documentos como parte de los procedimientos de evaluación de la conformidad: Notificaciones de aseguramiento de la calidad. Notificación de conformidad con el tipo. Certificados de verificación de productos. Certificados de verificación por unidad. Certificado de conformidad.


MARCADO CE DE EQUIPOS El fabricante utiliza la marca CE para declarar que, a su juicio, el producto ha sido fabricado conforme a las disposiciones y requisitos aplicables en la Directiva, y además, que ha sido objeto de los procedimientos adecuados de evaluación de la conformidad. Los componentes, no llevan marca CE, y deben entregarse junto con un certificado escrito que declare su conformidad, indicando sus características y condiciones de incorporación a un aparato o sistema de protección. Dicho certificado va acompañado de la definición de componentes, que, por ser elementos estructurales, no poseen función autónoma. La marca CE es obligatoria y tiene que colocarse antes de que el equipo se ponga en el mercado o en servicio, es decir durante la fase de control de la producción. Se fijará en un lugar destacado de modo que sea visible, legible e indeleble y deberá tener una altura mínima de 5 mm. Este requisito de dimensiones puede no cumplirse en el caso de productos de pequeñas dimensiones. La marca CE sólo irá seguida del número de identificación del organismo notificado si éste interviene en la fase de control de producción. En el caso de los componentes, tan solo es preciso colocar el número de identificación del organismo notificado. Cuando en un producto se incorpora un aparato que ya se ha puesto en el marcado, el aparato integrado debe llevar la marca CE y, si el organismo participa en la fase de control de la producción, el número de identificación del organismo notificado. En función del procedimiento de evaluación de la conformidad que se aplique, un organismo notificado puede intervenir en la fase de diseño, en la fase de producción o en ambas.


Intervención del Organism o Notificado

Fase Producción

Diseño

Procedimiento Examen CE de tipo. Garantía de calidad de producción. Verificación de productos. Conformidad con el tipo. Garantía de calidad del producto. Verificación por unidad.

Marcado

El marcado mínimo que deben llevar todos los productos para el uso en ambientes explosivos son: Nombre y dirección del fabricante. Marcado CE. Designación de la serie o del tipo. Número de serie, si existe. Año de fabricación. Marcado específico

seguido del símbolo del grupo y la categoría.


MARCAS COMPLEMENTARIAS Los productos ATEX exigen un marcado específico que garantiza que el producto ha sido concebido para su uso en unas determinadas condiciones de riesgo de aparición de atmósfera explosivas. Todos los aparatos, sistemas de protección y componentes deben presentar la marca específica de protección contra las explosiones, que consiste en las letras ε x dentro de un hexágono. Esta marca ya se conocía en las antiguas directivas de “atmósferas explosivas” (Directivas 76/117/CEE y 79/196/CEE del Consejo).

Marca x

La marca es una marca específica para los equipos de protección de explosiones. Se utiliza para demostrar que los equipos, los sistemas de protección o los componentes cumplen con los requerimientos de las normas europeas que están armonizadas con la Directiva 94/9/CE. Esta marca va seguida en los aparatos del símbolo del grupo de aparatos y de la categoría. La categoría va indicada entre paréntesis para el caso de los dispositivos de seguridad control y reglaje no destinados propiamente a estar dentro de la atmósfera potencialmente explosiva pero si son necesarios o contribuyen ara el funcionamiento seguro en relación con los riesgos de explosión. Para el caso de dispositivos del grupo II, tras la categoría deben figurar de las letras: “G”: atmósferas explosivas debidas a gases, vapores o nieblas. “D”: atmósferas explosivas debidas a la presencia de polvo.

E j em p l o s d e M a r c ad o s

Algunos ejemplos de marcados específicos para equipos utilizados en atmósferas explosivas son: I M 2 : Productos mineros, Grupo I, Categoría M2. II 1 G: Productos no mineros, Grupo II, Categoría 1 para uso en atmósferas de gas/vapor/niebla. II 1 D: Productos no mineros, Grupo II, Categoría 1 para uso en atmósferas de polvo. Sistema de protección.


II (1) G D: Dispositivo según el apartado 2 del artículo 1 de la Directiva 94/9/CE, situado fuera del emplazamiento peligroso, con circuitos de seguridad intrínseca de la categoría “Ex ia”. Se puede conectar, por ejemplo, a aparatos de la categoría 1. II 1/2 G: Aparato instalado en el límite entre diferentes zonas. Por ejemplo, cuando es conforme parcialmente con las categorías 1 y 2.

M a rc a d o s A d i c i o n a l es

Con el fin de asegurar la seguridad de los aparatos para su uso en atmósferas explosivas, se establece la posibilidad de marcados adicionales. Existen una serie de marcados adicionales según el tipo de productos y la protección del material.


Ejemplos de Marcados Adicion ales

Se establecen según la Norma UNE 500014:1995: Material eléctrico para atmósfera explosiva: Normas generales. Temperatura Superficial Máxima: − Grupo I: marca sobre el quipo de la temperatura superficial máxima real o bien el símbolo “X”. − Grupo II: por la sensibilidad de la sustancia a la iniciación de la explosión por contacto con una superficie caliente se puede hacer una clasificación por clases térmicas en función de la temperatura superficial máxima. Temperatura Ambiente:

Productos Eléctricos

Equipos no Eléctricos

Esta característica figura en el marcado, siempre que éste se realice según normas UNE 50014. Marcado IP: − Índice de protección de envolventes, regulado por la norma UNE-EN 60529. − Se identifica mediante las siglas IP seguidas de dos cifras, que pueden ser sustituidas por la letra "X" cuando no se precisa disponer de información especial de alguna de ellas. Opcionalmente, las cifras pueden ir seguidas de una o dos letras que proporcionan información adicional. Marcado IK: − Sistema de codificación para indicar el grado de protección proporcionado por una envolvente contra los impactos mecánicos nocivos. − Se identifica mediante las siglas IK seguidas de una cifra de dos dígitos, representativa de la resistencia a una determinada energía de impacto que una envolvente puede soportar sin sufrir deformaciones peligrosas. Similar al de productos eléctricos. Se prescinde únicamente del marcado EEx, propio de los productos que cumplen la serie UNE 50014, del marcado IK e IP y de la temperatura ambiente, que es sólo para productos eléctricos y se consignan otros modos de protección diferentes.




Procedimientos de Conformidad y Marcado de Equipo  ECA,



Clasif icación d de Á Ár eas de R Riesgo e en Z Zonas


CLASIFICACIÓN DE ÁREAS DE RIESGO EN ZONAS El propósito de la clasificación en zonas de los distintos emplazamientos donde pueden aparecer atmósferas explosivas es facilitar la correcta selección e instalación de aparatos eléctricos y no eléctricos que se utilizan en dichas zonas con modos de protección adecuados.

OBJETIVOS Adquirir las competencias relacionadas con la clasificación de áreas en zonas así como la composición del contenido ATEX.

CONOCIMIENTOS Fundamentos de la clasificación de áreas. Fuentes de escape. Fuentes de escape de polvos y de gases. Tipos de zonas. Señalización de Zonas con Riesgo ATEX.

Clasificación de Áreas de Riesgo en Zonas 2

FUNDAMENTOS DE LA CLASIFICACIÓN DE ÁREAS El fundamento de la clasificación de zonas es establecer unos niveles de probabilidad de generación y existencia a lo largo del tiempo de atmósferas explosivas. Se consideran áreas de riesgo aquéllas en las que pueden formarse atmósferas explosivas en cantidades tales que resulte necesaria la adopción de precauciones especiales para proteger la seguridad de los trabajadores afectados. En cada área de la instalación, la probabilidad de explosión es el producto obtenido al multiplicar la probabilidad de aparición de una atmósfera potencialmente inflamable por la probabilidad de aparición de una fuente de ignición.

P explosión = P ATEX x P fuente de ignición Evitando o minimizando los dos factores se puede conseguir reducir a valores aceptables la probabilidad de explosión. Por eso, un primer principio de seguridad en el diseño de instalaciones debe ser la no introducción de ningún aparato que pueda constituir una fuente de ignición en un emplazamiento peligroso, si no es absolutamente imprescindible. La metodología a seguir para la clasificación de zonas de riesgo según la norma UNE-EN 6007910 es:


FUENTES DE ESCAPE En el interior de una instalación, cualquier equipo que contenga una sustancia inflamable deberá considerarse como una fuente potencial de escape.

, vap or o líqu id o “Pun to o lugar desd e el cu al se puede escapar a la atmósfera gas de tal forma que se pueda form ar una atmósfera de gas explosiva”. inflamables UNE-EN 60079-10:1996

Si un equipo no contiene sustancias inflamables no origina a su alrededor zona alguna. Lo mismo se aplica si en un recipiente la sustancia inflamable no se puede fugar a la atmósfera: la pared de un depósito no se considera fuente de escape. Es conveniente resaltar que las partes de los sistemas cerrados de proceso que se abren se deben considerar como fuentes de escape.

Elementos que No Con siderados Fuentes de Escape

Tuberías soldadas y los contenedores soldados cuidadosamente. Tuberías, conductos y circuitos de conexión sin juntas. Tanques a presión. Uniones de tuberías y contenedores construidos según norma específ icas. Contenedores de sustancias inflamables con tapaderas cerradas cuidadosamente o con emisiones irrelevantes. Prensaestopas de válvulas y juntas embridadas. Doble estanqueidad aplicada sobre ejes rotatorios o translacionales.

Grado de Escape

Es necesario determinar el grado de escape, estableciendo la probabilidad de frecuencia y duración del escape.


Factores Factores q ue Influyen en el Grado d e Escape

Tipo de zona del emplazamiento adyacente. Frecuencia y duración de los períodos que están abiertas. Eficacia de los sellados y juntas. Diferencia de presión entre los emplazamientos de ambos lados.

Existen tres grados básicos de escape, que se clasifican en orden decreciente en cuanto a la probabilidad de que la atmósfera explosiva esté presente.

Clasificación de las Fuentes de Escape

Grado de Escape Continuo

Escape que se produce de forma continua o presumiblemente durante largos períodos o durante cortos períodos pero muy frecuentes. Son emisiones previstas durante el funcionamiento normal. Ejemplos: Ejemplos: La superficie de un líquido inflamable en un depósito abierto a la atmósfera o de techo fijo sin gas inerte, separadores aceite-agua, venteos libres a la atmósfera, etc.

Grado de Escape Primario

Escape que se produce presumiblemente de forma periódica u ocasionalmente durante el funcionamiento normal. Ejemplos: Ejemplos: Sellos de bombas, compresores y válvulas donde se prevé fugas en condiciones normales, drenajes en recipientes que contienen líquidos inflamables, tomas de muestra de tanques, reactores de sustancias inflamables, etc.

Grado de Escape Secundario

Escape que no se prevé en funcionamiento normal y si se produce es probable que ocurra infrecuentemente y en periodos de corta duración. Ejemplos: Ejemplos: Bridas, uniones, sellos y otros accesorios donde no se esperan fugas en condiciones normales.

Tipos de aberturas

Las aberturas que ponen en comunicación distintos emplazamientos deben considerarse como fuentes de escape.

Clasificación de Áreas de Riesgo Riesgo en Zonas 5

Tipo A

Abertura Aberturass que no cumplen cumplen las caracte característi rísticas cas de los tipos tipos B, C y D. Por ejemplo, tuberías y conductos abiertos a través de paredes, techos y suelos, orificios fijos de ventilación.

Tipo B

Abertura Aberturass que están están normalme normalmente nte cerradas cerradas,, por ejemplo, ejemplo, con cierre automático, raramente abiertas y con cierre forzado.

Tipo C

Abertu Aberturas ras del tipo B que además además tengan tengan un sistema sistema de cierre cierre tipo junta.

Tipo D

Abertura Aberturass del tipo C que sólo se abren abren con medios medios especial especiales es o en caso de emergencia. Son herméticas o pueden ser una combinación de una abertura de tipo C en el lado del emplazamiento peligroso con una abertura de tipo B en serie.

Variación Varia ción del Grado d e Escape

El grado de escape varía en función del tipo de aberturas.

Grado de Escap e Según Según el Tipo de la Ab ertura

Zona al otro Lado de la Abertura

Zona 0

Zona 1

Zona 2

Tipo de Abertura

Grado de Escape de la Abertura

A

Continu Continuo o

B

Continuo/ Continuo/ Primario

C D

Secundario Sin escape

A B

Primario Primario Primario / Secundario

C D

Secundario / Sin escape Sin escape

A B

Secundar Secundario io Secundario / Sin escape

C D

Sin escape Sin escape


FUENTES DE ESCAPE DE POLVOS Y DE GASES A continua continuación ción se se incluyen incluyen una serie serie de ejemplos ejemplos de fuentes fuentes de escape escape agrupadas agrupadas según según el grado grado de escape que producen.

Ejemplo Ejemplo s de Fuentes de Escape de Polvos

Escape de Grado Continuo

Interior de equipos de proceso como molinos y mezcladoras. Interior de equipos en los cuales se introduce o forma polvo, como silos o tolvas. tolv as.

Escape de Grado Primario

Interior de algunos equipos de proceso. Alrededo Alrededores res de de una una boca boca de llenado. llenado. Área situada en las proximida proximidades des de un punto de ensacad ensacado o abierto.

Escape de Grado Secundario

Puertas de inspección que deben ser abiertas de forma ocasional y durante un corto período de tiempo. Salas de manipulación de polvo donde hay depósitos de polvo presentes. Venteos que permanecen normalmente cerrados. cer rados. Dentro del funcionamiento normal se pueden incluir los escapes menores de polvo.

Ejemp Ejemp los d e Fuentes Fuentes d e Escape de Gases

Escape de Grado Continuo

Superficie de un líquido inflamable en un tanque de techo fijo con un venteo permanente en la atmósfera. Superficie de un líquido inflamable que está abierto a la atmósfera continuamente o por largos períodos.

Escape de Grado Primario

Sellos de bombas, compresores y válvulas si se espera que en funcionamiento normal fuguen sustancias inflamables. Puntos de drenaje de agua de recipientes que contengan líquidos inflamables, que puedan desprender sustancias inflamables a la atmósfera cuando drenen en funcionamiento normal. Válvulas de seguridad, venteos y otras aberturas de donde se espere que puedan escapar sustancias inflamables durante el funcionamiento funcionamiento normal.


Escape de Grado Secundario

Sellos de bombas, compresores y válvulas en las que no se espera que se desprendan sustancias inflamables en funcionamiento funcionamiento normal. Bridas, uniones y accesorios de tuberías donde no se esperan escapes de sustancias inflamables en funcionamiento funcionamiento normal. Tomas de muestra en las que no se espera que se produzcan escapes de sustancias inflamables en funcionamiento funcionamiento normal. Válvulas de seguridad, venteos y otras aberturas donde no se espera que se fuguen sustancias inflamable durante el funcionamiento funcionamiento normal.


TIPOS DE ZONAS Las áreas o emplazamientos peligrosos, que son susceptibles de presentar este riesgo se clasifican en zonas.

Clasificación en Zon as

La clasificación en zonas se basa en la probabilidad de presencia de atmósfera explosiva como consecuencia de un escape.

Tipos d e Zon as para Gases

Zona no Clasificada Zona 0

Área en la cual el gas inflamable no debe estar presente en una cantidad suficiente que permita la formación de mezclas explosivas significativas ni capas de polvos combustibles. Emplazamiento en el que la atmósfera de gas explosiva está presente de modo permanente, o por un espacio de tiempo prolongado, o frecuentemente.

Zona 1

Emplazamiento en el que cabe contar, en condiciones normales de funcionamiento, con la formación ocasional de una atmósfera de gas explosiva.

Zona 2

Emplazamiento en el que no cabe contar, en condiciones normales de funcionamiento, con la formación de atmósfera explosiva de gas, o en el que en caso de formarse, dicha atmósfera sólo subsiste por espacios de tiempo muy breves.


Tipos de Zonas para Polvos

Zona no Clasificada

Área en la cual el polvo combustible no debe estar presente en una cantidad suficiente que permita la formación de mezclas explosivas significativas ni capas de polvo combustibles

Zona 20

Área de trabajo en la que una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en aire está presente de forma permanente, o por un período de tiempo prolongado, o con frecuencia.

Zona 21

Área de trabajo en la que es probable la formación ocasional, en condiciones normales de funcionamiento, de una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en aire.

Zona 22

Área de trabajo en la que no es probable, en condiciones normales de funcionamiento, la formación de una atmósfera explosiva en forma de una nube de polvo combustible en el aire o en la que, en caso de formarse, dicha atmósfera explosiva sólo permanece durante un breve período de tiempo.


Relación Entre el Tipo d e Atm ósfera y las Zon as

La probabilidad de formación y presencia de atmósfera explosiva con la clasificación de zonas, se puede relacionar:

Zona Frecuencia y Dur ación de la Atmósfera

Permanente o Presente Frecuentemente Probable de Forma Ocasional Improbable y por Poco Tiempo No cabe Esperar su Formación

GAS

POLVO

0

20

1

21

2 Zona sin riesgo

22 Zona sin riesgo

Relación Entre el Tipo d e Zona y la Fuente de Escape

El elemento básico para establecer los tipos de zonas peligrosas, es la identificación de las fuentes de escape y la determinación de su grado. Después de esto, se debe determinar la cuantía del mismo y otros factores importantes, como la ventilación, que puedan influir en el tipo y extensión de la zona. Para establecer un criterio de cuantificación de la duración o la proporción del tiempo de funcionamiento en el que se está produciendo la fuente de escape, deben analizarse los escapes esperables en un tiempo relativamente largo, como por ejemplo un año, y sumar las duraciones de los eventos individuales. Se definen los tres tipos de zonas relacionándolos directamente con el grado de escape.

Zona Grado d e Escape

Probabilidad de Atmósfera Explosiva en 365 Días

Duración Glob al (Horas/ Añ o)

Gas

Polvo

Continuo

0

20

P>10 -1

>1000

Primario

1

21

10-1=P>10-3

10-1000

Secundario

2

22

10-3=P>10-5

0.1-10


Equipo s Según el Tipo de Zona

En zonas no clasificadas podrán emplearse equipos convencionales, cuando la probabilidad de atmósfera explosiva sea alta, sólo podrán entrar equipos con muy baja probabilidad de ser fuente de ignición. El objetivo es conseguir que el producto de la probabilidad de formación de atmósfera explosiva por la probabilidad de activación de una fuente de ignición se mantenga por debajo de 10 -12. La forma que tiene el instalador o proyectista de conseguir ese objetivo viene establecido por la definición de las categorías de equipos que establece el RD 400/1996 que permite casar los requisitos de los equipos con la probabilidad de explosión establecida en la clasificación zonal. La siguiente tabla proporciona la forma inequívoca de establecer el nivel de exigencia aplicable a todos los equipos, eléctricos y no eléctricos, que se instalen en zonas clasificadas:


Equipos

Nivel de Protección

Instalación

Categoría

Existencia de Atmósfera Explosiva

Zona

Muy alto

1

Áreas de Trabajo con Atmósfera Explosiva Persistente

0 ó 20

Alto

2

Probable de Forma Ocasional

1 ó 21

Normal

3

No es Probable o poco Duradera

2 ó 22


SEÑALIZACIÓN DE LAS ZONAS CON RIESGO ATEX En el Real Decreto 485/1997, de 14 de abril, se establecen las disposiciones mínimas para la señalización de seguridad y salud en el trabajo. Además, en el Anexo III del Real Decreto 681/2003, de 12 de junio, se definen las características especiales de señalización para las zonas con riesgo de formación de ATEX. Dichas zonas deben señalizarse en una zona visible, mediante una señal de las siguientes características: Forma triangular. Letras negras EX sobre fondo amarillo, bordes negros, el amarillo deberá cubrir como mínimo el 50% de la superficie de la señal.


NOTAS



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Clasificación de Áreas de Riesgo en Zonas  ECA,



Análisis d de E Escapes par a G Gases y y V Vapor es


ANÁLISIS DE ESCAPES PARA GASES Y VAPORES La clasificación por zonas es la base fundamental de las labores preventivas a desarrollar en los lugares de trabajo donde puedan presentarse atmósferas explosivas. Es este sin duda el aspecto más importante y de mayor aplicación práctica de lo visto hasta el momento.

OBJETIVOS Adquirir Adquirir las competen competencias cias necesari necesarias as relacion relacionadas adas con los aspectos aspectos más important importantes es de la caracterización de escapes. esc apes.

CONOCIMIENTOS Clasificación por zonas para gases y vapores. vapores . Caracterización Caracterización del escape. escap e. Dimensiones de los orificios de escape. Tasa de escape. Cantidades mínimas. Punto de destello. Factores que influyen en la tasa de escape. Acciones Acciones para impedir impedir la expansión expansión de atmósfe atmósferas ras explosiv explosivas. as.

Análisis de Escapes para Gases y Vapores 2

CLASIFICACIÓN POR ZONAS PARA GASES Y VAPORES La Norma UNE-EN 60079-10: Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 10: Clasificación de emplazamientos peligrosos, define una serie de pasos para la clasificación de zonas donde los riesgos son debidos a la presencia de gas o vapor inflamables.

Pautas a Seguir para la Clasificación d e Zonas

Identificación de emplazamientos. Identificación de sustancias inflamables. Identificación de fuentes de escape. Grados de escape: se establece la frecuencia y duración de emisión de sustancias inflamables. Análisis de las influencias de todos los escapes: se analizan las influencias de todos los escapes sobre la clasificación. Cálculo de la tasa de escape: se estima o calcula la tasa de escape, que caracteriza el caudal que emite una fuente. Definición del grado y de la disponibilidad: se definen para cada lugar los valores de referencia de la temperatura ambiente y las características de la ventilación. Determinación del tipo de zona peligrosa. Cálculo de la extensión de la zona. Clasificación del lugar peligroso.


CARACTERIZACIÓN DEL ESCAPE Las sustancias inflamables pueden escapar de los sistemas de contención de modo diverso en relación con el estado y la velocidad de emisión.

Estado

Gas o vapor. Líquido, que apenas se evapora durante el escape. Líquido o gas licuado, que se evapora durante el escape.

Velocidad de Escape

Baja. Alta.

Modalidades de Esc ape y d e Dispersión

Los gases y vapores emitidos tienden a difundirse en el aire hasta ocupar todo el espacio disponible.


Fluido Emit ido

Gas o Vapor

Líquido que no se Evapora en la Emisión

Líquido que se Evapora en la Emisión

Modalidad de Escape

Modalidad de Dispersión

Alta

Chorro que se mezcla con el aire.

Baja

Neblina de gas o vapor.

Alta

Chorro de líquido que forma un charco desde el que se evapora lentamente.

Baja

Hilillo o gotas que forman un charco próximo al escape desde el que se produce la evaporación.

Alta

Chorro de vapor o niebla que se evapora durante la caída al suelo.

Baja

Rastro de líquido en evaporación durante la caída que forma un charco desde el que se evapora rápidamente.

Gas o Vapor

La emisión de gas o vapor a baja velocidad forma un penacho; las moléculas tienen una baja cantidad de movimiento, por lo que se alejan de la fuente de escape y se diluyen en el aire, bien por difusión o bien por dilución turbulenta. Si la velocidad de emisión es alta se forma un chorro que se acaba diluyendo en el aire únicamente por transferencia de cantidad de movimiento. El chorro es dominante respecto a la influencia del aire y toma una forma cónica en la dirección de emisión, pero a medida que las moléculas del gas o vapor se alejan de la fuente de escape pierden velocidad, se van diluyendo con el aire, y la dirección del chorro sufre la influencia de la dirección del aire. La dilución de los gases emitidos en forma de chorro depende del orificio y velocidad de salida. L íq u id o s

La emisión de un líquido inflamable se evapora dependiendo de sus características y la diferencia entre las condiciones de presión y temperatura en las que se encontraba en el interior del sistema de contención respecto a las del ambiente. Si el líquido sale a una temperatura inferior a la temperatura de ebullición correspondiente a la presión ordinaria del ambiente, el caudal de evaporación es pequeño; el líquido precipita formando un charco en el terreno desde donde continuará evaporándose. Si sale a una temperatura superior , en el punto de escape sufre en parte nebulización y, principalmente, una vaporización repentina e instantánea. Análisis de Escapes para Gases y Vapores 5

La parte del líquido que no se evapora o nebuliza en la emisión, va a formar un charco desde el que se continúa evaporando. Cuando la velocidad de salida del líquido desde su sistema de contención es pequeña o la fuente de escape es amplia, el charco se forma sobre el suelo debajo del punto de escape. Si la velocidad es grande y la fuente de escape no es muy amplia, el líquido sale rociado y puede recorrer una cierta distancia antes de caer a tierra y formar un charco. Si el líquido sale a una temperatura superior a su temperatura de ignición, en contacto con la atmósfera se autoinflama originando un peligro de incendio más que de explosión, generando lo que se denomina un dardo de fuego cuando el líquido es emitido a alta velocidad. Los gases que en el interior de sus sistema de contención se encuentran en estado líquido por su baja temperatura o alta presión, cuando son emitidos, se evaporan absorbiendo calor del ambiente, la masa se enfría y esto puede dar origen a nieblas y fenómenos muy complejos de cambio de estado, antes de la completa evaporación.


DIMENSIONES DE LOS ORIFICIOS DE ESCAPE La estimación de las dimensiones de los orificios de escape es de gran importancia, para conocer cual será el comportamiento del escape, aunque esta estimación es de difícil valoración. Las fuentes de emisión consideradas son: Bridas. Válvulas. Válvulas de seguridad, discos de seguridad y juntas hidráulicas. Bombas centrífugas. Compresores alternativos. Compresores centrífugos. Conexiones de pequeñas dimensiones. Puntos de drenaje y de toma de muestras.

Bridas

Para definir las dimensiones del orificio de emisión, se considera el desgaste de la junta. En la práctica industrial, el orificio se define considerando las dimensiones de la arandela, el tipo y el espesor de la junta.

Tipos de Bridas

Junta de Fibra Comprimida

2,5 mm2 normalmente y hasta 1 mm 2 de espesor multiplicado por la longitud a lo largo de toda la sección de junta en un fallo grave.

0,25 mm2 normalmente y hasta 0,05 mm 2 de espesor Junta en Espiral multiplicado por la longitud a lo largo de toda la sección de la junta en un fallo grave. Junta en Anillo Metal Sobre 0,1 mm2 y hasta 0,5 mm 2 en un fallo grave. Metal


Válv u la s

Para definir las dimensiones de orificio de emisión, se considera la emisión por el vástago. En la práctica industrial, el área del orificio de escape por el vástago, se puede considerar: 0,25 mm2 para válvulas de uso general sobre tuberías de diámetro igual o menor a 150 mm. 2,5 mm2 para válvulas de uso general sobre tuberías de diámetro mayor a 150 mm y para válvulas con servicio peligroso sobre tuberías de cualquier diámetro.

Válvu las de Segu rid ad, Disco s de Segu rid ad y J un tas Hid rául icas

Las válvulas de seguridad, los discos de seguridad y las juntas hidráulicas son dispositivos de seguridad aptos para evitar la superación de la presión nominal durante el funcionamiento ordinario de la instalación para la protección de recipientes y tuberías. En caso de que se puedan excluir de forma razonada las anomalías de operación como errores de maniobra, aportes de calor, etc., la apertura de las válvulas de seguridad, la rotura de los discos de seguridad y la superación de la presión de las juntas hidráulicas se pueden considerar irrelevantes a fines de la clasificación de los lugares en objeto. Cuando las anomalías de operación no puedan ser excluidas, se consideran escapes de grado secundario, sólo si la valoración de la probabilidad de presencia de atmósfera explosiva debida a su apertura es inferior a 10-5 en un año. En ausencia de informaciones más precisas, los escapes posibles deben ser considerados de grado primario y tomar un área y tomar un área del orificio de:


Para las válvulas de seguridad sin junta entre asiento y obturador, 1 mm 2 con presión del sistema de contención muy baja, 0,25 mm 2 con presión del sistema de contención muy alta, variable entre 1 mm 2 y 0,25 mm2 para presiones intermedias. Para las válvulas de seguridad con junta entre asiento y obturador o cuando esté insertado sobre la tubería de descarga de la válvula de seguridad un sistema de sifón con líquido que permita revelar eventuales fugas, 0,25 mm 2. Para las juntas hidráulicas el área del orificio debe valorarse caso por caso siendo los sistemas muy diferentes entre ellos.

Válvu la d e Segu rid ad

Dispositivo empleado para evacuar el caudal de fluido necesario de tal forma que no se sobrepase la presión de timbre del elemento protegido.


Discos de Ruptura

Dispositivo de alivio instantáneo de las sobrepresión, fabricado normalmente en grafito o metal que se abre cuando se alcanza la presión de ruptura y es sinónimo de disco de seguridad y disco frágil. Tipos

Abovedado Convencional

Abovedado Invertido

Plano

Ju nt as Hidr áuli cas

Juntas de seguridad para aplicaciones hidráulicas.


Bom bas Centrifug as co n J untas Mecánicas de Estanqu idad

Para definir las dimensiones del orificio de emisión, se considera la emisión por la junta. La rotura de una junta mecánica puede ser debida a: Una instalación defectuosa. Rotura o agrietamiento. Por instalación defectuosa, el área del orificio de emisión está generalmente definida: A= p x l x d Donde: A: área del orificio anular de emisión, en mm 2. l: altura del intersticio (espesor del orificio anular), en mm. d: diámetro del árbol, en mm. Cuando sobre la junta se instala una abrazadera para el control del flujo de salida, el área del orificio puede reducirse en un factor variable entre 3 y 5. Para una bomba, con eje de diámetro igual a 25 mm, el área del orificio puede tomarse como: 25 mm2 con junta mecánica sin la abrazadera de control del flujo en salida. 5 mm2 con junta mecánica provista de abrazadera de control del flujo en salida. Para bombas con eje de otras dimensiones, el área del orificio puede ser proporcional al diámetro.

Compresores

Para medir las dimensiones del orificio de emisión, hay que diferenciar entre los distintos tipos de compresores:


Compresores Alternativos

Deben de considerarse tanto las emisiones por las juntas, como las emisiones por otros puntos de las válvulas. El área del orificio tiende a estar en el intervalo entre 1 y 5 mm 2, por lo que generalmente se puede tomar el valor de 2,5 mm 2. Se considera la emisión por las juntas. Éstas pueden romperse debido a: − Una instalación defectuosa. − Un agrietamiento. El área del orificio de un compresor con eje de diámetro 150 mm será:

Compresores Centrífugos

Por Instalación Defectuosa

250 mm2 con junta de laberinto. 50 mm2 con junta de anillo flotante.

Por Rotura o Agrietado

5 mm2 con junta de laberinto. 1 mm2 con junta de anillo flotante.

Para compresores con eje de otras dimensiones el área del orificio puede ser proporcional al diámetro.

Con exio nes de Pequ eñ as Dim ens io nes

Las conexiones para la unión de la instrumentación de proceso son ejemplos típicos de conexiones de pequeñas dimensiones. Normalmente el fallo empieza con un orificio pequeño y, sólo si no se interviene , alcanza las dimensiones de la rotura completa del tubo. Por tanto, cuando la rotura completa se considera improbable porque está prevista una intervención oportuna o por otros motivos válidos, pueden considerarse orificios más pequeños entre 0,1 y 1 mm2 y tomando un valor medio de 0,25 mm 2.

Puntos d e drenaje y de Toma de Mues tras

Los puntos de drenaje están constituidos generalmente por válvulas que pueden ser manuales o de cierre automático. Los puntos de toma de muestras pueden ser de:


Dosis predeterminadas. Circuito cerrado. Circuito abierto. Diám etro de Es cap e

Puntos de Drenaje Puntos de Toma de Muestra

Entre 15, 25, 40 y 50 mm. 20 mm.


TASA DE ESCAPE Una vez que se evalúa el grado de escape, que hace referencia a la frecuencia y duración del escape, se debe determinar la tasa de escape, para poder evaluar la extensión de la zona afectada. La tasa de escape es la cantidad de sustancia inflamable emitida por unidad de tiempo desde una fuente.

Existen varios factores que se deben considerar por su influencia en la tasa de escape:

Factores Influyentes en la Tasa de Escape

Geometría

Fuga. Superficie abierta, etc.

Velocidad

La tasa de escape aumenta con la velocidad de éste. Si el producto se encuentra en el interior de un equipo del proceso, la velocidad de escape depende de la presión y de la geometría de la fuente de escape y de su dispersión. El gas y vapor procedente de una fuga a alta velocidad se diluirán más que los procedentes de una fuga a baja velocidad.

Concentración

La concentración de un producto aumenta la tasa de escape.

Volatilidad

Depende de la tensión de vapor; se puede usar como orientación el punto de inflamabilidad. Si la temperatura del proceso está por debajo de la de inflamabilidad, no puede existir atmósfera explosiva.

Temperatura

La tasa de escape aumenta con la temperatura, ya que aumenta la tensión de vapor en la superficie del líquido.


Cálc ul o d e la Tasa d e Esc ape

Para el cálculo de la tasa de escape se puede utilizar la expresión general para determinar la masa que es emitida a través de un orificio o tobera:  +1      δ ⋅ M   2   −1   ⋅ a ⋅ P  ⋅    RT    δ + 1    δ

G

= C

d

0.5

δ

Donde: G: Caudal másico de sustancia emitida por el escape (kg s -1). Cd: Coeficiente de descarga, que es la relación entre el caudal real que pasa a través del aparato y el caudal ideal. Puede alcanzar un valor máximo de 0,8. a: Área transversal (m 2). P: Presión aguas arriba (N . m -2). d: relación entre los calores específicos C p /Cv (1,4 para la mayoría de los gases). M: masa molecular de la sustancia emitida (g mol -1). R: constante de los gases (8314 J kmol -1 K-1). T: temperatura absoluta (K). A partir de esta expresión se obtienen fórmulas aplicables a los distintos tipos de escapes en función del estado de la sustancia inflamable: G

Escapes de Gas G

Líquido a Tª Inferior a su Punto de Ebullición

Líquido a Tª Superior a su Punto de Ebullición

G

M

= 0.006⋅ a ⋅ P ⋅

3

G

=  

T

( −

5

M P 10

= 3.95 ⋅ a ⋅

= 2 ⋅10 − ⋅

Si P>2*105 Pa.

)

T

⋅

Pv: presión de vapor del líquido. R: nº de Reynolds.

⋅

A P V M R

0.2

(T − T )  l

b

δ

Si P<2*105Pa.

 × C

l

T l: temperatura del líquido que escapa (K). T b: temperatura de ebullición del líquido (K). Cl: Capacidad calorífica del líquido (KJ.kg-1.K-1).


Datos Sobre Tasas de Escape

Los caudales de escape pueden estimarse basándose en datos estadísticos que sin duda resultan útiles a la hora de hacer valoraciones de emisión. Hay que tener en cuenta que en una instalación bien mantenida las emisiones de estructurales pueden ser menores. Caudales d e Escape Para Conex ion es, Acc esor ios de Tuberías

Un ejemplo de los caudales de escape estimados para conexiones (con juntas o fileteadas), accesorios de tuberías, según el tipo de sustancias sería: Tipo de Sustancias Transportada

Escapes Estru cturales (kg/s)

Gas

1,9 .10-8

Productos petrolíferos ligeros

2,1 .10 -8

Productos petrolíferos pesados

5,2 .10 -8

Gas t/o productos petrolíferos en planta marina

3 .10-9


Pé rd id as Máxi m as Ad m is ib les Para Válv ul as de Segu rid ad

Las pérdidas máximas admisibles para las válvulas de seguridad en instalaciones relativas al gas con junta de metal sobre metal, según Norma API 527: 07-1991. Estas pérdidas pueden ser utilizadas para definir las emisiones estructurales considerando que con el tiempo pueden aumentar dependiendo de la influencia externa y de las condiciones de ejercicio. En las válvulas de seguridad de instalaciones de gases con junta blanda, por ejemplo de teflón, no se admiten pérdidas en el asiento de la válvula. Se pueden calcular los caudales de pérdidas máximas iniciales en la junta externa de aparatos alimentados por gas. Estas pérdidas pueden ser utilizadas para definir los escapes estructurales, sabiendo que con el tiempo estos escapes pueden aumentar. Válv ula de S egu rid ad

Válvulas con orificio de descarga de diámetro ≤ 7,8 mm.

Válvulas con orificio de descarga de diámetro > 7,8 mm.

Presión Nom inal (MPa)

Pé rdid as Máxim as Adm isibles (kg/s)

0,103-6,896

1,4 .10-7

10,3

2,2 .10-7

13

2,8 .10-7

17,2-41,4

3,6 .10-7

0,103-6,896

7,1 .10-7

10,3

1,1 .10-7

13

1,4 .10-7

17,2-41,4

1,8 .10-7

20,7

2,2 .10-7

27,6

2,8 .10-7

38,5

3,6 .10-7

41,4

3,6 .10-7


CANTIDADES MÍNIMAS. PUNTOS DE DESTELLO La cantidad de sustancia peligrosa que se fuga o tiene la posibilidad de fugarse es un factor que condiciona el riesgo de atmósfera explosiva. Cuanto mayor sea dicha cantidad, tanto mayor será la zona sometida al riesgo de atmósfera explosiva, y por el contrario, si la sustancia inflamable es muy reducida, cabe esperar que el riesgo disminuya o incluso desaparezca. Existen unas cantidades mínimas de almacenamiento y de proceso, por debajo de las cuales no deberá ser necesaria la clasificación de zonas. Puede establecerse una clasificación de fluidos combustibles en base a su punto de destello, a efectos de determinar volúmenes mínimos por debajo de los cuales la presencia de fluidos combustibles no da lugar a una clasificación en áreas de riesgo. Debemos tener en cuenta que no es posible establecer unos valores exactos de las cantidades mínimas que implican una clasificación de zonas, sino transmitir la idea de pequeños volúmenes de sustancias inflamables pueden ser aceptables. Las cuantías admisibles deben ser analizadas en cada caso concreto, por ello la norma UNEEN 60079-10: Material eléctricos para atmósferas de gas explosivas, no incluye ninguna indicación sobre cantidades mínimas.

Punto d e Destello

El punto de destello es un parámetro sólo aplicable a sustancias combustibles que en condiciones atmosféricas son líquidos. Es muy importante de cara a la seguridad, por constituir una medida de peligro de incendio. Punto de inflamabilidad, de destello (PD): temperatura más baja del líquido a la que, bajo ciertas condiciones normalizadas (P = 760 mm Hg), el líquido desprende vapores en cantidad tal que puede originar la formación de una mezcla de vapor-aire inflamable. Existen una diferencia entre el punto de destello (PD) y la temperatura de autoignición, para lo cual no es necesario acercar la llama de ensayo a los vapores, y que para la mayoría de los líquidos inflamables se sitúa entre 450 y 605 ºC. De la definición de punto de destello, se desprende que si se puede asegurar que la temperatura ambiente va a ser inferior a la de destello de la sustancia inflamable manipulada, no existirá atmósfera explosiva.


Mé tod os Para Determ inar el Pu nto de Des tello

Mediante el aparato Cleveland (IP36/84 y ASTM D92-78). Mediante el ensayo en vaso cerrado utilizando el aparato de Pensky-Martens (IP 34/88 y ASTM D93-80).


FACTORES INFLUYENTES EN LA TASA DE ESCAPE Los factores que influyen en la tasa de escape son: Límite de explosividad. Densidad relativa del gas o vapor. Geometría del emplazamiento.

Lím ite de Exp lo siv id ad

Existen dos límites de inflamabilidad o explosividad: Límite Inferior de Explosividad (LIE)

Límite inferior del intervalo de concentraciones de la sustancia en el aire, para el que la mezcla es explosiva.

Límite Superior de Explosividad (LSE)

Límite superior del intervalo de concentraciones de la sustancia en el aire, para el que la mezcla es explosiva.

Para una determinada tasa de escape, cuanto menor sea el LIE de una sustancia mayor será la extensión de la zona. Para las mezclas, incluidas aquellas que contienen inertes, la comprobación de la inflamabilidad pueden efectuarse por medio de la ley de Le Chatelier:

LIE mezcla

=

1 n

∑

x i

− LIE i

i 1

Donde: LIEmezcla = Límite inferior de explosividad de la mezcla (% volumen). LIEi= límite inferior de explosividad del componente inflamable i (% volumen). Xi= fracción molar o volumétrica del componente genérico i.


Densidad en el Volum en de las Zonas

La densidad relativa del gas afecta a la extensión de la zona, dado que si el gas es más ligero que el aire tiende a elevarse, y si es más pesado tenderá a acumularse en el suelo. Por tanto la extensión de la zona a nivel del suelo aumenta a medida que aumenta la densidad relativa, aparte de afectar a emplazamientos por debajo del nivel del suelo como pozos, arquetas, etc. Por el contrario, a medida que disminuye la densidad relativa, la zona estará más desplazada hacia arriba, encontrándose las concentraciones más altas de atmósfera explosiva a nivel del suelo. A estos efectos, se consideran gases más pesados que el aire aquellos con densidades relativas superiores a 1.2, y más ligeros que el aire los que tengan densidades relativas inferiores a 0.8.

Geom etría d el Em pl azami ent o

La geometría del emplazamiento condiciona la forma y extensión de las zonas alrededor de las fuentes de escape. La existencia de muros y cerramientos puede imponer límites físicos al paso de la atmósfera explosiva, delimitando la extensión de la zona. En un proceso con gases más densos que el aire, el alcance de las zonas se hace extensivo a los pozos, zanjas y depresiones por debajo del nivel del suelo que existan cerca de la fuente de escape. También la existencia de barreras y la geometría de los recintos y aperturas, pueden influir de manera decisiva en la eficacia de la ventilación, y por tanto en la dilución del gas o vapor en el aire, lo que finalmente determina el tipo y extensión de la zona. Emplazamiento: Lugar a espacio tridimensional.


ACCIONES PARA IMPEDIR LA EXPANSIÓN DE ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS Cuando la fuente de escape está situada fuera del emplazamiento o en una región contigua, se puede evitar la penetración de una cantidad significativa de gas o vapor al interior del emplazamiento utilizando una serie de medidas.

Medidas

Barreras físicas. Manteniendo una sobrepresión estática en las zonas adyacentes a las regiones peligrosas que impida el paso de atmósfera peligrosa. Purgando el emplazamiento con una cantidad de aire suficiente para garantizar que el aire escape por todas las aberturas por las que la atmósfera explosiva podría entrar.


NOTAS




Análisis de Escapes para Gases y Vapores  ECA,



Ventilación y y C Cálculo e en lla Extensión d de Z Zonas p por Gases V Vapor es y y N Niebla


VENTILACIÓN Y CÁLCULO EN LA EXTENSIÓN DE ZONAS POR GASES, VAPORES Y NIEBLAS La ventilación es el mecanismo más eficaz para reducir la afección en el espacio de una atmósfera explosiva, una vez producido el escape. También puede impedir la persistencia de una atmósfera de gas explosiva y por tanto influir en el tipo de zona.

OBJETIVOS Adquirir las competencias relacionadas con la ventilación y los factores que le influyen, así como el cálculo de la extensión de la zona en función del tipo de ventilación que exista.

CONOCIMIENTOS Ventilación. Clasificación de zonas en función de la ventilación. Extensiones típicas de zonas debidas a escapes.

Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases, Vapores y Nieblas 2

VENTILACIÓN El gas o vapor que se ha escapado a la atmósfera se puede diluir o dispersar en el aire hasta que su concentración sea más baja que el límite inferior de explosión, LIE. La ventilación, es decir, el movimiento de aire para reemplazar la atmósfera circundante a la fuente de escape por aire fresco, favorece la dispersión. También puede impedir la persistencia de una atmósfera de gas explosiva y por tanto influir en el tipo de zona. La ventilación puede ser realizada por el movimiento del aire debido al viento y/o por gradientes de temperatura o por medios mecánicos tales como ventiladores.

Tipos de Ventilación Natural. Artificial. − General. − Local.

Ventilación Natural La ventilación natural es un tipo de ventilación realizada por el movimiento del aire causado por el viento o los gradientes de temperatura y presión que existen naturalmente. Al aire libre, la ventilación natural será a menudo suficiente para asegurar la dispersión de la atmósfera explosiva que aparezca en el emplazamiento. También puede ser eficaz en ciertos interiores dotados de aberturas situadas y dimensionadas en los lugares precisos. Algunos ejemplos de ventilación natural se encuentran en la Norma UNE 60079-10: Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 10: Clasificación de emplazamientos peligrosos:

Ejemplos Instalaciones al aire típicas de la industria química y del petróleo: estructuras abiertas, zonas de bombas, haces de tuberías, etc. Edificio abierto en el que, considerando la densidad relativa de los gases o vapores involucrados o de ambos, tiene aberturas en las paredes o en la cubierta dimensionadas y situadas de tal manera que la ventilación en el interior del edificio, a efectos de la clasificación de emplazamientos, puede considerarse como equivalente al aire libre. Edificio que, sin ser abierto, tenga ventilación natural asegurada por medio de aberturas permanentes previstas a efectos de ventilación.


Ventilación Artificial La ventilación está proporcionada por medios artificiales, por ejemplo ventiladores y extractores. Se utiliza normalmente en interiores o espacios cerrados, pero también puede utilizarse en instalaciones al aire libre para compensar las restricciones o impedimentos en la ventilación natural debidos a obstáculos. La ventilación artificial de un emplazamiento puede ser general o local y, para ambas, pueden ser apropiados diferentes grados de movimiento y reemplazamiento del aire. Este tipo de ventilación permite: Una reducción de la extensión de las zonas. Una reducción del tiempo de permanencia de la atmósfera explosiva. La prevención de la formación de una atmósfera explosiva.

Requisitos en el Diseño de un Sistema de Ventilación Artificial Funcionamiento vigilado y controlado. En sistemas de extracción al exterior debe considerarse la clasificación de los alrededores del punto de descarga. En la ventilación de emplazamientos peligrosos, el aire debe tomarse de una zona no peligrosa. Se debe definir la localización, el grado de escape y su cuantía, antes de determinar el tamaño y diseño del sistema de ventilación. Debe permitir una reducción de la extensión de las zonas y del tiempo de permanencia de la atmósfera explosiva.

Factores que Afectan la Calidad de la Ventilación Los gases y vapores inflamables tenderán a acumularse en el suelo o en el techo de un emplazamiento cerrado, donde es probable que el movimiento de aire sea reducido. Las variaciones de la densidad de los gases con la temperatura. Los impedimentos y obstáculos pueden reducir e incluso suprimir el movimiento del aire, es decir, dejar sin ventilación ciertas partes del emplazamiento.


Ejemplos de Ventilación Artificial Algunos ejemplos de ventilación general y local se citan en la Norma UNE-EN 60079-10.

Ventilación Artificial General

Edificio equipado con ventiladores en las paredes o en la cubierta o en ambos, para mejorar su ventilación general. Instalaciones al aire libre equipadas con ventiladores situados adecuadamente para mejorar la ventilación general del área.

Ventilación Artificial Local

Sistema de extracción de aire/vapor aplicado a un equipo de proceso del cual se desprende vapor inflamable de forma continua o periódica. Sistema de ventilación forzada o de extracción aplicado a un pequeño emplazamiento ventilado, donde se espera que de otro modo aparezca una atmósfera explosiva.

Grados de Ventilación La eficacia de la ventilación en el control de la dispersión y en la persistencia de la atmósfera explosiva dependerá del grado de ventilación (cantidad de aire aportado en relación con la tasa de escape de la sustancia inflamable a la atmósfera), de la disponibilidad de la ventilación y del diseño del sistema. En función del grado de ventilación puede ocurrir, por ejemplo, que la ventilación no sea suficiente para prevenir la formación de la atmósfera explosiva, pero sí para impedir su permanencia. La estimación del grado de ventilación, se realiza basándose en cálculos.

Grados de la Ventilación

Grado Alto

Capaz de reducir de forma prácticamente instantánea la concentración en la fuente de escape, obteniéndose casi desde la misma fuente de escape una concentración menor que el límite inferior de explosión. La zona formada es muy reducida.

Grado Medio

Capaz de controlar la concentración, manteniendo una zona con un límite estable, con una concentración inferior al LIE más allá de dicho límite de la zona confinada, mientras el escape se está produciendo. Cuando el escape cesa, la atmósfera explosiva no persiste durante mucho tiempo. El tamaño de la zona no crece indefinidamente durante el escape.


No puede controlar la concentración durante el escape, y/o cuando éste ha cesado es incapaz de evitar la permanencia de la atmósfera explosiva durante un tiempo excesivo.

Grado Bajo

Disponibilidad de la Ventilación La disponibilidad de la ventilación influye en la presencia o formación de una atmósfera explosiva y por tanto en el tipo de zona que se vaya a considerar, pudiendo establecerse tres niveles:

Disponibilidad de Ventilación Muy Buena

Se mantiene de forma prácticamente continua.

Buena

En operación normal se mantiene, pudiendo presentarse cortes en la misma poco frecuentes y de corta duración.

Mediocre

No puede catalogarse de disponibilidad muy buena ni buena, pero no se esperan interrupciones prolongadas. Por debajo de disponibilidad mediocre se considera pobre, o lo que es lo mismo, ausencia de ventilación.

Evaluación de la Disponibilidad Para valorar la disponibilidad de ventilación se debe tener en cuenta el tipo de ventilación: Ventilación natural: a falta de datos más precisos, la Norma EN 60079-10 admite que en emplazamientos exteriores la evaluación de la ventilación se realiza asumiendo una velocidad del viento de 0,5 m/s, el cual se espera de forma permanente. En este caso la disponibilidad de la ventilación puede considerarse como muy buena. Ventilación artificial: se debe considerar la fiabilidad del equipo y la disponibilidad de, por ejemplo, soplantes de reserva o redundantes. No obstante, si cuando la ventilación ha fallado se adoptan las medidas para evitar el escape de sustancias inflamables de forma segura, se puede tomar disponibilidad muy buena (ciertamente, nunca hay escape sin que haya, al mismo tiempo, ventilación disponible).

Grados de Escape Existen tres grados de escape:


Grados de Escape Continuo

Se espera se produzca de forma continua o durante largos periodos o frecuentemente.

Primario

Se espera periódica u ocasionalmente en funcionamiento normal (el funcionamiento normal incluye el arranque, parada, limpieza, etc.).

Secundario

No se espera en funcionamiento normal y, si se produce, es previsible que ocurra infrecuentemente y en períodos de corta duración.


CLASIFICACIÓN DE ZONAS EN FUNCIÓN DE LA VENTILACIÓN La Norma EN 60079-10 propone la tabla adjunta para determinar el tipo de zona:

De acuerdo con esta tabla, para determinar el tipo de zona es necesario conocer tres parámetros: Grado de escape. Disponibilidad de la ventilación. Grado de ventilación. Con un buen conocimiento de la instalación, los dos primeros parámetros son relativamente fáciles de determinar: Como se ha explicado anteriormente, un factor clave en la determinación del grado de escape es si éste se espera que se produzca en funcionamiento normal (sin necesidad de roturas, desgastes, etc.), lo cual llevaría a que el grado fuese por lo menos primario. En lo que respecta a la disponibilidad de ventilación, el usuario debe ser capaz de juzgar sobre la fiabilidad de la ventilación artificial; en el caso de ventilación natural, tanto en el exterior como en un espacio interior con aberturas permanentes, siempre se pude pensar en una disponibilidad muy buena salvo que el espacio exterior que ha de producir la ventilación esté rodeado por edificios u obstáculos que dificulten el libre movimiento del aire. Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases, Vapores y Nieblas 8

El tercer parámetro, el grado de ventilación, requiere hacer los cálculos que la misma Norma EN 60079-10 propone, ya que, a priori, es difícil de determinar. Los pasos a seguir para la determinación del grado de ventilación son:

1. Caudal Mínimo Teórico de Ventilación En primer lugar se calcula el caudal mínimo teórico (dV/dt)mín de ventilación necesario para diluir un escape dado de una sustancia inflamable hasta una concentración por debajo del límite inferior de explosión (LIE). Si la cantidad de aire aportada fuese menor, el volumen de la atmósfera explosiva iría creciendo indefinidamente mientras durase el escape: se puede calcular por la fórmula:

(dG / dt )máx  dV  ⋅ (T / 293)   = k ⋅ LIE  dt  mín Donde: (dV/dt)mín: Caudal mínimo en volumen de aire fresco por segundo, (m 3/s). (dG/dt)máx: Tasa máxima de escape de la fuente. (Masa por unidad de volumen, kg/s). k: Coeficiente de seguridad que mayora el caudal de ventilación. Normalmente: − k = 0,25 (grado de escape continuo o primario). − k = 0,50 (grado de escape secundario). LIE: límite inferior de explosión (kg/m 3). T: Temperatura ambiente (en grados Kelvin, k). Normalmente el LIE se expresa en % y en condiciones normales. Para conocer el LIE en kg/m 3 y en otras condiciones se utiliza la expresión: 1  kg  LIE (% )  g  M = ⋅ ⋅    3 100  m   mol  22.4 ⋅ T

LIE 

293

2. Volumen Teórico de la Atmósfera Explosiva El cálculo del volumen teórico de la atmósfera potencialmente explosiva se realiza mediante la fórmula: Vz =

f ⋅ (dV / dt )mín C


Donde: Vz: Volumen teórico de la atmósfera (m/s). C: Renovaciones (número de recambios) de aire por unidad de tiempo (s -1). Es el cociente entre el caudal de aire aportado por unidad de tiempo (m3/s) y el volumen ventilación (m 3). f : Eficacia (también llamada a veces ineficacia) de la ventilación. Es un valor adimensional que va desde 1 en circulación de aire ideal, sin obstáculos, hasta 5 en una situación de circulación de aire con muchas dificultades a causa de los obstáculos. Como orientación, se puede tomar para f el valor siguiente: f

Descripción

1

Ambiente con libre circulación del aire: exterior sin obstáculos, interior con aberturas entrada-salida bien distribuidas; ventilación artificial localizada.

2

Ambiente con algún impedimento: algún obstáculo, algunas aberturas cerradas, sistema de ventilación o aberturas no perfectas (por ejemplo aberturas mal encaradas).

3

Ambiente con número medio de impedimentos: bastantes aberturas cerradas, sistema de ventilación poco correcto. Reducción significativa de la capacidad de dilución.

4

Ambiente con gran número de impedimentos: muchas aberturas cerradas, desvanes poco altos para gases ligeros, fosos para gases pesados, etc.

5

Ambiente con muchísimos impedimentos al igual que 4 pero con serias restricciones a la circulación de aire.

3. Determinar la Duración de la ATEX una vez Terminado el Escape El tiempo requerido para que la concentración media descienda desde el valor inicial X o hasta k veces el LIE, después de que el escape haya terminado, puede calcularse mediante la expresión: t p =

 LIE ⋅ k   ⋅ ln C  X o  f

Donde: Xo: Concentración inicial de sustancia inflamable expresada en las mismas unidades que el LIE, es decir en % volumen o en Kg. /m3. C: Número de renovaciones de aire fresco por unidad de tiempo: -1 -1 − Si es en el exterior puede tomar 0.03 s o 108 h . − Si es ventilación natural de espacio interior , debe estimar el caudal de aire aportado por la ventilación natural y dividirlo por el volumen ventilado. Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases, Vapores y Nieblas 10

Si es ventilación artificial, se debe conocer el caudal aportado por dicha ventilación y, también, dividirlo por el volumen ventilado. tp: Tiempo expresado en la misma unidad que se haya tomado para C. Por ejemplo, si C es el número de cambios por segundo, el valor de t p será en segundos. f : Factor que representa la ineficacia de la ventilación. k: Factor de seguridad aplicado a LIE, que se ha descrito anteriormente. ln: Logaritmo neperiano.

−

Hay un decrecimiento exponencial de la concentración a lo largo del tiempo. Se observa que la concentración inicial Xo tardará menos tiempo en alcanzar el LIE x k, cuanto mayor sea el número de renovaciones del emplazamiento (C) y cuanto menos obstáculos existan en la ventilación de la zona (f). Cuando el gas o vapor esté en estado puro, o cuando no se conozca con seguridad la concentración de la mezcla que escapa, razones prácticas llevan a tomar como concentración inicial el 100%, lo cual juega a favor de la seguridad. El valor numérico obtenido en la fórmula para t p, no constituye por sí mismo un medio cuantitativo para la determinación del tipo de zona. Proporciona una información adicional que es necesario comparar con la escala de tiempo del proceso y la instalación.

4. Definir Grado de Escape, Grado de Ventilación y Disponibilidad de la Ventilación Con todos los datos recopilados hasta el momento se va a definir: Grado de Escape

Continuo. Primario. Secundario.


Se trata de ver en función del volumen y el tiempo de duración de la ATEX, a cuál de las siguientes definiciones de grado de ventilación responde mejor el escape estudiado: Alto (fuerte): capaz de reducir la concentración de forma prácticamente instantánea. Da lugar a una zona de pequeña extensión (casi despreciable). Medio: capaz de mantener la concentración < LIE más allá de una zona confinada durante el escape. Cuando cesa el escape, la ATEX no persiste excesivamente. Bajo (débil): no puede controlar la concentración durante el escape. Cuando cesa el escape, no puede evitar la permanencia excesiva de una ATEX. Grado de Ventilación

Unas ideas prácticas para ayudar a definir el grado de ventilación, siempre salvo opinión en contra por las peculiares características de la instalación, son: Una ATEX inferior a 0.1 m3 en espacio exterior puede considerarse despreciable. Debe considerarse grado de ventilación bajo cuando el volumen de la ATEX supere el volumen ventilado. El tiempo necesario para dispersar la ATEX debe permitir cumplir las definiciones de zona 0, 1 ó 2. El grado de ventilación se puede considerar como alto cuando el volumen V z es muy pequeño o despreciable. Con la ventilación en servicio puede considerarse que la fuente de escape no produce una atmósfera explosiva, es decir, que el emplazamiento no es peligroso. Sin embargo siempre habrá una atmósfera explosiva, aunque de una extensión despreciable, cerca de la fuente de escape.

Disponibilidad de la Ventilación

Muy buena: prácticamente permanente. Buena: esperable en funcionamiento normal (puede haber interrupciones: pocas y cortas). Mediocre: ni muy buena ni buena, pero no se esperan interrupciones prolongadas (por debajo de mediocre = NO VENTILACIÓN).

5. Determinar el Tipo de Zona Una vez definido el grado de escape, el grado de ventilación y la disponibilidad de la ventilación, se acude a la tabla de la norma EN 60079-10 para determinar el tipo de zona. La zona obtenida es función del tiempo en que es previsible que esté la atmósfera explosiva. En escapes de grado continuo, no hay duda: se obtiene una zona 0 aunque podría llegar a ser de volumen despreciable en presencia de un grado de ventilación alto. La ventilación se puede considerar alta cuando el volumen Vz es muy pequeño o despreciable. Con ventilación en servicio puede considerarse que la fuente de escape no produce una atmósfera explosiva, es decir, que el emplazamiento no es peligroso. Sin embargo


habrá una atmósfera explosiva, aunque de una extensión despreciable, cerca de la fuente de escape. En los demás caso, en principio un escape primario da lugar a una zona 1 y un escape de grado secundario da lugar a una zona 2. Sin embargo, el tiempo para dispersar la ATEX debe permitir cumplir la condición de zona 1 o 2. En estos dos últimos casos, se calcula el tiempo que es previsible la presencia de una atmósfera explosiva a lo largo de un año. El tiempo será:

(nº escapes previstos/año) x (duración del escape + duración ATEX terminado el escape)

Obtenido el tiempo, se compara con la tabla de la Unidad Didáctica 4 y se utiliza, en cualquier caso, para empeorar la zona, nunca para mejorarla:

Gas

Polvo

Probabilidad de Atmósfera Explosiva en 365 Días

Continuo

0

20

P>10-1

>1000

Primario

1

21

10-1≥P>10-3

10-1000

Secundario

2

22

10-3≥P>10-5

0.1-10

Zona Grado de Escape

Duración Global (Horas/ Año)

Por ejemplo, un escape de grado secundario que se espera que se produzca como máximo 2 veces al año pero en el cuál, la duración de la ATEX sea en cada caso de 20 horas, da lugar a una zona 1 (estimación de permanencia anual en horas: 2 x 20 =40 horas).

Ideas Adicionales Respecto de la Clasificación en Zonas En la práctica, el grado de ventilación alto sólo se puede realizar con sistemas de ventilación artificial local alrededor de la fuga. En la tabla para la determinación del tipo de zona dispuesta en la norma EN 60079-10 se observa que una disponibilidad de la ventilación muy buena da lugar a un solo tipo de zona; si la disponibilidad empeora, se forman dos zonas diferentes, una de ellas rodeando a la otra. El volumen Vz no facilita ninguna indicación del tiempo de duración de la atmósfera explosiva después de que el escape haya cesado, pero es un factor que ayuda a definir si el grado de ventilación es alto, medio o bajo. Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases, Vapores y Nieblas 13

El grado de ventilación considerado como medio no es capaz de conseguir que el volumen de la ATX sea despreciable, pero sí que ha de ser capaz de controlar la dispersión del escape de gas o vapor inflamable, es decir, que si coexistiesen indefinidamente el escape y la aportación del aire, el volumen de la ATEX alcanzaría un valor determinado del cual nunca pasaría, como si la atmósfera explosiva estuviese físicamente confinada. La superficie de “confinamiento” de este volumen corresponde a los puntos en los cuales la concentración iguala al LIE multiplicado por el factor de seguridad k (0.25 para escape de grado continuo o primario; y 0.5 para escape de grado secundario).

En un Espacio Cerrado, ¿Se Puede Clasificar Sólo la Zona que se Obtenga o es Necesario Clasificar Todo el Espacio Interior Cerrado? El volumen Vz será a menudo menor que el volumen del emplazamiento cerrado. Naturalmente, esto sólo puede ocurrir si el grado de ventilación es alto o medio. En este caso, puede ser aceptable clasificar como peligrosa sólo una parte del recinto cerrado. Para ver si de da este caso, se hace lo siguiente: 1. Se calcula la concentración media en el recinto cerrado al final del escape con la fórmula: X te = Q g ⋅ 1 − e

− ca t e

)⋅ 100 /(Q

a

⋅ ρ gas )

Donde: xte = Concentración volumétrica media en el espacio cerrado a los t e segundos de iniciado el escape. Qg = Tasa de escape de gas o vapor en Kg/s; es el valor (dG/dT) máx. ca = Renovaciones de aire en el ambiente interior por segundo (s -1). Es igual a Q a/Va siendo Va el volumen del ambiente interior considerado. te = tiempo desde el inicio del escape en segundos (si se desconoce el tiempo que pueda durar el escape, se asigna un valor mucho más elevado que cualquier escape previsible). Qa = caudal efectivo de aire de ventilación en el ambiente interno (m 3/s). gas = densidad del gas con relación al aire. 2. Criterio aplicado: es admisible que la zona clasificada no ocupe todo el espacio interior sólo si se cumple: xte < k x LIE % vol/f En otros casos, la concentración media es demasiado alta en relación con el LIE y por ello se clasificara como peligroso todo el local cerrado.


Fuentes de Escape Múltiples Cuando haya fuentes de escape múltiples debe determinarse el valor de (dG/dt)máx para cada fuente de escape y grado de escape.

Procedimiento Para la Suma de Escapes Múltiples Grado de Escape

Acción para (dG/dt)máx

Continuo

Sumar todos los valores de (dG/dt) máx y aplicar el resultado total de las fórmulas de cálculo.

Primario

Sumar el número correspondiente a la tabla: procedimiento para la suma de fuentes de escapes múltiples primarias de los valores mayores de (dG/dt) máx y aplicar el resultado total en las fórmulas de cálculo.

Secundario

Usar sólo el mayor valor de (dG/dt) máx y aplicarlo en las fórmulas de cálculo.


EXTENSIONES TÍPICAS DE ZONAS DEBIDAS A ESCAPES El parámetro calculado V z, da un orden de magnitud del volumen de la zona clasificada, pero la Norma UNE-EN 60079-10 Clasificación de emplazamientos peligrosos, aconseja utilizarlo con precaución, ya que la forma de la zona depende de factores como: Geometría de los equipos e instalaciones. Barreras. Densidad. Existencia de sumideros, etc.

Extensión Típica de Zonas Para Escapes Gaseosos Como ejemplo se presentan valores de extensión típica de zona producida por un escape de gas o vapor en una unión de tuberías mediante bridas, presentando datos de cuatro tipos, según incorporen: Junta de fibra comprimida: tipo 1. Junta espiral: tipo 2. Junta tórica o de compresión metal con metal: tipo 3. Junta atornillada: tipo 4.

Extensión Típica de Zona 2 para un Gas

Densidad Próxima a la del Aire


Mas Denso que el Aire

Menos Denso que el Aire

5

Extensión de la zona (m) Para un Escape Gaseoso

P=10 Pa Junta tipo 1 Junta tipo 2

Junta tipo 3

Junta tipo 4

1,35

3

1

0.5

0.5

1,7

3.5

1

0.5

0.5

2

4.5

1

1

0.5

3

5.5

1.5

1

1

5

7

2

1

1

10

9.5

2.5

1.5

1

20

13.6

3.5

2.5

1.5


Extensión Típica de Zonas de Escapes Líquidos En el caso de fugas de líquidos, éstos formarán un charco que puede crecer o evaporarse en función de la tasa de escape, de la temperatura ambiente y de la capacidad de evaporación del líquido. El charco crece simétricamente alrededor de la junta sobre una superficie plana y genera una zona peligrosa a su alrededor. La presencia de elementos de contención o pendientes diferentes de la horizontal modificarán la geometría del charco y de su zona peligrosa. Las siguientes tablas describen el tamaño del charco producido por una fuga de líquidos en uniones con juntas de distintos tipos: Área del charco en m2 con Juntas de Fibra Prensada Presión de escape del líquido (Pa)

Presión del líquido (%de la Presión Atmosférica) <10%

25%

50%

75%

>90%

1*10

4

207

83

42

28

23

3*10

4

399

160

80

53

44

1*10 5

765

306

173

102

85

5

1515

606

303

202

168

1*10 6

2767

4407

553

369

307

6

5192

2077

1041

692

577

1*10 7

9702

3881

1920

1293

1078

3*10

3*10

Área del charco en m2 con Juntas Espirales Presión de escape del líquido (Pa)


25%

50%

75%

>90%

4

12

4

2

1.5

1

3*10 4

21

8

3.5

2.5

2

1*10 5

41

16.5

7.5

5

3.5

3*10 5

70

28

13

9

6.5

1*10

1*10

6

144

62

29

19

15

3*10

6

249

113

53

33

28

1*10

7

506

243

115

72

60


Área del charco en m2 con Juntas Tóricas o de Compresión Presión del líquido (%de la Presión Atmosférica)

Presión de escape del líquido (Pa)

<10%

25%

50%

75%

>90%

1*10 4

4.5

1.5

0.5

0.5

0.3

3*10

4

16

5.5

2.5

1.5

1.5

1*10

5

20

7

3.5

2

2

3*10

5

40

15

7

4.5

4

1*10

6

74

30

14

9

7

3*10 6

147

63

30

20

16

1*10 7

307

139

65

44

34

Área del charco en m2 con Juntas Atornilladas Presión de escape del líquido (Pa)


25%

50%

75%

>90%

1*10

4

2

0.6

0.3

0.2

0.2

3*10

4

4.5

1.5

1

0.5

0.5

9

3

1.5

1

0.5

5

19

7

3.5

2

1

1*10 6

35

14

6

4

3

3*10

6

70

28

13

8

3.5

1*10

7

137

55

23

15

12

1*10 5 3*10


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Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases Vapores y Niebla  ECA, Entidad Colaboradora de la Administración, S.A.U.

Depósito Legal: AS – 5489 - 2006 Director del Proyecto: Luis Lombardero Dirección Pedagógica: Carmen González Reservados todos los derechos. El contenido de esta obra está protegido por la Ley. Queda prohibida toda reproducción total o parcial de la obra por cualquier medio o procedimiento sin autorización previa.


E jemplo P Pr áctico Deter minación d de Z Zonas p por Gases y y V Vapor es


EJEMPLO PRÁCTICO DETERMINACIÓN DE ZONAS POR GASES Y VAPORES El cálculo numérico para la determinación de zonas por gases y vapores es complejo. A continuación se propone un Caso Práctico que se resolverá con una Hoja Excel adjunta, para así obtener los resultados cuantitativos proporcionados con las fórmulas especificadas en la Unidad Didáctica 6 “Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases, Vapores y Niebla”.

OBJETIVOS Adquirir las competencias necesarias para clasificar una zona por gases, vapores y niebla. Para ello es necesario el dominio de los siguientes conocimientos, habilidades y actitudes.

CONOCIMIENTOS Enunciado del Caso Práctico. Utilización de la Hoja del Cálculo Excel. Ampliación del Caso Práctico.

Ejemplo Práctico Determinación de Zonas por Gases y Vapores 2

ENUNCIADO DEL CASO PRÁCTICO Existe un escape de un gas de su sistema de contención a un ambiente cerrado (nave industrial) con las siguientes características:

Tasa de escape: 0,77698 g/s. Grado de escape: Primario. LIE: 2,36% en volumen. Temperatura ambiente más desfavorable (máxima): 30 ºC. Peso molecular : 31,856 kg/kmol. Volumen del ambiente cerrado ventilado: 160 m3. Caudal de aire de ventilación: 6400 m3/h. Renovaciones de aire en la zona del escape: 40 renovaciones/hora (obtenidas de los dos datos anteriores =6400/160). Eficacia de la ventilación: sin obstáculos (f=1).

Velocidad del aire de ventilación que roza la fuente de escape: 0,90 m/s. Tiempo máximo que dura el escape: 60 s. Densidad relativa del gas respecto del aire: 1,1.


UTILIZACIÓN DE LA HOJA DE CÁLCULO EXCEL Para realizar los cálculos se va a utilizar la hoja EXCEL adjunta, que viene rellenado con los datos del ejercicio práctico para facilitar su compresión. Se deben seguir las instrucciones de la hoja de cálculo. En ella se pueden distinguir dos tipos de encabezamientos: Subrayados: datos a introducir . Negrita: resultados de los cálculos.

El Caso Práctico se resolverá en tres pasos: Primer paso: cálculo del caudal mínimo de ventilación necesario, volumen y tiempo de duración de la ATEX y distancia peligrosa en ambiente abierto. Segundo paso: cálculo de la concentración media en ambiente cerrado y determinación de si la zona debe ocupar o no todo el espacio confinado. Tercer paso: cálculo de la distancia peligrosa en ambiente cerrado.

Primer Paso


Datos Obligatorios (Valores Propuestos) Tasa de escape (A). Grado de escape (B). Límite Inferior de Explosión (C). Temperatura (D). Masa molecular (E). Caudal mínimo teórico de ventilación (F). Renovaciones de aire en la zona del escape (G). Eficacia de la ventilación (H). Velocidad del aire (L).

Resultados (en Negrita)

Caudal mínimo teórico de ventilación (F): 0,10277 m3/s. (por debajo de este caudal, el volumen de la ATEX aumentaría indefinidamente mientras durase el escape).

Volumen teórico de la ATEX (I): 9,3 m3. Tiempo de permanencia de la ATEX al cesar el escape (J y K): 7.7 min. (0,128 h). Distancia peligrosa si fuese ambiente exterior (M): 0.807m.

Segundo Paso

Datos Obligatorios (Valores Propuestos) Tasa de escape (A). Caudal de aire de ventilación (B). Volumen del ambiente cerrado ventilado (C). Tiempo máximo que dura el escape (D). Densidad del gas respecto el aire (E).


Concentración media en el cerrado (I): 0,012 % en volumen.

ambiente

¿Debe ocupar la zona todo el espacio confinado? No, no es necesario que ocupe todo el espacio. Porque al hacer la comprobación de la fórmula indicada en la Unidad Didáctica 6.


Se ve que la concentración media en el ambiente cerrado, en este caso particular, en el que se tiene: • •

Grado de escape: Primario. Eficacia de la ventilación: 1.

Es inferior al 25% del LIE.

Tercer Paso Para calcular la distancia peligrosa en el ambiente cerrado se necesitan una serie de datos propuestos en el ejercicio (subrayados).

Datos Obligatorios (Valores Propuestos)


Masa molecular. LIE. Distancia peligrosa en ambiente abierto (obtenida en el primer paso). Concentración media segundo paso).

(obtenida

en

Distancia peligrosa en el ambiente cerrado: 0,807 m.

el


AMPLIACIÓN DEL CASO PRÁCTICO Los datos obtenidos en el ejercicio práctico son los siguientes: Volumen teórico de la ATEX: 9,3 m3 (redondeando por arriba). Tiempo de permanencia de la ATEX al cesar el escape: 7,7 m (o 0,128 h). Concentración media en el espacio confinado: 0,012 % en vol. Distancia peligrosa en el ambiente cerrado: 0,807 m.

El escape se estima que se produce dos veces al día en el centro de una zona con ventilación controlada de 4 m de altura por 5 m de anchura por 8 m de longitud, en la que los equipos de proceso están separados los uno de los otros, permitiendo una buena circulación del aire de ventilación general. El aire llega a la zona de la toma de muestras simultáneamente desde la derecha y desde la izquierda y es evacuado a través de una abertura en el techo. Para una mayor seguridad, existe un sistema de enclavamiento que hace que, si no funciona la ventilación, se interrumpa el flujo por la tubería, de forma que no pueda haber escape sin ventilación.


Forma de la ATEX La geometría de la atmósfera potencialmente explosiva dependerá de la topografía circundante y de la densidad relativa del vapor. Se trata de una zona despejada y de un vapor con densidad relativa comprendida entre 0,8 y 1,2, por lo que debemos considerar formación de nube hacia arriba y hacia abajo. Sea cual fuere la forma que adopte la ATEX, su volumen teórico es de 9,3 m 3. Por la simetría en la aportación de aire, una primera aproximación es considerar que se puede formar:

Cilindro de 4 m de Altura Esfera

Una solución conservadora es tomar la mayor de las dos dimensiones en cada caso, es decir, considerar el cilindro de 4 m de altura circunscrito a la esfera (cilindro de diámetro 2,60 m) como zona clasificada. Provisionalmente ésta sería la forma a considerar, salvo que la distancia peligrosa obligue a ampliarla.


Forma Zona Clasificada

Alzado

Planta

La forma de la ATEX calculada anteriormente no se modifica. Si la distancia peligrosa en el ambiente cerrado hubiera sido mayor que 1,30 m (radio del cilindro) hubiera sido necesario “ampliar” la zona peligrosa; cualquier punto a distancia inferior de la fuente de escape que la distancia peligrosa debe quedar dentro de la zona clasificada.

Recordar: Distancia peligrosa en el ambiente cerrado: 0.807 m.

Determinación del Tipo de Zona Según se ha mencionado en la Unidad Didáctica 6 del Curso, para determinar el tipo de zona es necesario conocer tres parámetros: Grado de escape: primario: se produce aunque sea ocasionalmente, en funcionamiento normal. Disponibilidad de la ventilación: muy buena, el enclavamiento hace que, si se interrumpe la ventilación, se interrumpa el proceso que podría producir el escape.


Grado de escape: primario.

ZONA 1

Disponibilidad de la ventilación: muy buena. Grado de ventilación: medio.

(Tabla B.1: Norma EN 600079-10: Unidad Didáctica 6)

Grado de Ventilación Para determinar el grado de ventilación, hay que recordar: Frecuencia del escape: 2 veces al día Duración del escape: 1 min. Tiempo de permanencia de la ATEX al cesar el escape: 7,7 min: 8 min redondeando. Antes de ir a la tabla de la Norma EN 60079-10 para determinar el tipo de zona, se debe definir el grado de ventilación. Para ello, hay que ver cuál de las siguientes definiciones extraídas de la misma Norma se ajusta mejor al ejercicio práctico propuesto.

Ventilación Alta (VA)

Capaz de reducir la concentración en la fuente de escape de forma prácticamente instantánea resultando una concentración inferior al límite inferior de explosividad. Da lugar a una zona de pequeña extensión (casi despreciable).

Ventilación Media (VM)

Puede controlar la concentración, manteniendo una zona límite estable, mientras el escape se está produciendo y en la que la atmósfera explosiva no persiste indebidamente después del desprendimiento.

Ventilación Baja (VB)

No puede controlar la concentración mientras el escape se está produciendo y/o puede impedir la persistencia indebida de la atmósfera explosiva después de que el escape se haya parado.

Se trata de un grado de ventilación MEDIO, ya que es la definición que más se ajusta al ejercicio; las otras dos son claramente inexactas.

Afinamiento de la Zona En primer lugar se calcula el tiempo que es previsible la presencia de la atmósfera explosiva a lo largo de un año: El tiempo será:


2 (esc/día) x 360 (d/año) x (1 + 8) min/esc = 6480 min/año = 108 horas/año.

En la tabla de la Unidad Didáctica 6 de la página 13, que relaciona la duración anual de la ATEX con el tipo de zona, se ve que entre 10 y 1000 horas/año es una zona 1. No es necesario, por tanto, “empeorar” la clasificación.

NOTA: Si la previsión fuese, por ejemplo, de 20 escapes por día, lo cuál llevaría a más de 1000 horas anuales de presencia de la ATEX, se tendría que “empeorar” la clasificación y considerar que se trata de una zona 0.


AREAS DE FORMACIÓN

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Ventilación y Cálculo en la Extensión de Zonas por Gases Vapores y Niebla  ECA,

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Clasif icación p por Zonas p par a Polvos


CLASIFICACIÓN POR ZONAS PARA POLVOS La peligrosidad de los polvos combustibles viene dada por la capacidad que tienen de formar mezclas polvo-aire potencialmente explosivas, en caso de que el polvo se encuentre disperso en el aire, y por el riesgo de ignición que pueden presentar las capas de polvo. Por ello, es necesario que los aparatos situados en un emplazamiento peligroso, estén protegidos adecuadamente, de tal manera que éstos no puedan ser una fuente de ignición, y además, deben garantizar una temperatura superficial máxima determinada, para no producir la ignición de capas de polvo combustible que pudieran depositarse en su superficie.

OBJETIVOS Adquirir las competencias necesarias relacionadas con las explosiones de polvo y la clasificación de zonas para polvos.

CONOCIMIENTOS Explosiones de polvo. Procedimiento general. Definición de zonas. Clasificación de las áreas de riesgo en zonas. Capas de polvo. Extensión de zonas.

Clasificación por Zonas para Polvos 2

EXPLOSIONES DE POLVO Existen muchos productos en forma de polvo que pueden dar lugar a explosiones en el caso de que se encuentren dispersos en el aire, en forma de nube y con una concentración adecuada. Los polvos inflamables sólo forman atmósferas explosivas con concentraciones dentro del intervalo de inflamación. Para que se materialice una inflamación de una nube de polvo-aire, además de darse en un espacio confinado, se tienen que dar una serie de condiciones simultáneas. Condiciones

Polvo combustible. Tamaño de partículas que permita la propagación de la llama. Atmósfera con oxígeno suficiente para mantener la combustión. Nube de polvo con una concentración dentro del rango de inflamabilidad (que es el mismo que el de explosividad). Fuente de ignición con energía suficiente para la ignición.

Riesgos Los riesgos presentados por los polvos inflamables son: Formación de una nube de polvo a partir de toda fuente de escape, si está dentro del rango de explosividad da lugar a una atmósfera explosiva. Incluso en escapes con cantidades muy bajas en las que la concentración de la nube no llegue al límite inferior de explosividad (LIE) pueden formarse capas que, si no se limpian, pueden pasar a nubes. En la gran mayoría de polvos inflamables, una capa de sólo 1 mm de espesor que, por cualquier circunstancia, pase a nube, da concentraciones por encima del LIE. Si las capas de polvo no pasan a formar una nube de polvo, son susceptibles, pueden inflamarse por causas de auto-calentamiento (por ejemplo, fermentación de polvos de cereales) o de superficies calientes de aparatos sobre las que están depositadas y conllevar un riesgo de incendio o un sobrecalentamiento de los aparatos. La capa inflamada puede igualmente actuar como fuente de inflamación de una atmósfera explosiva.


Factores que Intervienen en Explosiones de Polvo En la explosión de un polvo combustible intervienen una serie de factores: Características Explosivas del Polvo

El polvo de carbón es menos explosivo que la aspirina en polvo y ésta menos que el aluminio en polvo.

Composición del Polvo

El polvo de carbón da una explosión más violenta cuanto mayor es el contenido de volátiles. Los productos en polvo dependen de su contenido en grasa u otras materias orgánicas.

Tamaño y Distribución de Partícula

Partículas más finas tienen mayor área superficial y mayor explosividad. En un polvo compuesto de diversos tamaños de partículas, los finos juegan el papel más importante en la ignición y en la propagación de la explosión. En general se puede afirmar que las partículas de diámetro superior a 0,425 mm no contribuyen a la explosión; las de diámetro inferior a 0,075 mm participan completamente en la explosión.

Concentración de Polvo

Contenido de Humedad Temperatura y Presión del Ambiente

Turbulencia de la Nube de Polvo

Por debajo de una concentración mínima, que es el límite inferior de explosividad, no se puede propagar la explosión. Existe una concentración óptima que da la mayor violencia explosiva. El límite superior de explosividad es la concentración por encima de la cual no se puede propagar la explosión. Debido a la irregularidad de las nubes de polvo, no es válido (a diferencia de con los gases) aumentar la ventilación para reducir la concentración media de polvo en la atmósfera, ya que ello no garantizaría que, en determinados puntos la concentración no estuviese dentro del límite de explosividad. La violencia de las explosiones disminuye al aumentar el contenido de humedad. Un aumento de la temperatura ambiente ocasiona una disminución de la presión máxima en una explosión confinada en un recipiente. Un aumento de la presión ambiental, aumenta la presión máxima de explosión. Al aumentar la turbulencia, la explosión se propaga más rápidamente y la violencia de la explosión alcanza los valores máximos.


Presencia de Gas Inflamable

La mezcla de una concentración de gas inflamable puede incrementar de forma notable la violencia de la explosión de una nube dispersa de polvo. Las mezclas híbridas de polvo-vapor en aire son muy peligrosas y deben tratarse con muchísimo cuidado.

Parámetros de Explosión Existen una serie de parámetros que caracterizan la explosión de un polvo combustible y se determinan mediante ensayos:

Parámetros de Explosión

Presión Máxima de Explosión (Pmáx)

Presión máxima registrada en un ensayo normalizado de explosión en recipiente cerrado con la concentración óptima de polvo en aire. Valor característico para cada polvo combustible y no varía en función del volumen del recipiente. Pendiente de la tangente trazada por el punto de inflexión en la parte creciente de la curva de la presión en función del tiempo. Expresa la velocidad máxima de aumento de la presión en función del tiempo (bar/s).

Velocidad Máxima de Aumento de la Presión (dP/dt)máx

Concentración Óptima

Concentración que da el gradiente máximo de aumento presión, es decir, la máxima violencia de explosión. Clasificación por Zonas para Polvos 5

Medida específica de la explosividad de un polvo, medida en mbar*s -1. En recipientes cerrados de volumen superior a 20 l la presión máxima de explosión es independiente del volumen pero la velocidad máxima de aumento de la presión de explosión siguen la llamada ley cúbica: Donde: Kmax= (dP/dt)máx x V1/3

Constante (Kmáx) o Kst

Kmáx = Constante (m.bar.s -1). (dP/dt)máx= Velocidad Máxima de Aumento de la Presión de Explosión (bar . s-1). V= Volumen del recipiente (m 3).

Esta constante coincide pues con la velocidad máxima de aumento de la presión de explosión cuando el experimento se realiza en un recipiente de volumen de 1 m3. Es un valor característico de cada polvo, relacionado con la velocidad máxima de aumento de la presión de explosión, y es el valor más importante a la hora de elegir un sistema de protección contra explosiones, por cuanto condiciona el tiempo (siempre milisegundos) en que deben actuar los dispositivos de protección. En función del valor de esta constante, los polvos se clasifican en las siguientes clases o grupos de explosión: Clases de Explosión de Polvo

Kst (mbar.s-1)

Explosividad

St1 St2 St3

0< Kst<200 200< Kst<300 Kst>300

Débil o moderada Fuerte Muy fuerte

Ejemplos de polvos según la clase de explosión: St 1 St 2 St 3

Cereales, aceites, harinas y productos agroalimentarios en general. Plásticos y productos polvorientos de la industria química en general. Polvos de metales ligeros como aluminio, magnesio y otros, cuya explosión toma forma de cuasi-detonación (velocidad de propagación de la explosión supersónica).


PROCEDIMIENTO GENERAL La norma armonizada de referencia para la clasificación de zonas en emplazamientos don de el polvo combustible está o pue de estar presente es la EN 50281-3: Aparatos destinados a ser utilizados en presencia de polvos combustibles. Parte 3: Clasificación de emplazamientos en donde están o pueden estar presentes polvos combustibles. La clasificación en zonas no puede hacerse en “abstracto”. Depende, obviamente, del equipo de trabajo, pero además es función de: El uso previsto: condiciones meteorológicas, etc. Los procedimientos de trabajo.

del produ cto: granulometría,

humedad,

condi ciones

En caso de duda es recomendable encargar a un organismo notificado un ensayo del polvo utilizado realmente en la situa ción más desfavorable (con las partículas más finamente divid idas, más secas, etc.). Las gráficas que siguen mue stran como influyen en la presión de explosión y en la veloc idad máxima de aumento de la pre sión de explosión, la granulometría y la humedad del producto.

Influencia de la Granulometría


Influencia de la Humedad

Etapas de la Clasificación de Zonas para Polvos El procedimiento general para la clasificación de zonas para polvos consta de los siguientes pasos:


Pasos de Procedimiento General

Identificación de los emplazamientos. Identificación de las sustancias inflamables presentes y sus características significativas: Tamaño de partículas. − Humedad. − Resistividad eléctrica. − Parámetros de inflamabilidad: temperatura mínima de inflamación en capa y − en nube, concentración mínima explosiva, energía mínima de inflamació n. Parámetros de explosividad: presión máxima de explosión, K máx. − Identificación de las fuentes de escape: se identifican y se verifica si existe la posibilidad de eliminarlas o limitar lo más posible la cuantía del escape. Grado de escape: para cada fuente de escape se establece la frecuencia y duración, grado de escape, de emisión de sustancias pulverulentas y se comprueba la posibilidad de eliminar o limitar lo más posible los escapes de grado continuo y de grado primario, o al menos se comprueb a si se pueden reducir los caudales. Influencia de las capas de polvo: se analiza la influencia de las capas de polvo que se formen o puedan formarse, teniendo en cuenta las características de las operaciones y procedimientos de limpieza y mantenimiento. Determinación del tipo de zona peligrosa: para cada fuente de escape se determina el tipo de zona peligrosa. Estimación de la extensión de la zona: para cada fuente de escape se estima la extensión de la zona. Clasificación del lugar peligroso: la clasificación se obtiene del conju nto de las zonas peligrosas individuales.

R esistividad Eléctrica

La resistividad eléctrica se mide en un ensayo de laboratorio y se expresa en Ωm. Más adelante se podrá ver las restricciones aplicables cuando el polvo se considera conductor (resistividad eléctrica < 103). Temperatura de Inflamación

La temperatura de inflamación de la capa (valor característico tabulado para los polvos más habituales), es la temperatura mínima a partir de la cual se puede producir la inflamación de una capa de polvo de 5 mm de espesor sin necesidad de contacto con llama, simplemente por contacto con una superficie caliente. En general, para polvos es más restrictiva (por ser inferior), la temperatura de inflamación de la capa de 5 mm de espesor que la de la nube.


Las temperaturas de inflamación de alguno de los polvos más habituales son: Producto

Temperatura de Inflamación Nube (ºC)

Temperatura de Inflamación Capa 5 mm (ºC)

Azúcar

350

220

Trigo

420

200

Polvo Car bón

500-600

180

PVC

530

340


DEFINICIÓN DE LAS ZONAS Actualmente se pueden encontrar algunas instalaciones clasificadas co nforme a códigos antiguos ya derogados. La explicación histórica de tales clasificaciones reside en el antiguo Reglamento Electrotécnico, que se refería a dos clases de zonas, una para situaciones de polvo en suspensión y otra para capas de polvo, denominadas respectivamente Zona Z y Zona Y. Esta clasificación también aparecía en normas antiguas internacionales, como la CEI 1241-3. Las normas norteamericanas Nacional Electrical Code (NEC) también basaban la clasificación en un esquema de dos niveles de probabilidad de formación de formación de atmósfera explosiva que se denominan División 1 (sustancia presente en condiciones normales) y División 2 (sólo bajo condición de fallo o avería). Todas las clasificaciones de zonas para emplazamientos de Clase II basadas en dos tipos de zonas. Hay que tener en cuenta que todas estas clasificaciones se consideran incorrectas, pero todavía se pueden encontrar en algunas bibliografías. La única clasificación válida para zonas de polvos es la conforme con las directivas de nuevo enfoque sobre atmósferas explosivas. Se definen en la Norma armonizada 50281-3. Grados de Escape Al igual que en el caso de gases, existen tres grados de escape: Grados de Escape

Continuo

Se espera se produzca de forma continua o durante largos periodos o frecuentemente.

Primario

Se espera periódica u ocasionalmente en funcionamiento normal (el funcionamiento normal incluye el arranque, parada, limpieza, etc.).

Secundario

No se espera en funcionamiento normal y, si se produce, es previsible que ocurra infrecuentemente y en periodos de corta duración.

Tipos de Zonas Pulverulentas Las áreas clasificadas para atmósferas explosivas pulverulentas son divididas en zonas en función de la frecuencia y de la duración de la presencia de las atmósferas polvo/aire explosivas.


Hay que tener en cuenta que en las definiciones de las zonas no se tratan las capas de polvo, ya que se consideran fuentes de escape, que pueden llegar a clasificarse como de grado continuo si existieran cantidades de polvo permanentemente en cantidad suficiente para generar constantemente una atmósfera explosiva. Al igual que con los gases, y también por la propia definición de grado de escape y zona, un escape de grado continuo da lugar a una zona 20, uno de grado primario da lugar a una zona 21 y un escape de grado secundario da lugar a una zona 22. Se entiende por condiciones normales cuando la instalación funciona de acuerdo con las especificaciones técnicas de funcionamiento. Ejemplos de lo contrario, de funcionamiento anormal, serían situaciones tales como fallos que implican una reparación o parada, roturas de conexiones flexibles o sacos, etc.

Zona 20

Área de trabajo en la que una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en aire está presente de forma permanente, o por un periodo de tiempo prolongado, o con frecuencia.

Zona 21

Área de trabajo en la que es probable la formación ocasional, en condiciones normales de funcionamiento, de una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en aire.

Zona 22

Área de trabajo en la que no es probable, en condiciones normales de funcionamiento, la formación de una atmósfera explosiva en forma de una nube de polvo combustible en el aire. En caso de formarse, sólo permanece durante un breve periodo de tiempo.


Selección de Equipos La asignación de equipos depende de la clasificación de zonas.

Zona

Categoría

20

1

21

2

22

3

La Categoría 3 D no se puede utilizar con polvo conductor (resistividad (resistividad eléctrica < 10 3 Ωm).

Cálculo del Espesor de Polvo Para tener un una aproxima aproximación ción del del espesor espesor de de polvo polvo necesari necesario o para que que se pueda pueda formar formar una una atmósfera explosiva de una cierta concentración C de polvo e n suspensión, se pueden emplear las siguientes ex presiones que permiten calcular la concentración que alcanzaría el polvo al resultar dispersado homogéneamente en el recinto que lo contiene, contiene, como puede ser una cúbica, o un conducto de forma cilíndrica gran sala o zona de trabajo cúbica,

Donde: C = Concentración de polvo (gm -3). = Densidad de la sustancia pulverulenta en masa (kg m -3). h = Altura de la capa de polvo (mm). D = Diámetro de la tubería o recinto cilíndrico (m). H = Altura del recinto cúbico (m).


Por ejemplo, se supone un polvo de 1 mm de espesor depositado en 1 m 2 y con una densidad de 500 g/m3. Aplicando la fórmu la en las unidades indicadas por ejemplo al recinto cúbico se obtiene como concentración de polvo: C = 500 (1/1) = 500 g/cm3.

Que es una concentración superior superior al LIE de casi todos los polvos.


CLASIFICACIÓN DE LAS ÁREAS DE RIESGO EN ZONAS Cualquier sustancia inflamable o combustible se considera capaz de formar una atmósfera explosiva a no ser que el análisis de sus propiedades propiedades demuestre lo contrario. material, en la presencia de La clasificación zonal se basa en las las características del material, acumulaciones de polvo o fuentes de escape y escape y en la probabilidad de probabilidad de que se puedan formar mezclas explosivas polvo/aire. polvo/aire. Para determinar las posibilidades de escape en los lugares por donde el polvo sale despedido, es liberado o puesto en suspensión, deben tenerse en cuenta una serie de parámetros del proceso: Presiones superiores a la atmosférica. Velocidad de transporte. Velocidad de extracción de polvo. Altura de caída. caída. Tamaños de partículas. Contenido de humedad. separada, ya que una nube de polvo es Las nubes y capas de polvo se consideran de forma separada, una atmósfera potencialmente explosiva en sí misma, misma, mientras que una capa de polvo representa un riesgo latente Por eso se considera que una capa de polvo actúa como una fuente de escape escape y, en consecuencia, consecuencia, se trata como tal a la hora de establecer la clasificación de zonas. En el interior de los equipos equipos donde se almacenan, manipulan o procesan productos pulverulentos, a menudo no pueden evitarse las capas de polvo de espesor incontrolado, ya que forman parte del propio proceso. Las capas de polvo que se forman en el exterior de los equipos deben ser controladas, controladas, por ejemplo, mediante una limpieza frecuente hasta alcanzar un nivel aceptable. Conseguir el nivel adecuado puede tener tener consecuencias en la selección de los equipos equipos eléctricos o no eléctricos. La polvo y de la idoneidad de dicho nivel depende entre otros factores, de las características del polvo temperatura superficial del equipo o maquinaria. maquinaria. En la mayoría de los casos, una capa de polvo de tan solo 1mm de espesor contiene suficiente cantidad de éste para crear una mezcla polvo-aire explosiva. En este caso, el área deberá ser clasificada.


CAPAS DE POLVO La presencia y duración de acumulaciones de polvo puede modificar la probabilidad de formación de atmósferas explosivas en función de las operaciones de mantenimiento y limpieza. Es importante señalar que dentro de un mismo emplazamiento pueden coexistir diferentes tipos de zonas, cada una con su s correspondientes exigencias. A veces es posible desplazar un equipo eléctrico una corta distancia, pero suficiente para que el equipo quede instalado en una zona de menor grado de exigencia. Se pueden considerar tres actuaciones:

Mantenimiento y Limpieza

Clasificación

Bueno

No se requiere clasificación zonal cuando en ningún momento se llegan a acumular capas peligrosas. Formación de capas de polvo no despreciables, pero de corta duración (inferior a un turno de trabajo). Dependiendo de la probabilidad de que se produzca la dispersión en funcionamiento normal se establece la clasificación zonal. Se considera dispersión poco probable en zonas alejadas del paso del personal, en zonas libres de corrientes y alejadas de máquinas con movimiento o vibración.

Regular

Grado de Escape

Dispersión Probable en Funcionamiento Normal

Dispersión Improbable en Funcionamiento Normal

Primario

21

22

Secundario

22

No clasificada

Grado de escape: se refiere al grado de escape desde la fuente (en general, equipo de trabajo) que está originando la formación de la capa. No se refiere al grado de escape desde la capa hasta la atmósfera.


Formación de capas de polvo no despreciables persistentes.

Malo

Grado de Escape

Dispersión Probable en Funcionamiento Normal

Dispersión Improbable en Funcionamiento Normal

Primario o Secundario

21

22

Grado de escape: se refiere al grado de escape desde la fuente (en general, equipo de trabajo) que está originando la formación de la capa. No se refiere al grado de escape desde la capa hasta la atmósfera.


EXTENSIÓN DE ZONAS La distancia, en cualquier dirección, entre el borde de una fuente de emisión y el punto donde el riesgo asociado se considera inexistente depende de: Cantidad de polvo. Caudal. Tamaño de polvo. Contenido de humedad. Es difícil definir un criterio único, y no se conocen fórmulas o expresiones experimentales que permitan definir la exten sión de las zonas debidas a polvo con la precisión existente para las zonas de gases. En general, se tomará normalmente una distancia de 1 m alrededor de la fuente de escape y hasta el suelo o superficie sólida. Como el polvo se deposita y forma capas, a veces a distancias considerables, también de forma general se debe definir la extensión de la zona clasificada hasta los límites que se extienda la capa de polvo. Un emplazamiento clasificado como zona 20 se debe considerar que es inaceptable como zona de trabajo, es decir, nunca debería entrar personas en zonas clasificadas como zona 20. Si hay una fuente de escape de grado secundario en el exterior de un equipo o local, se definirá una zona 22 en el exterior , normalmente 1 m alrededor escape. Se puede observar que, a diferencia de otras actividades industriales (por ejemplo en el uso de maquinaria industrial), las normas armonizadas de la directiva ATEX confían plenamente en la buena fe del usuario, hasta el punto de que la clasificación en zonas se basa en ocasiones en el compromiso de mantenimiento y limpieza. Es pues importantísimo que en este compromiso (por ejemplo, de que las capas de polvo tienen siempre una duración inferior a un turno) quede claramente reflejado en el Documento de Protección contra Explosiones y que, además el compromiso adquirido en el Documento se cumpla realmente.


Zona 20

Interior de los conductos y equipos que producen y manipulan polvo, en los que están presentes de forma continua o frecuente mezclas polvo/aire explosivas Interior de equipos que contienen polvo donde pueden formarse capas de polvo de espesor excesivo e incontrolable. Si una mezcla explo siva de polvo/aire está presente continuamente en el exterior de un contened or de polvo, se requiere una clasificación de zona 20. Esta situación debe corregirse a la mayor brevedad , por ser esto inaceptable. Ejemplos de Zonas 20: − − −

−

Tolvas, silos, etc. Ciclones y filtros. Sistemas de transporte de polvo, excepto algunas partes de transportadores de bandas y de cadenas, etc. Mezcladores, molinos, secadores, equipos de ensacado, etc.


Zona 21

Interior de algunos equipos de manipulación de polvo en los cuales e s probable que exista una mezcla polvo-aire explosiva Extensión del área exterio r al equipo, formada por una fuente de escape, también depende de diversos parámetros del polvo como velocidad de flujo, tamaño de partícula, cantidades de polvo y contenido de humedad en el producto. Esta zona suele ser de pequeña extensión: una fuente de escape característica normalm ente origina una mezcla polvo-aire explosiva − cuya extensión no su ele ser superior a 1m del perímetro de la fuente, y se extiende en vertical, en horizontal y hacia abajo hasta alcanzar el suelo o el nivel del piso inferior. cuando la extensió n del polvo esté limitada por estructuras mecánicas pueden tomarse − como límites de la zona las superficies de éstas. consideraciones prácticas pueden hacer deseable clasificar toda el área en estudio como − zona 21. Si se acumulan capas de polvo en el exterior de una Zona 21, pu ede requerirse una posterior clasificación para tener en cuenta la extensión de la capa así como las posibles dispersiones de la capa que pueden producir una nube. Ejemplos de Zonas 21: − Áreas exteriores a contenedores de polvo y en las proximidades a puertas de acceso sometidas a aperturas frecuentes o retiradas por motivos operativos, cuando en el interior hay presentes mezclas polvo/aire explosivas. − Áreas en el exterior de equipos que contienen polvo y en las proximidades de puntos de carga y descarga, alimentadores de cinta, puntos de muestreo, estaciones de descarga de camiones, etc., donde no se hayan adoptado medidas para evitar la formación de mezclas polvo/aire explosivas. − Áreas exteriores de equipos que contienen polvo, donde se acumula el polvo y en las cuales, debido a las operaciones de proceso, la capa de polvo tiene la probabilidad de verse perturbada y originar mezclas polvo/aire explosivas. Áreas alrededor de las salidas de ciclones y filtros de mangas, cuando el polvo llega a − acumularse cerca de las salidas debido a largos periodos de tiempo, de forma que puede dar lugar a mezclas polvo/aire explosivas si las capas de polvo se ven perturbadas.


Zona 22

Normalmente la zona será de una anchura horizontal de 1 m alrededor de la fuente de escape y se extenderá verticalmente hac ia abajo hasta alcanzar el suelo o el nivel del piso inferior. Cuando la extensión del polvo esté limitada por estructuras mecánicas (paredes, etc.) pueden tomarse como límites de la zona las superficies de éstas. Consideraciones prácticas pueden hacer deseable clasificar toda el área en estudio co mo zona 22. En el caso de áreas exteriores a los edificios, los límites de la zona 22 pueden verse reducidos como consecuencia de las condiciones climáticas como viento, lluvia, etc. Normalmente será suficiente un área de 1 m de anchura alrededor de la fuente de escape. Una zona 21 no confinada (no limitada por estruct uras mecánicas, como un reactor con un tragante abierto) situadas en su interior, estará siempre rodeada por una zona 22. Esto es consecuenci a de la formación de capas de polvo. Si se acumulan capas de polvo en el exterior de una Zona 22, puede requerir una posterior clasificación para tener en cuenta la extensión de la capa que pueda producir una nube. Es importante tener esto presente, especialmente si se establece la clasificación de zonas sobre planos o en la fase de p royecto, ya que la experiencia indica que, con el tiempo, la extensión de las zonas puede ser superio r a la prevista inicialmente como consecuencia de la capacidad de polvo de llegar hasta distancias mayores y formar allí capas de polvo. En estos casos, debe revisarse la clasificación de zonas cuando se realice la puesta en marcha de la instalación o, mejor aún, un cierto tiempo despué s. Ejemplos de Zonas 22: −

−

−

−

−

Salidas de los respiraderos de filtros de mangas, ya que en caso de un mal funcionamiento pueden emitir mezclas polvo/aire explosivas. Emplazamientos próximos a equipos que han de abrirse con poca frecuencia, o equipos que por experiencia se sabe que pueden dar lugar a pérdidas y que a consecuencia de una presión superior a la atmosférica el polvo saldrá despedido. Almacenamientos de sacos que contienen producto s pulverulentos, durante la manipulación de los sacos pueden producirse la rotura de éstos, dando lugar a escapes de polvo. Áreas normalmente clasificadas como zona 21 podrían llegar a clasificarse como z ona 22 cuando se empleen medidas para prevenir la formación de mezclas explosivas. Dichas medidas deberán emplearse en las proximidades de los puntos de llenado y vaciado de sacos, alimentadores de bandas, puntos de muestreo, estaciones de descarga de camiones, etc. Áreas donde se han formado capas de polvo controladas siendo improbable que lleguen a originar mezclas polvo/aire explosivas.


Curso ATEX

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