INSTALACIONES ELECTRICAS EN AREAS PELIGROSAS PABLO A. HUAMBACHANO C. ING.CIP 22627 DPRISA - AIS S.R.L. - DEMEM S.A. RESUMEN Existen diferentes maneras de desarrollar el diseño eléctrico de instalaciones en Áreas Peligrosas, en este este trabajo trabajo vamos vamos a mostrar mostrar algunos algunos procedimi procedimiento entoss para selecciona seleccionarr y apli aplica carr adec adecua uadam damen ente te los los méto método doss más más apropiados apropiados.. Esto requiere requiere un conocimien conocimiento to adecuado de las normas y recomendaciones prácticas aplicables, un adecuado criterio y una real real inven inventiv tivaa para para encont encontrar rar diseño diseñoss económ económico icoss sin sacrif sacrifica icarr la calida calidadd ni la seguridad de las instalaciones. Durante los ltimos años, !a ocurrido una me"c me"cla la de tecn tecnol olog og#a #ass deri deriva vada da como como consecuencia de los traslados de los capitales propietarios de las industrias en el mundo. Esta Esta me"c me"cla la de tecn tecnol olog og#a #as, s, es algo algo qu quee noso nosotr tros os !emos !emos apre apreci ciad adoo en las las plan planta tass indu indust stri rial ales es de nu nues estr troo pa#s pa#s desd desdee !ace !ace
muc! muc!oo tiem tiempo po.. $q $que uell llos os que que estu estuvi vier eron on familiari"ados con el sistema de Clasif Clasifica icació ciónn por Divisi División ón usad usadoo en el %ódigo &acional de Electricidad, !an tenido opor oportu tuni nida dadd de cono conoce cerr equi equipo poss que que a primera vista no pod#an ser usados en atmósferas peligrosas. 'or otro lado aquellos que estuvieron familiari"ados por el método euro europe peoo de Clasificación por Zonas se !an visto en la necesidad de considerar equipos que se ve#an como fuera de lugar, en las "onas peligrosas de sus industrias. Durante este trabajo vamos a mostrar( ). *ases para entender entender la la clasifi clasificación cación de un +rea 'eligrosa . %lasifica %lasificación ción de las las +reas +reas 'eligrosas 'eligrosas -. ipo iposs de equipo equiposs que se usan usan en estos estos lugares.
INTRODUCCION /as /as ins instalac alacio ionnes de un unaa ref refiner iner##a de asegurarse que están bien. %iertamente, no se combustible, una planta petroqu#mica, y una permiten fuegos abiertos en estas plataforma de perforación de po"o petrolero, inst instal alac acio ione nes, s, está está pro! pro!ib ibid idoo el uso uso de lucen como lugares de trabajo riesgosos, y lo !err !erram amie ient ntas as que que prod produc ucen en c!is c!ispa pas, s, y la son. 'ero incluso lugares que se muestran gene genera raci ción ón de elec electr tric icid idad ad está estáti tica ca debe debe como lugares seguros para trabajar, pueden también ser prevenida. 1iguiendo un esfuer"o tener áreas que son peligrosas debido a la riguroso riguroso de normas normas de trabajo, trabajo, todas todas estas estas presencia de elementos combustibles en el potenciales fuentes de ignición pueden ser ambiente. 0uc!as veces no se entiende bien fácilmente eliminadas. que cierto tipo de metales pueden quemarse, y que cuando los polvos de estos metales son /os sistemas eléctricos instalados dentro de depositados en una superficie caliente, estos estas estas instal instalaci acione ones, s, sin embarg embargo, o, tambié tambiénn pueden encenderse y explotar violentamente. tien tienen en la posi posibi bili lida dadd de ince incend ndia iarr una una 1imilarmente, finos fragmentos 2flotantes3 de atmó atmósf sfer eraa peli peligr gros osa. a. 'or 'or esta esta ra"ó ra"ónn las las algodón y otras fibras que flotan en el aire normas de electricidad locales, nacionales e pueden encenderse si están presentes en las int intern ernacio acionnales ales y los los labo labora rato torrios ios de concentraciones apropiadas. cert certif ific icac ació iónn cali califi fica cado doss y otra otrass part partes es 4ncluso la más peligrosa de estas invo involu lucr crad adas as se preo preocu cupa pann de que que las las instalaciones, puede ser segura para el trabajo instalaciones eléctricas en estos lugares de de las personas en estas áreas, siempre que se trabaj trabajoo no sean sean los los respon responsab sables les de estas estas !ayan tomado las debidas precauciones para situaciones.
1.0 BASES PARA ENTENDER LA CLASIFICACION DE UN AREA PELIGROSA 1.01
CAUSAS DE INCENDIOS Y EXPLOSIONES
/os incendios o explosiones requieren tres ingredientes( • • •
%ombustible, 5x#geno y Energ#a, cada uno en cantidad suficiente.
1i al com!"#$%& almacenado en forma de %'(!$)o en un depósito bajo alta presión 2como el propano3 se le deja salir solo de una manera regulada, el combustible se evaporará como gas a la presión atmosférica y sólo se me"clará con el aire alrededor de la fuente de ignición y producirá una llama. Desde que se genera calor con la combustión, el gas escapado continuará quemándose en ese punto cuando la fuente de encendido sea apagada o retirada. 'or otro lado, cuando un gran volumen de com!"#$%& *+"&o"o es me"clado en la proporción correcta, de tal forma que cada molécula de combustible tenga suficiente ox#geno, y la temperatura de unas pocas moléculas de la me"cla alcance o supere su temperatura de ignición, ocurrirá una combustión instantánea 2una explosión3.
1.02
%uando a un com!"#$%& %'(!$)o o ",%$)o se le aplica calor, el combustible gradualmente se convertirá en gas que, cuando se me"cle con el ox#geno del aire y se encienda, provocará una combustión lenta 2un fuego3. El encendido de polvos puede ocurrir bajo diferentes conjuntos de condiciones( 'rimer conjunto, un o%o com!"#$%& está presente, y el polvo está suspendido en el aire en las proporciones requeridas para producir una me"cla que se pueda encender, también debe !aber una cantidad suficiente de esta me"cla en la vecindad del equipo eléctrico, y debe !aber una liberación de energ#a del sistema eléctrico, suficiente para encender la me"cla en suspenso6 1egundo conjunto, un polvo combustible debe estar presente, y el polvo se debe !aber depositado por capas en el equipo eléctrico en espesores suficientes para interferir con la disipación de calor, permitiendo que la capa alcance la temperatura de encendido del polvo, y la temperatura externa del equipo eléctrico debe ser lo suficientemente alta para que provoque que el polvo alcance su temperatura de ignición.
DEFINICION DE ALGUNOS TERMINOS
P!/#o F%+" de un liquido, es la temperatura m#nima a la que el l#quido entrega vapor en concentración suficiente para formar una me"cla inflamable con el aire cercano a la superficie del liquido. /os com!"#$%&" %'(!$)o" tienen un punto flas! en o sobre los -7.8 9%. /os %'(!$)o" $/%+m+%&" son aquellos con un punto flas! debajo de los -7.89% y tienen una presión de vapor que no excede los :; psia a -7.89%. /a &"$,/ )& +o es la presión de un vapor confinado en equilibrio con su l#quido a una temperatura espec#fica.
T&m&+#!+ )& I*/$c$,/ de una sustancia, sea esta sólida, l#quida o gaseosa, es la temperatura m#nima requerida para iniciar o causar una combustión auto sostenida independientemente del elemento calefactor. /a temperatura de ignición observada bajo ciertas condiciones puede ser variada substancialmente por un cambio de las condiciones de observación. 'or esta ra"ón, las temperaturas de ignición se verán solo como aproximaciones. $lgunas de las variables que se sabe que afectan la temperatura de ignición son6 la composición porcentual de la me"cla de vapor o gas con el aire, la forma y dimensiones donde ocurre el encendido, el grado y duración del
calentamiento, tipo y temperatura de la fuente de encendido y concentración del oxigeno. /a temperatura de ignición de un combustible sólido es influenciada por el flujo de aire, grado de calentamiento, y el tamaño de la muestra. L$m$#&" )& I/%+m+c$,/ o )& E3%o"$$)+) ( En el caso de gases o vapores que forman me"clas inflamables con el aire u oxigeno, existe una concentración m#nima de la sustancia en el aire u oxigeno, debajo de la cual la propagación de la llama no ocurre en contacto con una fuente de encendido. Po+*+c$,/ )& %+ %%+m+ se entiende a la expansión de la llama desde una fuente de encendido a través de la me"cla inflamable. /os gases y vapores pueden formar me"clas inflamables en atmósferas diferentes que el aire u ox#geno, por ejemplo !idrógeno en cloro. Existe también una proporción máxima de vapor o gas en el aire sobre la cual la propagación de la llama no ocurre. Estas me"clas l#mites de vapor o gas con aire, que si se encienden propagan la llama, se conoce como los l#mites de explosividad
superior e inferior, y son usualmente representados en términos de porcentaje por volumen del gas o vapor en el aire. En términos corrientes, una me"cla por debajo del l#mite inferior de explosividad es muy =pobre= para quemarse o explotar y una me"cla sobre el l#mite superior de explosividad es demasiado =rico= para quemarse o explotar. /os valores de l#mites de explosividad dados en las tablas !an sido determinados con temperaturas y presiones atmosféricas normales, a menos que se indique lo contrario. 'ueden !aber considerables variaciones en los limites de explosividad a presiones y temperaturas mayores o menores que las anormales. El efecto general de elevar la temperatura o presión es el de disminuir el limite inferior y elevar el limite superior, es decir aumenta el rango de explosividad. El disminuir la temperatura o presión, por el contrario, aumenta el l#mite inferior y disminuye el l#mite superior6 es decir disminuye la amplitud del rango de explosividad.
/404E DE 4&>/$0$*4/4D$D 1?'E@45@ E 4&>E@45 @ DE /$ %5&%E&@$%45& DE /51 <$1E1 @E'@E1E&$4A51 DE /51 <@?'51 DE /$ %/$1E 4 ;.;C
8;.;C 1 E 1 $ < 7;.;C 1 5 / E D E ;.;C @ & 4 $ 5 4 / % E $ B;.;C @ & . E & 1 E 5 % 1 :;.;C & 5 5 @ % < 4 E / D E -;.;C ' E H $ . & ,;.;C E % @ 5 ' );.;C
8).;C
7B.;C
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.BC ,.BC
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,.)C
<@?'5 $.F $cetileno
<@?'5 *.F Gidrógeno
<@?'5 %.F Et!yleno
<@?'5 D.F 'ropano
;.;C
<$1E1 @E'@E1E&$4A51 DE /51 <@?'51 DE /51 <$1E1 DE /$ %/$1E 4
D&/"$)+) )&% 4+o es el peso de un volumen de vapor o gas 2sin presencia del aire3 comparado con el peso de un volumen igual de aire seco a la misma temperatura y presión. 1e le calcula como la relación al peso molecular promedio del aire 23. ?n valor de densidad menor que ) indica que el vapor o gas es menos pesado que el aire y
tendr#a tendencia a irse !acia arriba en atmósferas relativamente tranquilas. ?n valor de densidad mayor que ) indica que el vapor de gas es más pesado que el aire y tiende a viajar por los niveles inferiores a considerables distancias y llegar a una fuente de encendida e inflamarse.
1.05
MATERIALES PELIGROSOS Y LA CLASIFICACION DE AREAS COMPARACION ENTRE CENELEC-IEC NEC %E&E/E% I 4E% &E% 0$E@4$/ '@5E%F J5&$ <@?' 1?*D4A4F %/$1E D4A4F <@?'5 4&>/$0$*/E %45& 5 145& 145& <$1E1 K A$'5@E1 $cetileno d, e ), 44 % 4 ), $ Gidrógeno d, e ), 44 % 4 ), * 5xido de 'ropileno d, e ), 44 * 4 ), * Et!il óxido d, e ), 44 * 4 ), * *utadieno d, e ), 44 * 4 ), * %iclopropano d, e ), 44 * 4 ), % Et!il Eter d, e ), 44 * 4 ), % Etileno d, e ), 44 * 4 ), % $cetona d, e ), 44 $ 4 ), D *en"eno d, e ), 44 $ 4 ), D *utano d, e ), 44 $ 4 ), D 'ropano d, e ), 44 $ 4 ), D Gexano d, e ), 44 $ 4 ), D 1olventes de 'intura d, e ), 44 $ 4 ), D
Garina DID4' 44 < 'olvos no metálicos con DID4' 44 < @O);NB 5!ms x cm >4*@$1 K '5/A51 @ayón 444 ), $lgodón 444 ), /ino 444 ), 0adera 444 ), %áñamo 444 ), Estopa 444 ), >ibra de coco 444 ), 2)3 División )( áreas de fabricación I División ( áreas de almacenamiento
2)3 2)3 2)3 2)3 2)3 2)3 2)3
1.0 NORMAS EN EL MUNDO /as principales normas que rigen el diseño y las instalaciones eléctricas y la fabricación de materiales y equipos para atmósferas explosivas, son( 4E% 24nternacional Electrotec!nical %ommission3 I %E&E/E% $&14 2$merican &ational 1tandard 4nstF itute3 I &E% 2&ational Electrical %ode3
•
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/a 4E% es una organi"ación internacional que existe desde );:, cuyas oficinas principales quedan en <énova, 1ui"a. /a mayor#a de los pa#ses europeos son integrantes de la 4E%, los principales pa#ses del medio y lejano oriente y los E.?. de $. también son miembros de la 4E%, desde !ace muc!o tiempo. En ):7, con la creación de la 415 24nternational 1tandards 5rgani"ation3 por las &aciones ?nidas, la 4E% se !i"o responsable de la organi"ación de la división eléctrica, manteniéndose independiente. /a 4E%, a su ve" mantiene activa dos sistemas para aprobar acuerdos( 4E%EE, trabaja con los fabricantes para proveer los medios para aprobar los equipos eléctricos a un costo adecuado y lo más pronto posible. 4E%5, trabaja con toda la industria de componentes electrónicos, certificando componentes, y suministrando información sobre fabricantes y distribuidores calificados. /a 4E% incluye más de );;.;;; páginas en más de -.;;; normas. Debido a que la 4E% incluye a diferentes pa#ses, y muc!os de ellos !an incorporado sus propias normas, se formó un grupo denominado %E&E/E% 2%omité Europeo de &ormali"ación Electrotécnica3. /a designación de las normas de la %E&E/E% es con PE&Q 2European &ormalisation3. $ctualmente la %E&E/E% respalda más de ).;;; documentos, que contienen en total más de B.;;; páginas, más del ;C de las cuales !an sido adoptadas directamente de la 4E%. /os objetivos de la %E&E/E% incluyen( •
•
•
&ormali"ar la ingenier#a, el diseño y la construcción en Europa, en base a normas uniformes. @etirar barreras para la fabricación internacional. $segurar una alta calidad de los bienes y la seguridad para los consumidores. Establecer una referencia nica cuya conformidad significará que los bienes fabricados pueden ser comerciali"ados libremente a través de los )8 pa#ses europeos.
$ partir de ), el &E% usa los nombres de los grupos de gases, clases de temperaturas de equipos y la definición de áreas del 4E%. /a $&14, la &>'$ 2&ational >ire 'rotection $ssociation3, la ?/ 2?nderRriting /aboratories3, la $'4 2$merican 'etroleum 4nstitute3, la 4EEE 24nstitute of Electrical and Electronics Engineers3, y la &E0$ 2&ational Electrical 0anufacture $ssociation3 emiten y revisan permanentemente, normas que son mencionadas por el &E% en la clasificación de distintas ubicaciones y otros asuntos que deben ser conocidos por aquellos que trabajan en proyectos relacionados con áreas peligrosas y los equipos que van instalados en ellos. ?n electricista acostumbrado a leer y usar los s#mbolos $&14I&E0$I4EEE en los planos de trabajo, tiene dificultad cuando observa por primera ve" s#mbolos y documentos de 4E%I%E&E/E%, lo mismo en el sentido contrario. $simismo existen diferencias entre las frecuencias y niveles de tensión usadas en una y otra norma. 'ero la mayor diferencia entre las metodolog#as de la 4E%I%E&E/E% y las metodolog#as de $&14I&E%I&E0$I4EEEI &>'$I$'4 se encuentran dentro de los conceptos de +reas 'eligrosas. Estas metodolog#as son tan diferentes y tan desarrolladas, que el esfuer"o para que estén disponibles universalmente lo mejor de las dos metodolog#as, llego a la conclusión final que era necesario respetar cada una de ellas siendo explicada y mantenida separado una de otra.
2.00 CLASIFICACION DE LAS AREAS PELIGROSAS Es dif#cil eliminar por entero el equipo eléctrico de las áreas peligrosas. Entonces, el equipo eléctrico instalado en estas ubicaciones puede ser la fuente que cause el encendido de materiales inflamables. /o real ser#a, entonces, usar equipos y materiales espec#ficamente probados y aprobados para ser usados dentro de atmósferas peligrosas espec#ficas. ?n factor principal en la selección del equipo es la clasificación del área por la naturale"a del material peligroso presente( gas, vapor, polvo, fibras ó material flotante. 'or esta ra"ón es necesario entender claramente su identificación. /as normas europeas e internacionales definen las áreas peligrosas de manera diferente que el &E%. Esto puede verse
comparando el procedimiento de clasificación de áreas que sigue cada norma. /a presencia en un área peligrosa de cajas o envolturas de plástico con recorridos desprotegidos de cables que ingresan directamente a las cajas con conectores de cable, es algo que no se entiende fácilmente cuando uno !a estado acostumbrado a efectuar instalaciones eléctricas en áreas peligrosas bajo las reglas del &E%, en donde en instalaciones similares los alambrados tienen que estar protegidos por conductos aprobados, con accesorios de sellado a menos de B;; mm de la caja ó envoltura, que es generalmente de metal fundido. 5bviamente, el método de clasificación del área peligrosa var#a de una a otra.
2.01 CLASIFICACION DE LA PELIGROSIDAD POR LAS REGLAS DEL IECCENELEC /as cajas o envolturas apropiadas para áreas peligrosas son llamadas Pa prueba de fuegoQ. /as normas disponen la m#nima presión de exceso para las que estas cajas o envolturas deben ser diseñadas cuando son usadas en los diferentes grupos de materiales. /as normas también dan las gu#as para las longitudes y espesores necesarias de las ranuras requeridas para prevenir el encendido de la me"cla explosiva fuera de la caja. $dicionalmente, el reglamento especifica los valores máximos de la temperatura de la superficie de las envolturas de los equipos en servicio continuo. ?na ra"ón de la aparentemente liviana construcción de las envolturas aprobadas por %E&E/E% es que se dedica un considerable esfuer"o en reducir la peligrosidad debido al sistema eléctrico en las áreas peligrosas. 'or ejemplo, los pulsadores, luces piloto, interruptores de carrera, y dispositivos similares, tienen los contactos que generan arcos eléctricos, dentro de compartimentos !erméticamente sellados. ?n mayor énfasis se toma en el uso de alambrados y
dispositivos intr#nsecamente seguros y el uso de compartimentos presuri"ados. /a 4E% define tres "onas para la clasificación de áreas peligrosas, por la presencia de gases ó vapores combustibles 24E% 7.); de )B3( •
•
•
J5&$ ; /a me"cla explosiva de gas, vapor o polvo está permanentemente presente, por ejemplo la fase gaseosa en el interior de un tanque de almacenamiento ó una cámara abierta. J5&$ ) /a atmósfera explosiva está casi siempre presente, debido a la presencia de gases, vapores ó polvos, durante la operación normal del proceso. J5&$ /a atmósfera explosiva no está presente durante la operación normal, sólo está presente durante cortos periodos y de manera accidental.
$simismo las "onas con polvos inflamables ó combustibles se clasifican de la siguiente manera 24E% :I E%3(
•
•
J5&$ ; Esta es una "ona en donde existe una atmósfera explosiva, en forma de una nube de polvo combustible me"clado con aire, todo el tiempo o durante largos periodos o frecuentemente. J5&$ ) Esta "ona es aquella en la que la atmósfera explosiva en forma de
•
nube de polvo combustible, me"clado con aire ocurre ocasionalmente durante la operación normal. J5&$ En esta "ona la atmósfera explosiva en forma de una nube de polvo me"clado con aire no está presente durante la operación normal del equipo. 1in embargo puede estar presente durante periodos breves.
2.02 CLASIFICACION DE LA PELIGROSIDAD POR LAS REGLAS DEL NEC /as denominadas +reas 'eligrosas son aquellos lugares donde una sustancia inflamable está o puede estar presente en un estado fácilmente inflamable. Estos lugares pueden ser aquellas instalaciones donde se manipulen, almacenen o procesen l#quidos, gases, vapores, polvos o fibras inflamables. Estas áreas se clasifican por el tipo de material que se maneje, procese o almacene. El $rt#culo B;; del &E% define las clases como sigue( •
•
•
%lase 4.F 1on aquellos locales en los que en su atmósfera están o pueden estar presentes gases o vapores inflamables en cantidad suficiente como para producir una me"cla inflamable o explosiva. /os varios gases y vapores están organi"ados en cuatro grupos( , y grupo <. %lase 444.F 1on aquellas áreas donde existen condiciones de peligrosidad debido a la presencia de fibras o materiales que produ"can pelusas inflamables. Esta clase de áreas no tienen grupos espec#ficos que las identifiquen.
Dentro de las %lases mencionadas el &E% considera( División ).F 1on locales en donde existen concentraciones peligrosas de l#quidos, gases,
vapores, polvos o fibras inflamables en forma continua o periódica, bajo condiciones normales de operación6 o lugares en donde pueden existir frecuentemente concentraciones peligrosas de tales substancias debido a operaciones de mantenimiento o reparación, o debido a fugas6 o áreas donde la interrupción de servicio u operaciones defectuosas de los equipos o procesos que pueden liberar concentraciones peligrosas de las substancias inflamables, pueden también causar fallas simultáneas del equipo eléctrico. División .F 1on locales en las que l#quidos, vapores, gases, polvos o fibras inflamables son manejados, procesados o usados, pero estas substancias inflamables pueden normalmente ser confinados dentro de depósitos o sistemas cerrados desde donde ellos pueden escapar solo en caso de ruptura accidental o falla de tales depósitos o sistemas, o en caso de operación anormal de los equipos6 o lugares en donde las concentraciones peligrosas de gases o vapores son normalmente prevenidas por ventilación artificial pero que pueden llegar a ser peligrosas debido a fallas u operación anormal del equipo de ventilación6 o áreas adyacentes a áreas de la División ), desde donde pueden ocasionalmente ser comunicadas concentraciones peligrosas de gases o vapores, a menos que tal comunicación sea prevenida, primero por adecuada ventilación de presión positiva desde una fuente de aire limpio, y segundo por precauciones efectivas contra fallas de ventilación.
5.00
SELECCI8N DE LOS E9UIPOS
5.01 E9UIPOS PARA LUGARES PELIGROSOS DE ACUERDO AL IECCENELEC /a selección de los equipos a ser instalados en áreas peligrosas están controlados por regulaciones espec#ficas dadas por la 4E%I%E&E/E%. ?n factor principal en la selección del equipo es la naturale"a del material inflamable y la probabilidad de que estos materiales estén presentes en concentraciones suficientes para !acerlos peligrosos. 1e debe reali"ar una distinción entre dos grupos de equipos eléctricos(
$. *. %. D.
%lasificación del gas o vapor Sndice de protección 4' 0odo de protección 0edio $mbiente( •
•
•
•
•
/a selección de equipos se reali"a de acuerdo a los siguientes criterios(
5.01.01
$mbiente ropical( implica la más fuerte protección contra la corrosión del acabado metálico. $mbiente 4ndustrial( relacionado con fábricas, la principal protección es contra el contenido de substancias sulfricas en la atmósfera. $cabado 0arino( relacionado principalmente contra la continua presencia de una alta !umedad relativa y un cierto contenido de sal marina en el aire. Excluyendo ataques permanentes del agua de mar.
SELECCI8N DEL E9UIPO CORRECTO ET?4'5 4E% %E&E/E% /uminarias >ijas para ?so
•
•
Equipo 'ortátil @eflectores y /ámparas /uminarias con lámparas fluorescentes /uminarias con lámparas incandescentes
&E% 2?/3
• • •
•
4E% 7.; 4E% 7.) yIo 7.7 4E% B8.)
• •
•
E& B; ;): E& B; ;)8 yIo B; ;) E& ; B8.)
• •
• •
• •
• •
1alidas de >uer"a •
4E% 7.; 4E% 7.) yIo 7.7 4E% -;.) 24E% -;.3
• •
•
E& B; ;): E& B; ;)8 yIo E& B; ;) E& ; -;.) 2E& ; -;.3
• •
?/ 8:: ?/ 8:: ?/ 78) ?/ 8:: ?/ 78?/ 8:: ?/ )B7; ?/ 8:: ?/ )B7)
?/ );); ?/ )8
5.01.02
INDICES DE PROTECCION DE LAS EN4OLTURAS
PROTECCION CONTRA CUERPOS S8LIDOS P$m&+ c$+ 4' DE1%@4'%45& ; 1in protección ) 'rotegido contra cuerpos sólidos mayores de B;mm 2%ontacto accidental con la mano3 'rotegidos contra cuerpos mayores de ).Bmm 2%ontacto accidental de los dedos de la mano3 'rotegido contra cuerpos sólidos mayores de .Bmm 2Gerramientas, alambres3 : 'rotegido contra cuerpos sólidos mayores de )mm 2!erramientas finas, pequeños alambres3 B 'rotección contra el polvo, no resistente a depósito de capas 'rotección completa contra el polvo
5.01.05
PROTECCION CONTRA LI9UIDOS S&*!/)+ c$+ 4' DE1%@4'%45& ; 1in protección ) 'rotección contra goteo vertical de agua, condensación 'rotección contra goteos que vienen con una inclinación de !asta )BU de la vertical 'rotección contra goteos de lluvia con inclinación de !asta ;U de la vertical : 'rotección contra la salpicadura de agua en todas las direcciones B 'rotección contra c!orros de agua en todas las direcciones 'rotección completa contra c!orros de agua con fuer"a similar a mares fuertes 7 'rotección contra los efectos de la inmersión 8 'rotección contra el efecto de inmersión prolongada, bajo condiciones especificadas
MODOS DE PROTECCION
MODOS DE PROTECCI8N RECONOCIDOS POR LA IEC 0E5D5 DE '@5E%%45& /E@$1 DE 4DE&4>4%$%45& $ prueba de fuego D 4ntr#nsecamente seguro 4a 2"ona ;3 4ntr#nsecamente seguro ib 2)3 2"ona )3 1obre presión interna ' 1eguridad incrementada e 2)3 4nmerso en aceite o 2)3 @ellenado con polvo q 2)3 Encapsulado m 2)3 Jona n 'rotección especial s 23 2)3 $n no reconocida en &orte $mérica 23 @econocida como equivalente de seguridad a otros métodos, pero que no tiene norma establecida.
5.01.0
E:EMPLO;
EEx 2%E&E/E%3 Ex 24E%3 d e 44 *
EE3 )& IIB T6 EHE0'/5 EE3 )& IIB T6 4' 6667 Equipo designado para operar en atmósfera explosiva %arcasa a prueba de fuego 1eguridad incrementada rabajo en superficie 1ubdivisión de los gases que se toman en cuenta para dimensionar el sellado a prueba de fuego %lase de emperatura del equipo, indica la temperatura máxima de la superficie del equipo, durante la operación %ompleta protección contra( el polvo, y c!orros de agua con fuer"a similar al mar %ompleta protección contra( el polvo, y efectos de la inmersión • •
7
• •
5.02
E9UIPOS PARA LUGARES PELIGROSOS DE ACUERDO AL NEC
'ara una apropiada selección e instalación de los componentes de sistemas eléctricos en lugares peligrosos, es necesario conocer los fundamentos de diseño de los equipos. El equipo o instalación eléctrica que se escoja o diseñe, para ser ubicado dentro de una atmósfera inflamable, debe estar provisto de un tipo de protección que evite que la atmósfera que rodea al equipo o instalación eléctrica, sea encendida. El equipo debe ser aprobado, no sólo para la %lase de la ubicación, sino también para las caracter#sticas de combustión, inflamabilidad o explosividad del gas, vapor, polvo, fibra o elementos flotantes que estará presente en el ambiente. El equipo aprobado debe tener una placa de identificación que muestre la %lase,
$ continuación describiremos algunos de los tipos de protección con que se proveen a los equipos que van a ser usados en lugares peligrosos.
E(!$o" I/#'/"&c+m&/#& S&*!o"( 1on equipos y cableados que son incapaces de liberar suficiente energ#a eléctrica para causar la inflamación de una me"cla atmosférica determinada, en su condición más fácil de ser inflamada, bajo condiciones normales o anormales de operación. El equipo y su cableado asociado deben ser instalados de tal forma que, ellos deben estar positivamente separados de los circuitos que no son intr#nsecamente seguros. El uso de estos equipos, está limitado a instrumentos de control de proceso, ya que estos sistemas eléctricos, por las caracter#sticas propias de su función, se prestan a s# mismo a los bajos requerimientos de energ#a.
E(!$o" S!m&*$)o" &/ Ac&$#&; Estos equipos tienen todas sus partes productoras de arcos, inmersas debajo de = de aceite, para lugares %lase 4, División ), y por debajo de = de aceite, en ubicaciones División . 1on equipos que ocupan gran volumen, de mantenimiento y construcción compleja6 se les utili"a principalmente en aplicaciones de contactores, interruptores o en resistencias, reactores, etc. E(!$o" )& C!$&#+" P&"!$<+)+"; En algunos equipos o accesorios eléctricos, el diseño o fabricación de cubiertas a prueba de explosión resulta complicado o antieconómico. Esto ocurre especialmente con grandes motores o tableros que tengan que ser usados en lugares %lase 4, División ). /a solución es usar cubiertas cerradas, presuri"adas con aire limpio o gas inerte, que albergan los motores y sus controles o los interruptores de un tablero. El aire limpio es enviado a la cubierta a través de un ducto, la cantidad y presión de aire necesarias se calculan mediante tablas ya elaboradas, por los fabricantes de estos equipos. 'ara este sistema es necesario utili"ar ventiladores externos, ya que si se usa un ventilador acoplado al eje del motor, por ejemplo, no se puede asegurar que el motor se encuentra purgado cuando empiece a funcionar. 4ncluso pueden resultar presiones negativas dentro de la cubierta, si el ventilador se encuentra dentro de la cubierta, y permitir que algn gas o vapor inflamable ingrese a la cubierta. E(!$o" co/ C!$&#+ + P!&+ )& E3%o"$,/; Existe un muy comn error de creer que las cubiertas a prueba de explosión son a prueba de gas. 1eria poco práctico !acer una instalación eléctrica totalmente !ermética. 1iempre que una cubierta se abriera para servicio de los aparatos, por ejemplo, la me"cla explosiva podr#a entrar y ser atrapada por la cubierta. /a atmósfera encerrada podr#a explotar en el instante en que el aparato fuera nuevamente operado. /a explosión puede desarrollar presiones que ser#an suficientes para romper una cubierta !ermética,
permitiendo que las llamas escapen e incendien la atmósfera que rodea la cubierta. El requerimiento es, entonces, no que la cubierta del equipo sea a prueba de gas, sino que ella sea diseñada y fabricada tan fuerte que sea capa" de contener una explosión y prevenir que escapen las llamas o el calor que pueda incendiar la atmósfera que rodea la cubierta del equipo. /os gases incendiados pueden escapar de un equipo a prueba de explosión, pero la ruta de escape debe ser diseñada de tal forma que la temperatura del gas, a la salida de la cubierta, sea bastante menor que el punto de ignición de la atmósfera que rodea el equipo. /as cubiertas a prueba de explosión tienen varios tipos de construcción, los que pueden ser del tipo de unión plana, tipo unión roscada, tipo eje de tolerancia m#nima, tipo de metal poroso.
Co/"#!cc$,/ #$o U/$,/ P%+/+; es aquella donde dos superficies metálicas cuidadosamente maquinadas, son empernadas estrec!amente entre si, manteniendo dentro del equipo los gases inflamados calientes causados por una explosión. /a presión interna obliga al gas caliente a que salga afuera por entre las superficies lisas, pero el gas es enfriado en el proceso y entonces no puede incendiar la atmósfera peligrosa que rodea la cubierta del equipo. Co/"#!cc$,/ #$o U/$,/ Ro"c+)+; /a construcción con unión tipo roscada, se utili"a en aquellas cubiertas donde la tapa se enrosca dentro del cuerpo de la cubierta para formar una unidad de envoltura. En este tipo de construcción se debe enroscar un m#nimo de cinco !ileras completas. En caso de explosión las superficies de las !ileras de la rosca permitirán, debido a la presión de la explosión, que el gas interno sea evacuado por entre ellas, pero serán enfriados durante su paso por las superficies de las !ileras, y al salir fuera de la cubierta estarán a una temperatura menos que la temperatura de encendido del gas que rodee la cubierta. $unque la construcción de unión roscada es normalmente usada para cubiertas de equipos a prueba de explosión, es también
utili"ada para aquellas construcciones con ejes que tienen rotación limitada.
Co/"#!cc$,/ co/ &=& )& To%&+/c$+ M'/$m+; /a construcción con eje de tolerancia m#nima es aquella donde dos superficies estrec!amente construidas están en contacto sobre una distancia preestablecida, que permite la suficiente disipación de calor, enfriamiento 5.2.1
CLASIFICACION DE LA TEMPERATURA EN LA SUPERFICIE DE LOS E9UIPOS USADOS EN AREAS PELIGROSAS E0'E@$?@$1 E& 9% :B; -;; 8; ; -; )B ;; )8; )B ); )-B ); );; 8B
5.2.5
de los gases o disminución de las presiones internas, y que además no permiten que las llamas lleguen a la atmósfera peligrosa que rodea al equipo. Este tipo de construcción es utili"ada para ejes donde la construcción roscada no puede ser utili"ada, tal como pulsadores, botoneras y otros equipos similares.
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TEMPERATURAS DE ENCENDIDO PARA LAS 9UE LOS E9UIPOS CLASE II >NEC? HAN SIDO PRE4IAMENTE APROBADOS <@?'5 ET?4'5 T?E &5 E1$ 1?HE5 $ 15*@E%$@<$1 ET?4'51 T?E '?EDE& 1E@ 15*@E%$@<$D51 I 5'E@$%4V& &5@0$/ ET?4'51 T?E '?EDE& 1E@ 15*@E%$@<$D51 I 5'E@$%4V& $&5@0$/
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.00 METODOS DE INSTALACION /as instalaciones deben satisfacer los requerimientos relacionados con las instalaciones en áreas peligrosas y en áreas no peligrosas. $ continuación describimos los procedimientos más usuales usados en las instalaciones eléctricas, alrededor del mundo. 0E5D51 DE 4&1$/$%45&
%onductores instalados %able armado con %able no armado en tuber#a r#gida, con alambre ó cinta de metal conexiones roscadas /?<$@E1 DE &orteamérica 2?1$ y @eino ?nido y pa#ses de >rancia, $lemania, $'/4%$%4V& %anadá3, parte de la comunidad británica, 4talia, Europa 5riental, 1uramérica, medio y donde las normas parte del +frica, medio y lejano oriente, donde es inglesas se mantienen lejano oriente usado el &E% vigentes $%50E4D$ @equiere conectores %on conectores %onexión reali"ada con especiales especiales conectores de cable AE&$H$1 1e asegura una efectiva El cable armado asegura 0étodo de instalación protección de los adicionalmente a la muy flexible y rápida. conductores contra daño protección mecánica, Es una solución mecánico y ataque continuidad eléctrica realmente económica qu#mico DE1AE&$H$1 1istema totalmente /a instalación de los En caso de riesgos r#gido, el alambrado no conectores requiere mecánicos, es preferible puede ser fácilmente especial cuidado, para el uso de cable armado o modificado. /os asegurar la continuidad ductos para cables accesorios de tuber#as eléctrica del sistema de antiestáticos son caros, y el material tierra usado está sujeto a corrosión
@.0
CONCLUSIONES
/a decisión clave que se debe tomar en la clasificación de áreas es que es PnormalQ y que es PanormalQ para los procesos involucrados. Esto requiere un esfuer"o de grupo, incluyendo entre otros al ingeniero electricista, el ingeniero de procesos, el ingeniero de proyectos, y el especialista de seguridad. /a naturale"a exacta del material peligroso y la manera en que éste va a ser manejado, debe ser conocida al detalle. El grupo de especialistas debe tomar conciencia de los tipos de equipos que cumplirán las necesidades eléctricas para la clasificación reali"ada y las normas eléctricas vigentes en esta instalación. /os ingenieros de proyectos y de seguridad proveen la visión panorámica necesaria para balancear el esfuer"o de la clasificación de áreas. odos los miembros del equipo deben reali"ar un esfuer"o para darse cuenta del rol cr#tico de su participación. /as decisiones tomadas en la clasificación de las áreas tendrán un efecto significativo debido a las diferencias de costos de los equipos y de las técnicas de construcción requeridas en las áreas peligrosas. $qu# es donde los ingenieros del proyecto y de seguridad juegan sus más significativos roles. /a clasificación a la que se llegue no debe ser demasiado conservadora, pero las consideraciones económicas no deben sobrepasar el juicio profesional, por la importancia y el valor de las instalaciones y las vidas que están en juego.
