Electromecanica

Gestión Empresarial

ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS

DEFINICIONES

Se define como "una mezcla con el aire de gases, vapores, nieblas, polvos o fibras inflamables, en condiciones atmosféricas, en las que después de la ignición, la combustión se propaga a través de toda la mezcla no consumida".

• Para que la atmósfera se convierta en explosiva, la concentración de los elementos antes citados deben estar dentro de un rango. Por encima o por debajo del mismo no se puede considerar como tal. El rango lo determinan los límites de explosividad:

◦ Límite Inferior de Explosividad (LIE): Es la concentración mínima de gases, vapores o nieblas inflamables en aire por debajo de la cual, la mezcla no es explosiva.

◦ Límite Superior de Explosividad (LSE): Es la concentración máxima de gases, vapores o nieblas inflamables en aire por arriba de la cual, la mezcla no es explosiva.

• Temperatura de inflamación o punto de destello. Es la temperatura a la que el desprendimiento de vapores es suficiente para que se produzca la inflamación por aportación de energía de un foco externo.

• Temperatura de ignición o de autoignición. A esta temperatura la mezcla entra en combustión espontánea. No precisa una fuente de energía externa para que se produzca la ignición.

• Temperatura máxima superficial. Temperatura máxima que puede alcanzar un material sin convertirse en un foco de ignición para a atmósfera que lo roda.

• Energía mínima de inflamación. Es la energía que debemos aportar a una atmósfera explosiva para que se produzca la ignición.

Parámetros básicos sobre atmósferas explosivas debido a la presencia de polvos combustibles

• Concentración mínima de explosión. Equivale al límite inferior de explosividad de los gases.

• Temperatura mínima de ignición a nube (TIN). Equivale al punto de destello.

• Temperatura mínima de ignición en capa (TIC). Equivale a la temperatura máxima superficial.

• Energía mínima de ignición (EMI). Equivale a la energía mínima de inflamación.

• Concentración máxima de oxígeno permitida para prevenir la ignición. Es la máxima concentración de oxígeno a la que no se produce explosión del polvo combustible.

• Presión máxima de explosión. Máxima presión que se alcanza durante la explosión.

• Gradiente máximo de presión. Velocidad de crecimiento de la presión. Nos da idea de la virulencia de la explosión.

CLASIFICACIÓN DE ZONAS PELIGROSAS

Según el tipo de sustancia peligrosa se clasifican en:

Clase I : Lugares con presencia de gases o vapores inflamables.

En estos es posible la formación en cualquier momento de atmósferas explosivas, por ejemplo están zonas de trasvase de líquidos explosivos, cabinas de pintura, almacenes de disolventes, etc.

Se subdividen a su vez en función de la probabilidad de presencia de la atmósfera explosiva en:

◦ Zona 0: presencia permanente o durante largos periodos de tiempo.

◦ Zona 1: susceptible de formarse en condiciones normales de trabajo.

◦ Zona 2: presencia poco probable y por cortos periodos.

Los principios de seguridad a considerar serán:

◦ Las zonas de riesgo de explosión serán lo más reducidas posible.

◦ Los presencia de equipos eléctricos se minimizará y serán de protección acorde a la zona.

Clase II: polvo combustible.

Como ejemplo podemos citar silos de cereales, molinos, plantas de tratamiento de carbón, plantas de fertilizantes, etc.

Dentro de esta clase se distingue:

◦ Zona Z: Nubes de polvo. Es aquella en la que hay o puede haber polvo combustible durante las operaciones normales de funcionamiento, puesta en marcha o limpieza, en cantidad suficiente para producir una atmósfera explosiva. Ejemplo: en molinos pulverizadores.

◦ Zona Y: Capas de polvo. Es aquella que no está clasificada como zona Z, pero en la cual pueden aparecer acumulaciones de capas de polvo combustible que pueden producir atmósferas explosivas.

Los principios de seguridad a considerar serán:

◦ Se evitará en lo posible la ventilación y con ello el levantamiento de polvo.

◦ Mantenimiento de limpieza y recogida del polvo generado de forma periódica.

◦ Los equipos eléctricos estarán protegidos contra la entrada de polvo en el grado requerido:

▪ IP5x. Protección contra la entrada perjudicial de polvo.

▪ IP6x. Protección total contra la entrada de polvo.

▪ Las temperaturas superficiales máximas de trabajo de los equipos se limitará a 2/3 de la TIN o a 745ºC menos de la TIC para capas de 3 mm. Si son superiores se deberá disminuir dicha temperatura.

Clase III: Fibras volátiles.

Son aquellas zonas en las que el riesgo se debe a fibras o materiales volátiles fácilmente inflamables, pero habitualmente en cantidades insuficientes como para poder producir atmósferas explosivas. Ejemplos: plantas textiles, almacenamiento de rayón, algodón, estopa, fibras sintéticas, etc.

Los principios de seguridad a considerar serán:

◦ Se evitará en lo posible la ventilación

◦ Mantenimiento de limpieza y recogida del polvo generado de forma periódica

CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO Y PROCESO

Definidas los diferentes zonas, la clasificación de las mismas dependerá de la concentración de la sustancia inflamable, por ello de las características de la fuente y de la duración de la concentración de la sustancia en la zona, es decir la ventilación.

CARACTERÍSTICAS DE LAS SUBSTANCIAS.

Los emplazamientos deberán ser clasificados siempre que su volumen en relación con la presencia de sustancias inflamables sobrepase los valores fijados en la norma UNE 20.322.

FUENTES DE ESCAPE

Son los puntos desde los que se puede producir vertido de gases, vapores o polvo inflamable a la atmósfera. Hay tres grados a considerar según la norma UNE:

• Grado continuo: El escape es continuo, durante largos periodos de tiempo o cortos pero frecuentes. (10% o más del tiempo de proceso, almacenamiento)Ejemplo: venteos libres a la atmósfera, etc.

• Grado primario: Los escapes se producen de forma periódica u ocasional. Ejemplo: Sello de bombas, drenaje de recipientes, trasvases.

• Grado secundario: No se prevén escapes en funcionamiento normal y si se producen son por cortos espacios de tiempo (<0.1% del tiempo del proceso o almacenamiento). Ejemplo: bridas.

VENTILACIÓN

Es el tercer factor básico en el estudio de estas atmósferas, ya que en conjunto con las características de la atmósfera y el tipo de fuente de escape nos determinará la zona y concentración de la atmósfera explosiva.

Se basa en la dilución de la atmósfera para reducir la concentración de los contaminantes y conseguir mantenerla por debajo de los LIE.

Los tipos de ventilación son:

• Ventilación general. Puede ser natural o forzada.

• Ventilación general forzada. Se aporta el caudal necesario por medio de ventiladores, colocando puntos de extracción e impulsión.

Los caudales de ventilación para ambos tipos se puede calcular por la fórmula:

donde:

Q: Caudal de aire en m3 por hora.

ρ r: : Densidad relativa del líquido inflamable

V: Velocidad de evaporación del líquido, en litros por hora

M: Peso molecular de la sustancia

LIE: Límite Inferior de Explosividad expresado en %.

Fs : Factor de seguridad que depende del porcentaje del LlE .Para fuentes de escape continuas o primarias bien ventiladas podría ser adecuado un valor de 4, para fuentes de escape secundarias bien ventiladas este factor podría pasar a valer entre 10 y 12, y en fuentes de escape continuas, primarias o secundarias deficientemente ventiladas pueden ser necesarios valores de Fs más elevados.

B: Constante que tiene en cuenta el hecho de que el LIE de vapores en aire disminuye a temperaturas elevadas, se tomará igual a 1 hasta 120 ºC y 0,7 para temperaturas superiores.

Ventilación natural. Se da en instalaciones al aire libre o en edificios con grandes aberturas. En ella influye la ventilación debida al viento y la debida al efecto térmico.

El caudal de aire debido al viento se calcula con la fórmula:

Qv = Cv A v

donde:

QV Caudal en m3 por minuto.

A Área de la abertura

v Velocidad del viento.

CV Coeficiente de efectividad de la abertura. Desde 0,5 hasta 0,6 para una dirección del viento perpendicular a la abertura y desde 0,25 hasta 0,35 para direcciones inclinadas

La ventilación debida al efecto térmico puede ser calculada por la ecuación siguiente:

donde:

QT Caudal en m3 por minuto.

A Área libre, de las aberturas de entrada y salida (supuestamente iguales),

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