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Artículo No. 001
Presentado por el Ingeniero Roberto Bacacorzo Cuba
INSTALACIONES
EN Por el Ing. Roberto Bacacorzo Cuba ¿Qué es un área peligrosa? Se define como área peligrosa a
todo lugar en cuya atmósfera hay o puede haber presencia
de elementos combustibles (gases, vapores, líquidos o
sólidos)
Del gráfico, podemos concluir que se requiere la presencia simultánea de 3 elementos para que haya ignición: aire (oxígeno), mezcla o sustancia combustible y una fuente de ignición. Si al menos uno de estos 3 elementos falta, no habrá ignición. Temperaturas de Ignición
Toda sustancia combustible tiene
una temperatura límite a partir de la cual se puede
producir una ignición. A esta temperatura límite se le
llama “Flash Point”. Esto quiere decir que para
evitar un incendio o explosión, estas sustancias deben
manipularse o almacenarse a temperaturas inferiores a la
temperatura de Flash Point. Además, cuando la
concentración de vapores explosivos sobrepasa el nivel
mínimo de explosividad (LEL), estaremos ante una
inminente explosión. Los vapores de una mezcla o
sustancia se generan justamente por el aumento de la
temperatura. Límites de Explosividad
La concentración de gases o
vapores se mide en porcentaje de volumen (% vol), En
el caso de los gases o vapores explosivos, la región de
peligro (en la que habrá una gran probabilidad de
explosión), está comprendida entre los límites
inferior y superior de explosividad (LEL y UEL,
respectivamente, que son las siglas en inglés). Esto quiere decir que por debajo
del LEL, hay poco volumen de gas comparado con el volumen
de oxígeno. Por lo tanto, ante una ignición, no habrá
explosión (la relación entre el volumen de gas
explosivo y de oxígeno no es suficiente para una
explosión). Por encima del UEL, se tiene
demasiado volumen de gas y poco oxígeno, así que
tampoco hay una relación adecuada para que haya
explosión, aunque se tuviera una fuente de ignición. En la región entre LEL y UEL la
relación entre la concentración de gas explosivo y
oxígeno está en relación adecuada para que se produzca
una explosión ante la presencia de una fuente de
ignición. Esto nos lleva a concluir que no
se debe trabajar en zonas en donde haya concentraciones
de gases explosivos (salvo que por razones de proceso se
tenga una zona 0, que se define más adelante), ya que
las condiciones pueden cambiar y se puede ingresar a la
zona entre LEL y UEL. En el gráfico vemos que para el
caso del Metano (CH4), que es el principal componente del
gas natural, el LEL equivale al 5% del volumen total y el
UEL equivale al 15% del volumen total. Usualmente, los detectores de
gases explosivos (llamados explosímetros) miden la
concentración de gases entre 0 y 100% de LEL. Para el
ejemplo del Metano, están midiendo entre 0 y 5% del
volumen (pues el 100% de LEL equivale al 5& del
volumen). Para efectos de seguridad, no interesa detectar
por encima de LEL, porque ya se sabe que es
extremadamente peligroso estar en la región entre LEL y
UEL. Estando por en cima de UEL
también es peligroso, porque puede haber un repentino
cambio de las condiciones y pasar a la zona peligrosa. Primeras regulaciones ·
Se dieron a comienzos del siglo XX, debido a las
continuas explosiones en la minería. ·
Los primeros instrumentos de seguridad fueron las
lámparas usadas por los mineros que prevenían la
ignición. ClasificaciónBásicamente, existen 2 tipos de clasificaciones de áreas peligrosas: la estadounidense (basada en estándares de la NFPA, API, ISA y otras organizaciones de EEUU) y la europea (estándares EN 50014 a 50028, basados en los estándares IEC). En
el Perú Las normas legales peruanas
adoptan la clasificación estadounidense: ·
Código Nacional de Electricidad (Tomo V - Utilización) · Reglamento de normas para la Refinación y Procesamiento de Hidrocarburos (D.S. 051-93-EM) ·
Reglamento de Transporte de Hidrocarburos por ductos
(D.S. 041-99-EM) ·
Reglamento de distribución de gas natural por ductos
(D.S. 042-99-EM) ·
Otros Reglamentos (almacenamiento de Hidrocarburos,
transporte de GLP, etc.) Clasificación EEUU ·
Definida por el NEC (Código Eléctrico de Estados Unidos
de Norteamérica - ANSI / NFPA 70) ·
Este estándar está relacionado con otros estándares
NFPA, estándares API (ANSI / API RP 500), ISA y otros ·
La clasificación más empleada en Estados Unidos es la
de Clases, Grupos y Divisiones. ·
El Código Nacional de Electricidad (CNE) del Perú
recoge este esquema. · Actualmente, el NEC de EEUU también permite la clasificación en Zonas, para la Clase I (el proyecto de modificación del CNE del Perú establece las zonas en reemplazo de las Divisiones). Clases y Grupos CLASE I: Grupos A, B, C y D CLASE II: Grupos E, F, y G CLASE III La inclusión de un gas o vapor en un grupo se da en función de los valores de MESG (maximum experimental safe gap) o MIC ratio (minimum igniting current ratio) CLASE I Son aquellos lugares en donde pueden estar presentes gases explosivos o vapores producidos por líquidos, que mezclados con el aire pueden arder o explotar Grupo A: Acetileno Grupo B: Acroleína (inhibido) Butadieno (1), Óxido de etileno, Hidrógeno, Gases manufac-turados con más de 30% de hidrogeno (por volumen), Oxido de propileno. Grupo C: Acetaldehido, Alcohol alilo, n-butiraldehido, Monóxido de carbono, Aldehido, Ciclopropano, Èter dietílico, Dietilamina, Epiclorihidina, Etileno, Etilenimina, Hidrógeno sulfhídrico, Morfolina, 2-Nitropropano, tetrahidrofurano hidracina dimetilica asimétrica (hidracina 1-dimetílica). Grupo D: Ácido acético (glacial), Acetona, Nitrilo acrílico, Amoniaco, Benceno, Butano, 1-butanol (alcohol butílico),2-butanol (alcohol butílico secundario), Acetato, Acetato n-butílico, Acetato isobutílico, Alcohol butílico secundario, Di-isobutileno, Etano, Etanol (alcohol etílico), Acetato etílico, Acrilato etílico, Diamina etileno, Dicloruro de etileno, Gasolina, Heptanos, Hexanos, Isopreno, Oxido de mesitílo, Metano (gas natural), Metanol (alcohol metílico), 3-metil-1-butanol (alcohol esoamil), Cetona metil etílica, Cetona metil isobutílica, 2 metil-1-propanil (alcohol isobutílico), 2 metil-2-propanol (alcohol butílico terciario), Nafta de petróleo, Piridina, Octanos, Pentanos, 1-pentanol (alcohol amílico), Propano, 1-Propanol (alcohol propílico), 2-Propanol (alcohol isopropilico), Propileno, Estireno, tolueno, Acetato de vinilo, Cloruro de vinilo, Xilenos, Éter isopropílico CLASE II Son aquellos lugares en donde hay presencia de polvo combustible Grupo E: Atmósferas con polvos metálicos, incluyendo aluminio, magnesio y sus aleaciones comerciales, y otros metales cuyas partículas presentan características igualmente peligrosas. Grupo F: Atmósferas con polvos de negro humo, polvos de carbón o que contengan más del 8% del total de material volátil, o atmósferas que contiene estos polvos sensibilizados por otros materiales de manera que presenten un peligro de explosión (otros polvos de carbón: coque, coal, carbón negro, etc.) Grupo G: Atmósferas con harina, almidón, polvos de cereales, granos, madera, plásticos y químicos, leche en polvo, etc. CLASE III Son los lugares en los cuales se manipulan, fabrican o emplean fibras fácilmente inflamables o materiales que produzcan pelusas fácilmente inflamables. Las fibras y pelusas fácilmente inflamables comprenderán el rayón, algodón (incluyendo las fibras de residuo y el desecho del algodón), cáñamo, sisal, ixtie, yute, estopa, fibra de cacao, balas de algodón de desecho, miraguano, musgo negro de Florida, virutas de relleno y otros materiales de naturaleza similar. Clases I y II: Divisiones Clase III: Divisiones División 1: Son lugares en donde se manipulan, emplean o fabrican fibras o materiales que producen pelusas fácilmente inflamables. División 2: Son lugares en donde se almacenan o manipulan (no se procesan ni fabrican) fibras o materiales que producen pelusas fácilmente inflamables. Ejemplos Ejemplos de clasificación de áreas peligrosas (Clase I, Divisiones 1 y 2), se presentan en el estándar NFPA 497: Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases, or Vapors and of Hazard (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas.
Clase I: Temperaturas de ignición Cada grupo de gases o vapores tiene una temperatura de ignición, la cual está especificada en la siguiente tabla. Esta temperatura nunca debe ser alcanzada en proceso o almacenamiento.
Clase II: Temperaturas
Clase I: Instrumentos División 1: Los instrumentos, medidores y relays (incluyendo medidores de energía, transformadores de instrumentación, resistencias, rectificadores y otros) tienen que tener estar en cajas a prueba de explosión (explosionproof) o cajas presurizadas y con purga. División 2: Contactos: Switches, circuit breakers y contactos de relays, pushbuttons, sirenas y alarmas tienen que estar en cajas explosionproof o presurizadas y purgadas, excepto si los contactos están sumergidos en aceite, si están en una caja herméticamente sellada (que no permita el ingreso de gases o vapores), tienen circuitos que no producen ignición (nonincendive) o son parte de un componente nonincendive. Resistencias y equipos similares: Resisten -cias, dispositivos resistivos, rectificadores, tubos termoiónicos, etc. Deben cumplir lo indicado para Clase 1 Div. 1, excepto si no tienen contactos (se aceptan cajas de propósito general) y si la máxima temperatura de operación no excede el 80% de la temperatura de ignición (en °C) Otros Aspectos adicionales
ZONAS El Código Eléctrico de EUA admite la posibilidad de realizar la clasificación por zonas, sólo para la Clase I. Esta clasificación está basada en el estándar IEC. Cuando un equipo está clasificado por zonas, de acuerdo al estándar NFPA 70, se le marca como AEx (Europeo: EEx) Zona 0: Es aquel lugar en donde bajo condiciones normales de operación, siempre hay presencia de atmósferas explosivas o inflamables. Zona 1: Lugar en donde bajo condiciones normales de operación, ocasionalmente hay presencia de atmósferas explosivas o inflamables. Zona 2: Es aquel lugar en donde bajo condiciones normales de operación, no hay atmósferas explosivas o inflamables. Estas atmósferas pueden presentarse por fugas, expansión de las atmósferas de los lugares adyacentes clasificados como División 1 o por fallas en la ventilación forzada. División 1 = Zona 0 y Zona 1 División 2 = Zona 2
Clase I: Técnicas de Protección (de acuerdo a la clasificación por zonas)
Grupos (de acuerdo a la clasificación por zonas)
Certificaciones Area Peligrosa Europea
Estados Unidos y Canadá
DETECTORES DE GASES EXPLOSIVOS
¿Cómo se detectan gases (tipos de sensores)?
Calibraciones Los detectores de gases requieren de calibraciones periódicas para determinar su operatividad. La mayoría de detectores de gases tienen sensores que se degradan con el tiempo, el uso, la exposición a sustancias nocivas, etc. Tienen una vida entre 1 y 5 años (dependiendo del tipo de sensor, la exposición a gases, etc.). Sólo los detectores infrarrojos no se degradan, pero igualmente requieren comprobación por lo menos 1 vez cada año.
Los detectores de gases se calibran con gases con concentraciones patrón.
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