256050420 ambientes-con-atmosferas-explosivas
TRANSCRIPT
INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
ING. JUVENCIO MOLINA Caracas , 15 al 19 Dic. del 2014
CONSIDERACIONES BÁSICAS Y CONCEPTOS
CLASIFICACIÓN DE ÁREAS (NORMAS / CRITERIOS / APLICACIONES)
CANALIZACIONES Y EQUIPOS
PRÁCTICAS DE INGENIERÍA
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CONTENIDO
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INTRODUCCIÓN
• Lugares específicos de una instalación industrial en donde puede
existir riesgos de fuego o explosión, por la presencia de gases, vapores, líquidos, polvos o fibras inflamables.
Existe potencial riesgo temporal o permanente para la generación de un incendio o explosión, debido a la presencia en el ambiente de materiales combustibles o mezclas de gases, vapores, líquidos, partículas o fibras que puedan causar una ignición. Estos peligros pueden estar presentes durante los procesos normales de fabricación y/o almacenaje, o en caso de ruptura o avería accidental de los contenedores de almacenaje u operación anormal de los equipos.
• La palabra ÁREAS no se refiere a la delimitación de superficies de una planta o fabrica; sino a limites tridimensionales en donde la explosividad de un material, puede estar latente después de entrar en contacto con el medio ambiente.
ÁREAS CLASIFICADAS
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INTRODUCCIÓN
• Pueden producirse en recintos
confinados (tanques, depósitos, silos,
pozos, zanjas, etc.) donde se acumulan
sustancias inflamables (gases, polvos,
vapores, etc.).
ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS- ¿En donde existen?
• Pueden formarse en lugares abiertos
(zonas con red de distribución de gas
natural, ciudad, etc.; zonas próximas a
instalaciones de almacenamiento de
gases inflamables, etc.) debido a
posibles fugas o emanaciones en estas
instalaciones.
POLVO DE CARBÓN GAS METANO (SULFURO DE HIDRÓGENO) H2S ASERRÍN VENTEOS EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INTRODUCCIÓN
• PETRÓLEO Y GAS (Exploración Producción / Refinación / Comercio y
suministro)
• PETROQUÍMICA (Fertilizantes / Oleofinas / cloro / PVC)
• INDUSTRIAL (Pinturas / Solventes / Automotriz / Licores / Curtido de
cueros / Industrias de madera – Aserraderos, contraenchapados y
aglomerados, etc. / Industria farmacéutica, Plásticos, Textiles, etc., etc.)
• ALIMENTOS (Cereales, Azucarera, Harina, etc. Indistrias que manejen
residuos orgánicos concentrados / Oxidación , etc. )
• SERVICIOS: (Vertederos de basura / Manejo de aguas residuales / etc.
ÁREAS CLASIFICADAS - Industrias
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INTRODUCCIÓN ACCIDENTES
Efectos de una explosión de polvo de Grano en un grupo de silos (Estados Unidos)
Parte superior de un silo destruido por explosión ocurrida en Stavanger
(Noruega) 1970 Explosión en Refinería Amuay –
Venezuela – Agosto 2012 – 41 muertos / 86 heridos
Incendio en tanque de almacenamiento de combustible en
Refinería El Palito – Venezuela – Septiembre 2012
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INTRODUCCIÓN
• Explosión / Combustión: Reacción física súbita la cual implica la rápida descomposición química o física de la materia, acompañado por un aumento en la temperatura, la presión o ambos.
• CUANDO OCURRE ?: Son necesarios 3 requisitos básicos:
1) Sustancia inflamable o Combustible-. Sustancia capaz de oxidarse. Debe estar presente en cantidad suficiente en condiciones de mezcla inflamable o explosiva.
2) Oxidante-. Sustancia capaz de sostener la combustión. Debe estar suficientemente combinado con el combustible para producir una mezcla explosiva. El más común es el oxígeno del aire (O2).
3) Fuente de Ignición-. Energía (chispa, fuego alto, etc.) suficiente para hacer ignición de la mezcla.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INTRODUCCIÓN
FUENTE DE IGNICIÓN
EXPLOSIÓN / COMBUSTIÓN
OXIDANTE COMBUSTIBLE
Variadas..
Electricidad es una de las mas
comunes ..!!!!!
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
NATURALEZA DEL FUEGO
• Definición: Proceso de reacción química rápida, fuertemente
exotérmica de oxidación-reducción, en las que participa una sustancia combustible y una comburente, que se produce en condiciones energéticas favorables y en la que se desprende calor, radiación luminosa, humo y gases de combustión.
• Clasificación Según velocidad
de la reacción
OXIDACIÓN
COMBUSTIÓN
DEFLAGRACIÓN
DETONACIÓN
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• Velocidad de reacción: Características
NATURALEZA DEL FUEGO
OXIDACIÓN Reacción lenta : Sin aumento de Temperatura / Sin emisión de luz / Poca emisión de calor (Envejecimiento de papel)
COMBUSTIÓN Reacción Normal: Emisión de luz (Llama) y de calor perceptible / Velocidad del frente de llama de varios cm/s
DEFLAGRACIÓN
Reacción Rápida: combustión producida con velocidad de propagación del frente de llama menor que la del sonido / valor en el orden de metros por segundo. Ondas de presión 1a 10 veces la presión inicial.
DETONACIÓN Reacción muy rápida: combustión producida con velocidad de propagación del frente de llama mayor que la del sonido, en el orden de 1- 100 km/s. Ondas de presión hasta 100 veces la presión inicial
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• Mecanismo de Combustión:
• Condicionantes
COMBUSTIBLE
COMBURENTE
NATURALEZA DEL FUEGO
REACCIÓN EN CADENA
MEZCLA
ENERGÍA
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• Naturaleza de los combustibles:
• Estados de la Materia
Depende del estado o agregación de la materia
ESTADO DE LA MATERIA
SÓLIDOS
LÍQUIDOS
GASES
Forma y volumen constante.
Rigidez y regularidad estructural
No tienen forma fija / Mantienen volumen constante.
Forma variada y propiedades específicas son características propias
No tienen forma ni volumen fijo.
Presentan gran variación de volumen al cambiar las condiciones de temperatura y presión
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• ESTADOS DE LA MATERIA- Propiedades específicas
ESTADO DE LA MATERIA
SÓLIDOS
LÍQUIDOS
Forma determinada por fuerte atracción entre partículas.
Arreglo geométrico da forma a cristales
Movimiento limitado a vibraciones
Aumento de temperatura causa mayor # de vibraciones
Menor fuerza de atracción entre partículas permite libre movimiento.
Alto # de partículas/ Unid. de volumen causa fricción y colisiones
A mayor temperatura se mantiene constante el volumen
Asociación de partículas permite movimiento unísono
Mayor temperatura aumenta la velocidad cinética de partículas, permitiendo romper cohesión y escape (Evaporación)
Disponen de volumen fijo, adaptable al recipiente de contención,
Aumento de temperatura y de la presión de vapor hasta el equilibrio con presión externa, causa burbujas y ebullición
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• ESTADOS DE LA MATERIA- Propiedades específicas
ESTADO DE LA MATERIA
GASES
Fluidos de forma y volumen variable.
La baja fuerza de atracción entre partículas permite su libre movimiento y determinan las propiedades de expansión y comprensión que permiten los gases
El bajo # de partículas * Unid. de volumen permite el movimiento desordenado causando choques entre ellas , las paredes del recipiente y se ocupa todo el volumen del recipiente.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión
• Conceptos Específicos
VAPOR
El estado bajo el cual una sustancia existe bajo condiciones estándar (0 °C / 1 atmósfera) se conoce estado normal de agregación. Si una sustancia es líquida o sólida bajo condiciones estándar y se convierte en gaseosa por calentamiento o reducción de la presión, el cambio se conoce como VAPOR
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• Conceptos y Comportamientos Específicos de Gases
ESTADO DE LA MATERIA
Presión de Vapor : Si un líquido llena parcialmente un recipiente cerrado las moléculas desprendidas no pueden difundirse ilimitadamente. Estas se acumularán en el espacio libre encima del líquido, hasta producir una presión determinada conocida como presión de vapor.
Condensación de Vapor: Moléculas de vapor las cuales, al chocar contra la superficie del líquido, quedan atrapadas por las fuerzas atractivas de las moléculas líquidas.
Comportamiento de los gases:
Presión de vapor constante: Ocurre porque rápidamente se produce un equilibrio en el cual la velocidad de condensación es igual a la velocidad de vaporización,.
La velocidad de condensación depende de la presión de vapor.
Un gas puede convertirse a líquido aumentando la presión o disminuyendo la temperatura. La presión y temperatura necesaria se conoce como crítica.
Lev de Dalton de las presiones parciales. "En una mezcla gaseosa, cada gas ejerce una presión parcial igual a la que tendría si ocupase solo el mismo volumen a la misma temperatura. La presión total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales de todos los gases que la componen.”
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO
Material Combustible • Cualquier material o sustancia capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor.
• Abarca liberar energía de su forma potencial (energía de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como residuo calor (energía térmica), dióxido de carbono y algún otro compuesto químico
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO Material Combustible - Características
Temperatura ó Punto de inflamabilidad (Flash point)
Es la temperatura más baja, a la presión atmosférica normal, en la cual puede formarse una mezcla inflamable en contacto con un comburente (normalmente el oxígeno del aire), de modo que arderá si es aplicada una fuente de calor a suficiente temperatura y mantendrá la llama tras retirar la fuente de calor
• La probabilidad de que un material se incendie o explote depende en gran medida de su estado de agregación.
• Los gases y vapores inflamables son los más peligrosos, seguidos de los líquidos inflamables y combustibles, así como de algunos sólidos finamente pulverizados.
• Los sólidos ordinarios no son tan peligrosos, excepto en casos excepcionales.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
INCENDIO - Características Factores que influyen en la Ignición
1) Todos los combustibles que arden con llama, entran en combustión en fase gaseosa. Cuando el combustible es sólido o líquido, es necesario un aporte previo de energía para llevarlo al estado gaseoso.
2) Los materiales de mayor peligroso son líquidos inflamables y combustibles. La mayoría de los incendios implican líquidos.
3) Los líquidos inflamables y combustibles alcanzan una elevada peligrosidad cuando entran en contacto con el aire (derramamiento o volcado accidental de recipientes, escapes durante el transporte o manejo).
4) Variables de peligrosidad:
Temperatura
Grado de concentración del Combustible
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO Factores que influyen en la Ignición - Temperatura
1) Punto de Ignición: Temperatura mínima a la cual el combustible emite suficientes vapores que, en presencia de aire u otro comburente, se inflaman en contacto con una fuente de ignición, pero si esta se retira.. se apaga…!!
2) Punto de Inflamación (Flash Point): Temperatura mínima a la cual el combustible emite vapores en cantidades suficientes los cuales, en presencia de aire u otro comburente y en contacto con una fuente de ignición, se inflaman y se mantienen ardiendo, aunque se retire la fuente de ignición.
3) Punto de Autoinflamación: Es aquella temperatura mínima a la cual los vapores de un combustible, en presencia de aire u otro comburente, comienzan a arder sin necesidad de aporte de una fuente de ignición.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO Factores que influyen en la Ignición - Temperatura
Ejemplo Punto de Inflamación (ALCOHOL ISOPROPÍLICO)
Punto de inflamación : 11 °C
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO Factores que influyen en la Ignición - Temperatura
COMPUESTOS
PUNTO DE
INFLAMAC
(°C)
PUNTO DE
AUTOINFLAM
(°C)
LÍQUIDOS y GASES
Alcohol etílico 13 363
Tolueno 4 480
Acetona -18,0 465
Benceno -11,0 498
Gasóleo ó Diesel 52 257
Keroseno 72 210
Sulfuro de carbono -30 100
Gasolina - 46,0 280
Fuel Oil # 1 72 210
Propano -104 450
COMPUESTOS
PUNTO DE
INFLAMACIÓN
(°C)
PUNTO DE
AUTOINFLAM
(°C)
LÍQUIDOS y GASES
Tolueno 4 480
Nafta de Petróleo 42 288
Nafta (Alquitrán de
Carbón)
42 277
Metanol 12 385
Metano -223 630
Acetileno -84 305
Amoníaco -33,34 498
Etileno 0 450
Hidrógeno -18 595
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO Factores que influyen en la Ignición - Temperatura
COMPUESTOS
PUNTO DE
INFLAM
(°C)
PUNTO DE
AUTOINFLAM
(°C)
SÓLIDOS / POLVOS
Madera de pino 225 280
Papel prensado 230
Polietileno 340
Poliamida 420
Harina de madera 260
Azúcar en polvo 370
Proteína de soya 260
Harina de soya 190
Ácido ascórbico
(Vitamina C)
190
Salvado de arroz 490
Cáscara de arroz 220
COMPUESTOS PUNTO DE
INFLAM (°C)
PUNTO DE
AUTOINFLAM
(°C)
SÓLIDOS / POLVOS
Cáscara de nuez 210
Harina de guisantes 210
Turba 240
Concha de
Melocotón
210
Ajo deshidratado 360
Corcho 210
Concha de coco 220
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO Factores que influyen en la Ignición - Temperatura
AUTOIGNICIÓN DE LÍQUIDOS AUTOIGNICIÓN DE SÓLIDOS
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIALES DE RIESGO
• Factores influyentes en la combustión 1) Poder calorífico
1) Reactividad
2) Velocidad de la combustión
3) Velocidad de propagación de la llama
Explosiones
Combustible consumido por unidad de tiempo
Capacidad de extensión y propagación de un fuego
COMBUSTIBLE OCTANAJE
LÍMITE DE
RELACIÓN DE
COMRESIÓN
PODER
CALÓRICO
VELOCIDAD DE
PROPAGACIÓN
DE LLAMA A
PRESIÓN DE
COMPRESIÓN
(m/s)
VELOCIDAD DE
PROPAGACIÓN
DE LLAMA A
PRESIÓN
ATMOSFÉRICA
(m/s)
GASOLINA 91/95 10,5:1
11700
kcal/kg 29 12
GNC 130 12:1
9300
kcal/m3 12 1
GLP 109 11,5:1
11900
kcal/m3 18
MEZCLA DE
ALCOHOL
(MET/ETIL)
130 12:1 5800
kcal/kg 40
ALCOHOL
ETÍLICO 95 10:1
8000
kcal/kg 30 11
METANOL 130 15:1
4800
kcal/kg 25 8
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
FUENTES DE IGNICIÓN
• ELÉCTRICAS:
Dispositivos que producen chispas o arcos: Interruptores, arrancadores, botoneras, enchufes, tomacorrientes.
Dispositivos que producen calor como bancos de resistencias, artefactos de iluminación y motores. Las temperaturas superficiales podían exceder los límites seguros (Temperaturas de autoignición).
Fallas de aislamiento
Electricidad estática
Rayos
• NO ELÉCTRICAS:
Superficies calientes, chispas por fricción, soldaduras, labores de esmerilado, calentadores y hornos, etc.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
FUENTES DE IGNICIÓN FUENTE DE IGNICIÓN %
SUPERFICIES CALIENTES 10,1
LLAMAS DE QUEMADORES 10,1
EQUIPO ELÉCTRICO 7,6
IGNCIÓN ESPONTÁNEA 7,6
CHISPAS Y CALOR POR FRICCIÓN 7,6
HERRAMIENTAS DE CORTE 5,1
CERILLOS 3,8
IGNICIÓN INTENCIONADA 2,5
ELECTRICIDAD ESTÁTICA 1,3
CAUSA DESCONOCIDA 44,3
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
FUENTES DE IGNICIÓN
ELECTRICIDAD ESTÁTICA –Mecanismos de producción • Contacto – Separación de sustancias
• Fricción
• Inducción
Tipo de Equipamiento Rango de Voltaje
Observado (kV)
Cintas Transportadoras 60 to 100
Manejo de Tela 15 to 80
Máquinas de papel 5 to 100
camiones cisternas Up to 25
Bandas Transportadoras
(granos) Hasta 25
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
FUENTES DE IGNICIÓN
ELECTRICIDAD ESTÁTICA en Hidrocarburos
• Energía de una chispa: ½ * C * V2
LÍQUIDOS DE HIDROCARBUROS SON POBRES
CONDUCTORES ELÉCTRICOS r≥ 1012 Ω-cm MOV. DE CARGAS PRODUCE GRADIENTES DE
POTENCIAL MAYORES DE 3 kV/mm Energía de chispas ≥ 20 mJ GAS O VAPOR ENERGÍA (mJ)
Metano 0,29
Propano 0,25- 0,26
Heptano 0,25
Ciclopropano 0.18
Etileno 0.08
Acetileno 0.017
Hidrógeno 0.017
ENEGÍA DE IGNICIÓN DE VAPORES y GASES
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
ÁREAS CLASIFICADAS
• APLICA A SITIOS DONDE GASES O VAPORES INFLAMABLES, LÍQUIDOS
INFLAMABLES O LÍQUIDOS COMBUSTIBLES, POLVOS O FIBRAS, SON
PROCESADOS O MANEJADOS, Y CUYA LIBERACIÓN A LA ATMÓSFERA
PUEDE RESULTAR EN SU IGNICIÓN
• NO APLICA EN SITUACIONES QUE ENVUELVAN DESCARGAS O FALLAS
CATASTRÓFICAS DE CILINDROS, LINEAS, TANQUES O SISTEMAS POR CAUAS
NATURALES, (Ej. Temblores)
• NO APLICA EN MEZCLAS ENRIQUECIDAS CON OXIGENO O MATERIALES
PIROFÓRICOS (Ej. Sulfuro de hierro) U ÓXIDOS METÁLICOS
ALCANCE
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
NORMAS PARA CLASIFICACIÓN DE ÁREAS PELIGROSAS
• NFPA 70 / NEC (National Electric Code) • NFPA 497, Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases,
or Vapors and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas
• NFPA 499,Recommended Practice for the Classification of Combustible Dusts and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas
• ANSI/ISA-12, The Instrumentation, Systems, and Automation Society • API 500 “Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical
Installations at Petroleum Facilities Classified as Class I, Division 1 and Division 2” • BS EN 60079-10, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres, Part 10:
Classification of hazardous areas(British and European Standard) • IEC Standards – Serie 60079 (Líquidos / Vapores) – Serie 61241 (Polvos / Fibras) • NEMA Standards • UL Standards
INTERNACIONALES
NACIONALES
• FONDONORMA 200: 2009, Cap 5 - Locales Especiales • PDVSA : N-202 (Clasif. de Áreas)/ IR-E-01 “Clasific. de Áreas”
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CLASIFICACIÓN DE ÁREAS PELIGROSAS - DEFINICIONES
CARACTERIZACIÓN DE SUSTANCIAS • TEMPERATURA DE AUTOIGNICIÓN
• LIQUIDO INFLAMABLE: Cualquier líquido cuyo punto de inflamación no excede 100°F
(37.8°C), al ser sometido a prueba mediante método de laboratorio.
• LIQUIDO COMBUSTIBLE: Cualquier líquido que tiene una temperatura de inflamación
(Flash point) igual o superior a 100°F (37.8°C)
NFPA 30: Definición y clasificación de los líquidos inflamables y combustibles
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CLASIFICACIÓN DE ÁREAS PELIGROSAS - DEFINICIONES
CARACTERIZACIÓN DE SUSTANCIAS
37
Tipos de Líquidos Inflamables o Combustibles
IIIA
II
IC
IA IB
200
140
100
73
pu
nto
de
Infl
amac
ión
(oF)
100
Punto de Ebullición (oF)
Combustible (PI ≥ 100oF)
Inflamable (PI < 100oF)
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CLASIFICACIÓN DE ÁREAS PELIGROSAS - DEFINICIONES
• MATERIAL COMBUSTIBLE: Termino genérico utilizado para describir un gas
inflamable, el vapor producido por un liquido inflamable o el vapor
producido por un liquido combustible, que mezclado con el aire puede
arder o explotar.
• Distancia Máxima de Abertura Segura de la Rejilla (MESG – “Maximum
Experimental Safe Gap”): Es el máximo espacio libre entre dos superficies
metálicas paralelas, que han sido instaladas bajo condiciones especificas de
prueba, para evitar que una explosión en la cámara de prueba se propague a
la cámara secundaria que contiene el mismo gas o vapor en la misma
concentración.
• Relación de Corriente Mínima de Ignición -MIC Ratio “Minimun Igniting Current
Ratio”: La relación de corriente mínima requerida de una chispa de descarga
inductiva para encender fácilmente la mezcla inflamable de un gas o vapor,
dividida por la corriente mínima requerida de una chispa de descarga
inductiva para encender el metano bajo las mismas condiciones.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CLASIFICACIÓN DE ÁREAS PELIGROSAS - DEFINICIONES
• ENERGIA MINIMA DE IGNICIÓN: Es la mínima energía requerida por una
chispa capacitiva, producida para la ignición de la mezcla inflamable
mas fácilmente explosiva de un gas o un vapor.
• Ej: Gases y vapores requieren entre 20-250 milijouls para ignición.
• Energía cuerpo humano: 20-30 milijouls ( en electricidad estática)
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
• MEZCLA EXPLOSIVA
Es un material combustible que esta dentro de su rango de inflamabilidad.
40
AREAS CLASIFICADAS - DEFINICIONES
LEL UEL
Explosión
Concentración de la sustancia
LEL UEL
Gasolina 1,4% 7,6%
Metano 4,0% 14,0%
ACPM 7,0% 15,0%
Acetileno 2,0% 81,0%
Crudo 7,0% 15,0%
RANGO DE INFLAMABILIDAD
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 41
El área peligrosa debe definirse especificando tres características: Clase ( I, II ó III); División (1 ó 2) y Grupo (A, B, C, D, E, F ó G). La Clase indica la naturaleza genérica del material inflamable: Clase I : Existe presencia de gases o vapores inflamables mezclados en el aire en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o combustibles.
Clase II : Existen polvos combustibles en cantidades que originen un riesgo. Estas agrupaciones de polvo están basadas en el tipo de material: metálico, carbonoso u orgánico. Clase III: Donde el material peligroso son fibras o partículas, fácilmente combustibles, y que no están normalmente suspendidas en el aire.
NFPA 70 / FONDONORMA 200, SECCIÓN 500
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 42
La División señala la probabilidad de que el material peligroso se Encuentre en concentraciones inflamables: División 1 : Área donde la probabilidad de que la atmósfera sea peligrosa es alta. Ello puede ser debido a que existen concentraciones de material inflamable de manera continua, periódica o intermitente en condiciones normales de operación o que los materiales inflamables están presentes frecuentemente debido a fugas, reparaciones o mantenimiento de equipos, o donde una falla pueda producir fuga e ignición simultáneamente. División 2: Área que puede ser peligrosa bajo condiciones anormales o accidentales. Por ejemplo por rotura de recipientes, fallas de equipos o paso de material inflamable desde un área División 1. Además la División 2 cubre las áreas en donde los gases inflamables, vapores o los líquidos volátiles se manejan en un sistema cerrado, o se confinan dentro de recintos adecuados. También donde las concentraciones peligrosas de polvos son prevenidas normalmente por ventilación mecánica.
NFPA 70 / FONDONORMA 200, SECCIÓN 500
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
MATERIAL PELIGROSO
NORMA AMERICANA NEC
PRESENCIA DE MATERIAL PELIGROSO
Gas o vapor inflamable o explosivo
Clase I, División 1 Permanente – largos periodos.
Puede haber en operación normal
Clase I, División 2 No hay o por cortos períodos
Polvos Clase II, División 1 Permanente – largos periodos
Clase II, División 2 Por cortos períodos en depósitos sin acumulación
Fibras volátiles
Clase III, División 1
Permanente – largos períodos
Clase III, División 2
Cortos períodos en depósitos sin acumulación
43
AREAS CLASIFICADAS*
(*) Basada en el Código Eléctrico Nacional (NEC) ART. 500. NFPA 70
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 44
AREAS CLASIFICADAS* GRUPOS
Los Grupos son una subclasificación más específica sobre la naturaleza de la substancia peligrosa. Las substancias en un grupo determinado representan riesgos de características similares:
Clase I : Gases y vapores: Grupo A: Acetileno. Grupo B: Hidrógeno, butadieno, óxido de etileno, entre otros. Grupo C: Etileno, acetaldehído, monóxido de carbono, dietil éter, entre otros. Grupo D: Gasolina, propano, butano, metano (gas natural), acetona, amoníaco, entre otros. Este es el grupo más numeroso. Clase II: Polvos combustibles: Grupo E: Polvos metálicos como aluminio libre de Cobre y Magnesio. Grupo F: Polvo carbón, coque y similares. Grupo G: Harinas, almidones o polvos de granos.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
Grupo Gas Temperatura de
ignición MESG
[mm] MIC RATIO
A Acetileno 300 O C (572 OF)
B
Hidrógeno
Butadieno
Oxido de etileno
Oxido de propileno
585 O C (1085 O F)
429 O C (804 O F)
429 O C (804 O F)
449 O C (840 O F)
< O,45 <= 0.40
C
Etileno
Acetaldehído
Ciclo propano
Vapores de etil éter
Isopreno
450 O C (842 O F)
185 O C (365 O F)
496 O C (928 O F)
180 O C (356 O F)
220 O C (428O F)
> 0,45 Y
< 0,75
> 0,40 Y
< 0,80
D
Propano
Acetona
Amoníaco
Benzol
Gasolina
Hexano
Propileno
Estireno
Cloruro de vinilo
466 O C (871 O F)
538 O C (1000 O F)
651 O C (1203 O F)
562 O C (1044 O F)
280 O C (536 O F)
261 O C (502 O F)
497 O C (926 O F)
490 O C (914 O F)
451 O C (843 O F)
> 0,75 > 0,80
45
Grupo de gases explosivos Clase I, División 1 y 2
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 47
AREAS CLASIFICADAS CLASE I, División 1
Ejemplos de áreas Clase I División 1:
• Lugares donde se trasvasan líquidos volátiles o gases licuados inflamables.
• Trabajos de pintura o rociado con líquidos volátiles.
• En tanques o recipientes cerrados a los cuales se transfiera líquidos inflamables, el espacio alrededor de las válvulas de alivio o venteo
• Planta generadora de gas, en caso de fugas.
• Salas de bombeo, con fugas.
• Escotillas de medición de tanques de almacenamiento de crudo.
• Cajas de drenajes.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 48
AREAS Clase I División 2
Área donde los líquidos, gases o vapores se encuentran en recipientes,
tanques, tuberías, líneas cerradas, de los cuales pueden salir únicamente por algún accidente, rotura, fugas , mal funcionamiento del sistema o restos producto de labores de mantenimiento.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
DIAGRAMAS Y FIGURAS TÍPICAS
ÁREAS DE PROCESO ADECUADAMENTE VENTILADAS, CON FUENTE DE ESCAPE POR ENCIMA DEL NIVEL DEL PISO, DENSIDAD DE LA SUSTANCIA MAYOR QUE LA DEL
AIRE
NOMENCLATURA DE IDENTIFICACIÓN NOMENCLATURA DE IDENTIFICACIÓN
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
DIAGRAMAS Y FIGURAS TÍPICAS
TANQUE DE TECHO CÓNICO
NOMENCLATURA DE IDENTIFICACIÓN
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
APLICACIONES
MÚLTIPLE DE PRODUCCIÓN PETROLERA
OLEODUCTO
PLANTA DE GAS LICUADO DE PETRÓLEO
PLANTA DE PODUCCIÓN PETROLERA y DETALLES
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 53
EQUIPOS ELECTRICOS PERMITIDOS
A PRUEBA DE EXPLOSION
INTRÍNSECAMENTE SEGURO
La instalación eléctrica en un área clasificada debe eliminar el riesgo de
inflamación o explosión. Existen para ello varias metodologías:
previniendo la ignición (seguridad aumentada, seguridad intrínseca, uso de
atmósferas inertes) o permitiendo ésta pero conteniéndola (equipos a prueba
de explosión).
TÉCNICAS DE PROTECCIÓN
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 54
EQUIPO A PRUEBA DE EXPLOSION
• Resiste la explosión de un gas o vapor que pudiera ocurrir en su interior.
• Controla el ingreso de gases o vapores
inflamables o combustibles.
La temperatura en el interior de la carcaza no debe aumentar al limite que pueda encender al gas o vapor circundante.
Encerrados en una caja
diseñada y construida
de tal manera que:
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 57
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EQUIPOS EQUIPOS APROBADOS PARA USO DE ACUERDO A CLASE, DIVISÍÓN Y
GRUPO.
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CÓDIGOS DE TEMPERATURA MÁXIMA EN SUPERFICIE
Temperatura máxima en O C Código Norma Americana (NEC)
450
300
280
260
230
215
200
180
165
160
135
120
100
85
T1
T2
T2A
T2B
T2C
T2D
T3
T3A
T3B
T3C
T4
T4A
T5 T6
58
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EQUIPOS
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CANALIZACIONES Y CABLEADOS • CONDUITS Y SISTEMAS DE SELLADO : Ambientes clase I, División 1 y División 2
CAJAS
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
CANALIZACIONES Y CABLEADOS • CONDUITS Y SISTEMAS DE SELLADO : Ambientes clase I, División 1 y División 2
SELLOS
UBICACIÓN DE SELLOS: SEGÚN CEN, SECCION 501: A 450 mm O
MENOS DE LA CAJA O EQUIPO
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
OTROS EQUIPOS Y APLICACIONES
• MOTORES: Ambientes Clase I, División 1 y División 2
• US MOTORS TEFC
• CATALOGO: EXCEL
• ARREGLOS DE MONTAJE DE INTALACIONES : CROUSE HINDS CODE DIGEST
INSTALAC. ELÉCTRICAS EN ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS 63
EQUIPOS INTRINSECAMENTE SEGUROS
Equipos incapaces de liberar suficiente energía eléctrica o térmica,
bajo condiciones normales o subnormales, que puedan causar
ignición de sustancias inflamables o combustibles que
puedan encontrarse en la atmósfera.
La instalación de los equipos debe estar de acuerdo con lo especificado en el artículo 504 NFPA 70.