influencia de los datos de explosividad en la elección de...

Influencia de los datos de explosividad en la elección de los sistemas de seguridad ATEX en

equipos de manipulación de sólidos.

EXPOSÓLIDOS, 16 Febrero 2017

Javier Lacambra Abós

©2016 DEKRA Insight. All rights reserved.

• Determinar la base de seguridad ATEX:

Interpretar los parámetros de explosividad

¿Cómo influyen las condiciones de trabajo?

Elección de la base de seguridad

• Dimensionar la seguridad ATEX de los equipos:

Análisis de riesgos de ignición

Ejemplos

Objetivos de la formación


Objetivos de la formación

ANTE LA DUDA,PREGUNTAD


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SERVICIOS DE CONSULTORÍAAtmósferas Explosivas (ATEX)• Documento de protección contra explosiones.• Inspección de instalaciones en atmósferas explosivas• Certificación ATEX de equipos.• Certificación IsmATEX de personas y empresas.• Certificación SaqrATEX de talleres de reparación de

equipos ATEX • Prevención de riesgos electrostáticos : auditorías,

mediciones en campo, soluciones a medida• Propuesta y diseño de medidas de mitigación

Identificación y análisis de riesgos de proceso• Estudios HAZOP, HAZID, What‐if, FTA, FMEA, Bow‐tie.• Sistemas instrumentados de seguridad: identificación

de SIF, determinación y verificación del SIL.• Cálculo y simulación de consecuencias (EFFECTS,

PHAST y ALOHA)• Análisis cuantitativos de riesgos (ACR).• Estudios en materia de accidentes graves (SEVESO)

Seguridad de reacciones químicas• Identificación y evaluación de riesgos en reacciones

químicas• Desarrollo y optimización de procesos químicos• Dimensionamiento de venteos de emergencia

Gestión de riesgos de proceso• Programas de mejora de la gestión de la seguridad

de procesos (PSM)• Estudios de fiabilidad, disponibilidad y

mantenimiento (RAM)• Programas de inspección basada en el riesgo (RBI).• Optimización de sistemas de inertización.• Planes de emergencia.• Investigación de accidentes• Seguridad de máquinas.• Transporte de mercancías peligrosas (ADR)

Seguridad organizacional• Desarrollo de estrategia y cultura de seguridad• Desarrollo del talento y liderazgo en seguridad• Programas de seguridad basada en el comportamiento • Análisis de la exposición potencial a lesiones graves y

fatalidades• Neurociencia aplicada a la eliminación de errores y

disminución de los riesgos de fatiga

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de procesos

ENSAYOS DE LABORATORIO


ENSAYOS DE LABORATORIO

• Incendio y explosión de polvos (EMI, TIN, TIC, Kst y otros).

• Inflamabilidad de gases y vapores (TAI, LSE/LIE, punto de inflamación y otros).

• Propiedades electrostáticas (resistividad, tiempo de relajación, ensayos en FIBCsy otros).

• Seguridad y optimización de reacciones químicas (VSPII, RC1, DSC, Carius,Dewar y otros).

• Ensayos reglamentarios y de transporte (FDS, ADR y otros).

• REACH: ensayos físico‐químicos, toxicológicos y ecotoxicológicos.

• Fabricación y suministro de instrumentos de laboratorio

Laboratorios certificados ISO 17025 y BPL (Buenas Prácticas de Laboratorio) en América del Norte, Europa y Asia Pacífico.

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FORMACIÓN


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• Diseño, operación y mantenimiento de instalaciones ATEX

• Control de la electricidad estática en entornos ATEX

• Evaluación y protección de reacciones químicas runaway

• Análisis de riesgos HAZOP

• Sistemas instrumentados de seguridad (SIS)

• Gestión de la seguridad de procesos (PSM)

• Análisis cuantitativo de riesgos (ACR)

• Cálculo de consecuencias con EFFECTS (con TNO)

• Lecciones aprendidas de accidentes en procesos.

• Investigación de accidentes

• Evaluación y control de riesgos en procesos de secado industrial

• Aspectos legales y reglamentarios de fabricación, montaje y utilización de maquinaria

• Consejero de seguridad en transporte de mercancías peligrosas


CONFIAN EN NOSOTROS


• Es necesario conocer:

Los parámetros de explosividad de las sustancias

Las características de la instalación y del proceso productivo

Determinación de la base de seguridad ATEX de una instalación


Condiciones para que ocurra una explosión

Comburente (O2)

Fuente de ignición

Combustible

Mezcla Confinamiento

Se requiere la concurrencia de estos elementos en el tiempo.


Combustible: polvos inflamables

• Agricultura• Maíz, leche en polvo, azúcar

• Derivados del carbono• carbón, turba, carbón activo

• Químicos• Ácido adípico, azufre, antraquinona

• Farmacéuticos• aspirina, paracetamol, ibuprofeno

• Metales• aluminio, hierro, zinc, titanio


Energía Mínima Ignición (EMI):

“Es la energía mínima necesaria para provocar la ignición de la mezcla explosiva”.

- Ejemplos:SUSTANCIA EMI (mJ)

PVC 1500Harina de trigo 40Azúcar 30Aluminio 10Azufre <1


Factores que influyen en la EMI

– Influencia de la humedad:

– Influencia de la temperatura ambiente:

– Influencia del tamaño de las partícula:

10

100

1000

10000

0 5 10 15 20

Moisture Content in Dust (wt. %)

Mim

imum

Igni

tion

Ener

gy (m

J)

Tapioca

MaizeStarch

Flour

EMI (25ºC) EMI (100ºC) EMI (150ºC)

Sustancia A 100 mJ 7 mJ 3 mJSustancia B 1000 mJ 28 mJ 10 mJ

Tamaño de partícula 34 µm 100 µm 300 µm

EMI Azúcar 10-30 mJ 1000 mJ 106 mJ


Temperatura de ignición en nube (TIN)

“Es la menor temperatura a la que se inicia el proceso de ignición de una muestra de polvo en forma de nube”.

SUSTANCIA TIN (ºC)Cereales 520Madera 490Leche en polvo 610Almidón de maíz 350Aluminio 520


Temperatura de ignición en capa (TIC)

“Es la menor temperatura a la que se inicia el proceso de ignición de una muestra de polvo en forma de capa”.

SUSTANCIA TIC (ºC)Cereales 410Madera 340Leche en polvo 310Almidón de maíz 345Aluminio 410


Factores que influyen en la TIC

– TIC es el ensayo normalizado Espesor de capa de 5mm– Para distintos espesores de capa:

– La humedad y la granulometría también influyen, incluso en TIN.

Temperatura de ignición

Espesor de la capa en mm


Temperatura de base de seguridad

“Es la menor temperatura a la que debe encontrarse los procesos o equipos que puedan estar en contacto con las sustancias inflamables (polvo) de la instalación”.

– Temperatura de base de seguridad es el menor valor entre• 2/3 * TIN• TIC – 75

– Ejemplo:

TIN TIC Temperaturabase seguridad

Cereales 520 410 335Madera 490 340 265Leche en polvo 610 310 235


Resistividad eléctrica: Sustancia aislante o conductora

“Una sustancia es conductora si tiene una resistividad igual o inferior a 1000 Ω∙m. En caso contrario se identifica como aislante”.

- Clasificación de grupo de polvo III (Grupo I: Minas, Grupo II: Gases)

SubdivisiónIIIA Fibras o polvo de tamaño de partícula mayor a 500µmIIIB Polvo no conductorIIIC Polvo conductor


Presión máxima de explosión (Pmax)

• La combustión genera gases calientes.

• En un recipiente cerrado la presión se incrementará

• Se expresa en bar

“Es el valor máximo de presión alcanzado durante la explosión de una mezcla óptima combustible/aire en un recipiente cerrado”.

Time

Pressure

Pmax

dPdt[ ] max


Kst

• Se expresa en (m∙bar/s)• Para polvos, se establecen las siguientes “clases de explosión”:

“Constantes características de cada tipo de sustancia combustible que indican la severidad de la explosión resultante”.

CLASE Kst (bar·m/s) Característica

St 0 0 No hay explosiónSt 1 0-200 Explosión débilSt 2 200-300 Explosión fuerteSt 3 >300 Explosión muy fuerte


Mezclas híbridas

“Situaciones de proceso en las que encontramos mezclas de gases o vapores inflamables con polvo en suspensión, creando una nube más o menos homogénea”.

• Puede ser inflamable por debajo de los límites de inflamabilidad de cada sustancia


Ensayo Grupo A/B – ¿Sustancia inflamable?

Ensayo grupo A/B

Tubo de Hartman 1 litro

Fuente de ignición: Arco eléctrico de 10 kV y una resistencia eléctrica.

Ensayo– como se recibe, con menos humedad, molida, en el horno vertical…


Base de seguridad de una instalación

Definida por: Grupo de polvo EMI de base de seguridad Temperatura de base de seguridad

En casos particulares, se requiere también: CLO, CME, Kst, Pmax


Criterio de elección de medidas ATEX en los equipos de mi instalación

• Se justifican por:


Características de las sustancias, del proceso y de los equipos



Clasificación de zonas interna del equipo• ZONA 20 • ZONA 21• ZONA 22• Emplazamiento no peligroso

Fuentes de ignición efectivas, teniendo en cuenta la base de seguridad de las sustancias

Elección de medidas de prevención y/o protección


Fuentes de ignición posibles

0

510

1520

2530

35

A B C D E F G H I J

%

A = fricción/calentamiento mecánicoB = fuego latente (combustión sin llama)C = descargas electrostáticasD = fuego, llamasE = autocalentamientoF = superficies calientesG = trabajos en caliente (soldadura)H = equipos eléctricosI = desconocida, no determinadaJ = otros

Informe BIA 11/97: 600 accidentes


Fuentes de ignición posibles

A = silo B = filtro de polvoC = molino/reducción tamañoD = transporte neumáticoE = secaderoF = mezcladorG = pulidoH = tamiz

0

20

40

60

80

100

A B C D E F G H

%

estática mecánicafuego latente

Informe BIA 11/97: 600 accidentes



Tabla de análisis de riesgos de ignición


FILTRO DE MANGAS –Análisis de riesgos igniciónClasificación de zonas

• ZONA 20 interior parte sucia del filtro• ZONA 22 exterior parte limpia del filtro• ZONA 22 descarga de polvo

Posibles fuentes de ignición efectivas• Descarga estática mangas, conductor aislado,…• Chispas eléctricas equipos eléctricos• Chispas mecánicas ventilador, válvula rotativa,… • Partículas incandescentes del equipo anterior, etc…• Otras...


FILTRO DE MANGAS –Análisis de riesgos ignición

Elección de medidas de prevención y/o protección • Conexión equipotencial y puesta a tierra (EMI alta)• Mangas antiestáticas cuando la EMI sea muy baja (5‐10 mJ)• Equipos eléctricos y no eléctricos certificados ATEX atendiendo a:

• Zona clasificada Categoría equipo• Grupo de polvo (IIIA, IIIB, IIIC)• Temperatura de base de seguridad

• Partículas incandescentes Sistemas de detección de chispa + sistemas de supresión



Elección de medidas de prevención y/o protección • Sistemas de protección contra explosiones

• Generalmente, volúmenes cerrados clasificados como ZONA 20• Kst y Pmáx

– PANELES DE VENTEO

• Abiertos, venteo con conducto o con apagallamas

– OTROS: Sistemas de supresión, sistemas de aislamiento




• Importante: Localización


ELEVADOR DE CANGILONES –Análisis de riesgos igniciónClasificación de zonas

• Interior: ZONA 20, 21 ó 22• Exterior: ZONA 22 o no peligrosa

Posibles fuentes de ignición efectivas• Superficies calientes deslizamiento de banda, rodamientos• Descarga estática cangilones de plástico, conductor aislado, producto aislante…

• Chispas mecánicas rozamiento de cangilones, del eje, entrada de cuerpos extraños…

• Chispas eléctricas equipos eléctricos• Partículas incandescentes del equipo anterior, etc…• Otras...


ELEVADOR DE CANGILONES –Análisis de riesgos ignición

Elección de medidas de prevención y/o protección • Conexión equipotencial y puesta a tierra (EMI alta)• Factores de elección de cangilón y banda adecuadas:

• Temperatura, material, estática, abrasión, esfuerzos, velocidades, etc..• Prohibido uso de cadenas elevadoras

• Detectores de desalineamiento de banda, de giro del eje, de metales…• Reducir la velocidad de giro < 1m/s (no válido para EMIs muy bajas)• Equipos eléctricos y no eléctricos certificados ATEX atendiendo a:

• Zona clasificada Categoría equipo• Grupo de polvo (IIIA, IIIB, IIIC)• Temperatura de base de seguridad


ELEVADOR DE CANGILONES –Análisis de riesgos ignición

Elección de medidas de prevención y/o protección • Sistemas de protección contra explosiones

• Kst y Pmáx


• Abiertos, venteo con conducto o con apagallamas

– OTROS: Sistemas de supresión…


• Recordar:

La determinación de una base de seguridad ajustada a sus productos y procesos, le ayudará conjuntamente con su proveedor a dimensionar la seguridad frente al riesgo de

explosión de su instalación.

¡Para terminar!


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Javier LacambraConsultor de Seguridad de Procesos

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¡Muchas gracias por vuestra atención!

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