5 de dic. de 2010

CLASIFICACIóN DE ZONAS EN ATMóSFERAS EXPLOSIVAS España

CLASIFICACIóN DE ZONAS EN ATMóSFERAS EXPLOSIVAS
El RD 681/2003 del que ya se habló en el artículo técnico del nº 9 de MGO Informa viene a cerrar el ciclo normativo en materia de atmósferas explosivas y prevención de riesgos de explosión junto con la LPRL, RD 400/1996 y ITC-BT-29 principalmente.

Dicho RD 681/2003 emplaza al empresario a elaborar un Documento de Protección contra Explosiones (DPCE) que incluye la Clasificación de Zonas de atmósferas explosivas entre otras obligaciones.

El presente artículo expone de una manera teórico-
práctica el modo de proceder para realizar una Clasificación de Zonas.

Cuando se clasifica:
- En las instalaciones nuevas al principio del desarrollo del proyecto, con la primera implantación para ver las interferencias con los emplazamientos peligrosos.
- En las instalaciones actuales sin modificación será obligatoria a partir del 30 de junio del 2006.
- Actualización de la clasificación al añadir o modificar equipos o procedimientos de operación.

Quién elabora el DPCE que incluye la Clasificación de Zonas:
Las figuras presentadas en el RD 39/1997, Reglamento de los Servicios de Prevención; siendo: el propio empresario, Servicio de Prevención Propio y/o Servicio de Prevención Ajeno.

Dónde se clasifica:
En aquellas instalaciones con riesgo de explosión por:
- Gases, vapores o nieblas. Ejemplos de instalaciones serían: lugares donde se trasvasen líquidos volátiles inflamables, garajes y talleres, interior de cabinas de pintura, secaderos de material con disolventes inflamables, locales de extracción de grasas y aceites, zonas de lavanderías y tintorerías con líquidos inflamables, instalaciones donde se produzcan, manipulen, almacenen o consuman gases inflamables, salas de bombas o compresores para gases o líquidos inflamables, interiores de refrigeradores y congeladores con materias inflamables.
- Polvos y fibras (cereales, grano y derivados, almidón, heno, fertilizantes, azúcar, cacao, leche y huevo en polvo, especias y harinas, carbón y coque, azufre, productos metálicos, algodón, etc.). Ejemplos de instalaciones serían: zonas de manipulación y almacenamiento de las industrias alimentarias, químicas y farmacéuticas, pulverización de carbón, producción y manipulación de azufre, plantas de coquización, tratamiento de textiles, desmotadoras de algodón, fabricación y procesamiento de fibras, procesado de lino, procesado de madera, zonas en las que se producen, procesan, manipulan o empaquetan polvos metálicos de materiales ligeros.
Objeto de la clasificación:
El propósito de la clasificación de zonas de los distintos emplazamientos donde pueden aparecer atmósferas explosivas es facilitar la correcta selección e instalación de los aparatos eléctricos y no eléctricos que se utilizan en dichas zonas con modos de protección adecuados, tomando en consideración las características particulares de los productos gaseosos (grupos de gases, clases de temperatura, etc.) o pulverulentos (granulometría, parámetros de explosividad, etc.), así como proponer mejoras y modificaciones para eliminar los escapes, disminuir su frecuencia, reducir la cuantía del escape, y desplazar las fuentes de ignición.

El principio o fundamento de la clasificación de zonas es establecer unos niveles de probabilidad de generación y existencia a lo largo del tiempo de atmósferas explosivas, lo que en realidad constituye una herramienta fundamental del análisis de riesgos entendido en su sentido más genérico, que es el de valorar la probabilidad del suceso y sus consecuencias.

Cómo se clasifica:
El primer paso al afrontar la clasificación zonal es conocer y analizar el emplazamiento y las características de las sustancias (punto de inflamación, límites de explosividad, y energía mínima de ignición para gases y tamaño de partícula, temperatura mínima de ignición, concentración mínima de inflamabilidad para polvos, etc). Las siguientes etapas para clasificar zonas se basa en determinar la presencia de fuentes de escape de dichas sustancias ( y de acumulaciones de polvo en su caso) y en la probabilidad de que se puedan formar mezclas explosivas gas/aire o polvo/aire y su tiempo de permanencia.

Solo cuando se evalúe la probable frecuencia y duración del escape (grado de escape), las tasas de escape, la concentración, la ventilación y otros factores que se detallan en los siguientes apartados, que afectan al tipo y extensión de zona, se tiene una base apropiada para determinar la posible presencia de una atmósfera de gas o polvo explosiva en las condiciones circundantes.

A continuación se presenta un ejemplo práctico de cómo se realizaría la clasificación de una estación de carga para el llenado de productos petrolíferos inflamables durante el proceso de descarga de camiones cisterna.
Principales definiciones recogidas en la UNE EN 13237

Atmósfera explosiva: mezcla de una sustancia inflamable en estado de gas, vapor, niebla o polvo con el aire, en condiciones atmosféricas, en la que después de la ignición, la combustión se propaga a toda la mezcla no consumida.

Emplazamiento de clase I: lugares en los que hay o puede haber gases, vapores o nieblas en cantidad suficiente para producir atmósfera explosiva o inflamable.

Emplazamientos de clase II: aquellos en los que el riesgo se debe a la presencia de polvo combustible.

Grados de escape: las fuentes de escape pueden dar lugar a un grado de escape o a la combinación de varios grados de escape. Se definen los grados de escape en función de la duración y la frecuencia del escape.

Modos de protección: serie de reglas constructivas de los materiales y equipos eléctricos o no eléctricos de forma tal que puedan ser aptos para su empleo, con seguridad, en una atmósfera explosiva.

Zona 0: es un emplazamiento en el que la atmósfera de gas explosiva está presente de modo permanente, o por un espacio de tiempo prolongado, o frecuentemente.

Zona 1: emplazamiento en el que cabe contar, en condiciones normales de funcionamiento, con la formación ocasional de una atmósfera de gas explosiva.

Zona 2: emplazamiento en el que no cabe contar, en condiciones normales de funcionamiento, con la formación de atmósfera explosiva de gas, o que en el caso de formarse, dicha atmósfera solo subsiste por espacios de tiempo muy breves.

Asimismo existen zonas 20, 21 y 22 para la clasificación de zonas en emplazamientos de Clase II.

1. Análisis del emplazamiento
La cisterna* descarga la gasolina a través de sus bocas de descarga situadas en la parte inferior para el llenado de un depósito subterráneo. El proceso se realiza al aire libre, sin recuperación de los vapores y a una temperatura mayor a la de inflamación del producto.

Se tiene en cuenta las características de diseño de la cisterna según Acuerdo Europeo sobre transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera, ADR 2005.

2. Identificación de las sustancias inflamables:
Líquido inflamable: Gasolina
Punto de inflamación: < 0ºC
Densidad: 3 veces mayor a la del aire
LIE: 0,05 kg/m³
Peso molecular 86 g mol¯¹
Presión de vapor relativa: Pv=0,7

3. Identificación, Grado y Tasa de Escape
- La superficie del líquido en cisterna y depósito son fuentes de escape de grado continuo.
- Las bocas de carga/descarga en la parte inferior de la cisterna dan lugar a un grado de escape primario con una tasa de escape 5·10¯³ kg/s (Valor bibliográfico).
- Los dispositivos de sobrepresión o llenado y los derrames en el suelo son de grado de escape secundario, con tasas de escape 5,2·10¯⁷ kg/s para el primero (Valor bibliográfico) y 8,7·10¯³ kg/s para los derrames (utilizando ecuaciones que modelizan la fuga y posterior evaporación de la sustancia implicada).

- Identificación de las fuentes de escape:
La superficie del líquido en cisterna y depósito, las bocas de carga y descarga, dispositivos de sobrepresión y los derrames que puedan producirse en el suelo.

- Grado de escape:
Grado continuo:
- La superficie del líquido en el interior de la cisterna.
- La superficie del líquido en el interior del depósito subterráneo.

Grado primario:
- Bocas de carga/descarga en la parte inferior de la cisterna.

Grado secundario:
- Dispositivos de sobrepresión o sobrellenado.
- Derrames en el suelo.

- Cálculo de la tasa de escape:
Grado primario:
Bocas de carga/descarga; valor típico de 0,005 kg/s (Valor bibliográfico).

Grado secundario:
- Válvulas de seguridad: 5,2·10¯⁷ kg/s (Valor bibliográfico).
Derrames: utilizando ecuaciones que modelizan las fugas y las posteriores evaporaciones de las sustancias implicadas.
4. Ventilación:
Ventilación natural, grado medio
Disponibilidad normal
Velocidad > 2 m/s
Ineficacia de la ventilación fv = 1

5. Determinación del tipo de zona peligrosa:
La siguiente tabla indica que para un escape primario, con un grado medio y disponibilidad normal, se obtiene zona 1 rodeada de zona 2. Para un escape secundario se obtiene zona 2.
6. Calculo de la extensión de la zona:
Mediante la expresión [1] se calculan los caudales de ventilación mínimos, Qv min y mediante [2] el volumen de la atmósfera explosiva VZ, que se puede asimilar a una esfera. Como se trata de vapores más densos que el aire, a partir de la fuente de escape se bajará hasta el nivel del suelo. Para el posible derrame, se aplica la distancia calculada alrededor y por encima del posible charco, así como el canal de drenaje existente.
Siendo:
GE max: tasa máxima de escape de la fuente (kg/s).
k: coeficiente de seguridad que mejora el caudal de ventilación, de tal modo que la concentración se diluya hasta k veces por debajo del LIE.
k = 0,25 (grados de escape continuo y primario).
k = 0,50 (grado de escape secundario).
Factor fv: expresa la ineficacia de la ventilación, va desde 1 en la situación ideal de ventilación, hasta 5 en una situación con dificultades en la ventilación.
0,03 es el número de cambios de aire por segundo, es un valor bibliográfico considerado para emplazamientos con ventilación natural.
A continuación se muestra la tabla con los resultados finales de la extensión de las zonas (radio esfera).
BIBLIOGRAFÍA
1. RD 681/2003, de 12 de Junio, sobre la Protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo.
2. RD 400/1996, de 1 de Marzo, relativa a los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas.
3. ITC-BT-29, Prescripciones particulares para las instalaciones eléctricas de los locales con riesgo de incendio o explosión.
4. Ley 31/1995, de8 de Noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales.
5. Manual Práctico Clasificación de zonas en atmósferas explosivas, CETIB, Colegio de Ingenieros Técnicos Industriales de Barcelona.
6. Acuerdo Europeo sobre transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera, ADR 2005.

Esquema simplificado de clasificaciones de zonas
Iñigo Marañón Romero, Área Seguridad Industrial y Afines. División Tecnológica y Técnico Sanitaria. Grupo MGO

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