Conferencia Polvos explosivos
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POLVOS EXPLOSIVOS
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POLVOS EXPLOSIVOS
Introducción
Toda actividad humana Ileva implícito un
nivel de riesgo. La evolución y el desarrollo
técnico y tecnológico crean nuevas
situaciones de riesgo al enfrentarnos con
nuevos procesos, pero a su vez ofrece las
soluciones para que el nivel de riesgo se
sitúe en niveles aceptables y lo más lejos
posible del denominado "riesgo
catastrófico".
Atmósferas Explosivas
Casi todos los polvos orgánicos pueden encender si
están dispersos en aire (nubes de polvo) en una
concentración aproximada de 15 y 6000 g/ m3.
La energía mínima de la ignición de polvo levantado
(nubes de polvo) está normalmente en la orden de 10
a 10'000 mJ. Sin embargo, algunos polvos forman
nubes de polvo que pueden encender con energías de
menos de 1 mJ.
Debe observarse que muchos polvos liberan gases de
descomposición inflamables (acetato de polivinilo)
cuándo son expuestos a temperaturas dónde la
descomposición térmica es inducida, tales gases
forman mezclas explosivas con aire que pueden
encenderse por fuentes de ignición que liberan
energía tan baja como 0.1 mJ !
Establecer la metodología para el análisis sistemático de
riesgos de explosión de polvos que permita:
Minimizar el riesgo de presencia de atmósferas explosivas,
evitando o disminuyendo en la medida de lo posible las
fuentes de escape de gases, vapores y polvos inflamables,
así como procurando sustituir las sustancias explosivas por
otras menos peligrosas.
Reducir mediante ventilación o dilución (gases) y extracción
(polvos) la concentración de las sustancias explosivas y/o
inflamables al máximo para minimizar el tamaño de las áreas
afectadas por los posibles escapes.
Clasificar las áreas en zonas de riesgo de presencia de
atmósfera explosiva, delimitando el tamaño de las mismas.
Utilizar los equipos con un nivel de protección adecuado al
riesgo de la zona.
Propósitos
El alcance de esta presentación es proporcionar los
métodos para evaluar el riesgo en el manejo de
polvos combustibles típicos en industrias en las
cuales se manejan.
Se da un panorama general de la metodología
recomendada que permita determinar el estado que
guardan las instalaciones de la empresa en materia
de manejo de polvos explosivos para que la empresa
logre de alguna manera evitar la formación de
atmósferas explosivas o, cuando la naturaleza de la
actividad no lo permita, evitar la ignición de
atmósferas explosivas y atenuar los efectos
perjudiciales de una explosión de forma que se
garantice la salud y la seguridad de los trabajadores,
instalaciones y medio ambiente circundante.
Alcance y objetivos
METODOLOGÍA
Para analizar el Riesgo de Explosión por debido al
manejo de polvos en áreas donde se generan,
almacenan, transportan o usan, se debe seguir los
siguientes pasos:
Conocer las características de los polvos
Identificar las áreas con atmósfera explosiva
permanente o temporal
Identificar las fuentes de ignición
Evaluar la situación actual
Elaborar un plan de acción.
PASO 1:
CARACTERÍSTICAS DE SEGURIDAD DE LOS
POLVOS
Para evaluar las características de cada uno
de los polvos con los que se trabaja
diariamente y/o periódicamente; los
responsables de adquirir estas materias
primas deben solicitar esta información y
suministrarla a las personas encargadas de
realizar los estudios de riesgos de
explosividad por polvos.
Se debe notar que los datos de explosión de polvo
dependen fuertemente del tamaño de la partícula. Por
consiguiente, se debe asegurar que los datos se
refieren a muestras representativas. Por regla
general, y siguiendo normas internacionales, los
datos de explosión de polvo son evaluadas usando
muestras molidas para un tamaño de la partícula < 63
micras (el término medio). Esto puede ser demasiado
conservador, pero tiene en cuenta la formación de
finos, los cuales existen siempre en cualquier
operación de manejo de polvos, y que puede
acumularse, por ejemplo en filtros
PASO 1:
CARACTERÍSTICAS DE SEGURIDAD DE LOS POLVOS……cont
Datos típicos de seguridad requeridos para el análisis de
riesgos, características físicas y termodinámicas algunos
polvos
Indice de
combustibilidad(IC)
Descripción cualitativa del
comportamiento de
quemado de depósitos depolvo.
La valoración de la
formación de brazas(posible si IC >3)
Energía mínima deIgnición (MIE)
La mínima energía eléctrica
almacenada en un capacitor cuya
descarga es lo suficiente como
para efectuar ignición del material
más igniciable (o encendible) en
la atmósfera bajo condiciones
específicas de prueba del materialconsiderado (Media < 63 micras)
La evaluación (si o no) de
que una chispa eléctrica,
electrostática o mecánica
pueda encender unaatmósfera explosiva
Temperatura
mínima deignición (MIT)
La temperatura mínima de una
superficie que es lo suficiente
como para encender una nube depolvo.
La determinación de la
máxima temperatura
superficial permitida en
Exzonas (Tmax 2/3 xMIT(°C ))
Datos típicos de seguridad requeridos para el análisis de
riesgos, características físicas y termodinámicas algunos
polvos …..cont
ResistividadEléctrica
La resistencia eléctricaespecífica de la sustancia.
La evaluación de si la
carga estática puede
acumularse en lasubstancia.
La temperatura
de auto ignición
de una capa de
polvo de 5 mmTAI (5mm)
La temperatura mínima a lo
cual, un depósito de polvo de
5mm comenzará a arder a fuego
lento o auto-encenderá dentrode 2h
Para definir la
temperatura máxima
permitida de la superficie
en Exzonas (Tmax TAI(5mm )- 75 °C)
Datos típicos de seguridad requeridos para el análisis de
riesgos, características físicas y termodinámicas algunos
polvos …..cont
Valor Pmax La máxima presión de explosión
de una explosión iniciada encondiciones normales (1bar)
El diseño de medidas de
protección constructivapor explosión
Valor Kmax La velocidad de aumento
normalizada de presión de unaexplosión:
Kmax = ( p/ t)max x Volumen1/3
El diseño de medidas de
protección constructiva porexplosión
Concentración
límite de Oxígeno(LOC)
La máxima concentración de
oxígeno en una mezcla de un
combustible, aire, y un gas
inerte, en cuál una explosión no
ocurrirá, determinada bajocondiciones experimentales.
La determinación de la
máxima concentración de
oxígeno permitida , si el
inertizado es aplicado
como un concepto deseguridad
Datos típicos de seguridad requeridos para el análisis de
riesgos, características físicas y termodinámicas algunos
polvos …..cont
Datos típicos para realizar el análisis de riesgos de polvos
explosivos
Grosor crítico de capas de polvo para autoigniciónRef: Frank P. Lees, Loss prevention in the process industries, Vol 2
Temperaturas mínimas de ignición para polvo y nubes de polvo
Datos típicos de polvos , ejemplo
EJEMPLOS INDUSTRIALES
OPERACIONES DE MOLIENDA: MEZCLAS DE POLVO EN INTE
RIOR DEL MOLINO Y POLVO ACUMULADO EN EXTERIOR.
OPERACIONES CON GRANOS: TRANSPORTE, ELEVACIÓN,
FILTRACIÓN Y ENSILADO: SE PRODUCE POLVO QUE SE
DISPERSA EN EL AIRE.
TRANSPORTE NEUMÁTICO: OPERACIONES DE CAPTACIÓN
DE POLVOS Y DE SUSTANCIAS QUE SE VAN DESMENUZANDO
MINERÍA DE CARBÓN: POLVOS CARBONOSOS EXPLOSIVOS,
CON EL AGREGADO DEL GAS METANO, ( GAS INFLAMABLE).
OPCIONES EN CASO DE CONTAR CON ESTA
INFORMACIÓN::
En caso de no poder obtener estos datos o bien de
resultar dudosa la información que puedan brindar
las empresas proveedoras de la materia prima se
debe realizar un ensayo de explosividad por medio
de interferometría láser o nefelometría láser que
ofrece lectura directa permanente del área y brinda
información para la toma de decisiones a fin de
controlar el riesgo
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS
Es conveniente realizar un reconocimiento por las áreas,
con el fin de recabar información técnica y administrativa
que permita determinar el potencial riesgo que presentan
dichas áreas debido al manejo de polvos con capacidad de
generar atmosferas explosivas, de manera tal que se
obtenga un panorama actual del riesgo presente y
potencial, con el cual se puedan evaluar diferentes
decisiones y acciones para ejecutar un plan de acción que
contemple los controles operacionales y organizacionales
que eliminen, disminuyan, transfieran o controlen los
riesgos identificados.
Primeramente, se debe verificar si existe una
atmósfera explosiva permanente o temporaria. Para
ello se realizan - en cada área o lugar con
probabilidad de tener una atmósfera explosiva -
mediciones de:
• Material Particulado – PM10
• VOC´s
• Humedad Relativa (HR)
• Monóxido de Carbono (CO)
• Temperatura
• Dióxido de Carbono (CO2)
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS….cont
El propósito de la clasificación en zonas de los
distintos emplazamientos donde pueden aparecer
atmósferas explosivas es facilitar la correcta
selección e instalación de 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) o pulverulentos (granulometría,
parámetros de explosividad).
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS….cont
El principio o fundamento de la clasificación de zonas
es establecer niveles de probabilidad de generación y
persistencia 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.
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS….cont
En cada área de la planta, la probabilidad de explosión es
el producto obtenido al multiplicar la probabilidad de
aparición de una atmósfera potencialmente inflamable por
la probabilidad de aparición de una fuente de ignición
Evitando o minimizando los dos factores se puede
conseguir reducir a valores aceptables la probabilidad de
explosión
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS….cont
ZONA 20 Área en la que una atmósfera explosiva en forma de nube
de polvo combustible en el aire está presente de forma
permanente, o por un periodo prolongado, o con
frecuencia.
EJEMPLO: estas condiciones suelen darse únicamente en
el interior de recipientes, tuberías, aparatos, etc. Por regla
general, el interior de instalaciones (molinos, secadoras,
mezcladoras, tuberías de transporte, silos, etc.) sólo se
incluye aquí si en ellos se forman mezclas explosivas
pulverulentas en cantidades peligrosas de manera
permanente, prolongada o frecuente.
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS:
CLASIFICACION
ZONA 21 Área en las que ocasionalmente puede formarse, en
condiciones normales de operación, una atmósfera
explosiva en forma de nube de polvo combustible
contenido en el aire.
EJEMPLO: se incluyen aquí, entre otras áreas, las
situadas en el entorno inmediato de estaciones de
desempolvado o puestos de trasiego y zonas en las que
se forman capas de polvo y en las que, en condiciones
normales de operación, ocasionalmente se forman
concentraciones explosivas de polvo inflamable
mezclado con aire.
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS:
CLASIFICACION…..cont.
PASO 2:
IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS CON ATMÓSFERAS
EXPLOSIVAS PERMANENTES O TEMPORARIAS:
CLASIFICACION…..cont.
ZONA 22 Área en la que no es probable, en condiciones
normales de operación, la formación de una
atmósfera explosiva en forma de polvo combustible
contenido en el aire y en la que, en caso de
formarse, sólo permanece durante un
periodo de tiempo corto.
EJEMPLO: pueden incluirse aquí, entre otras las
áreas en torno a instalaciones que contienen polvo,
cuando puedan producirse fugas de polvo por
puntos no estáticos que formen depósitos de polvo
en cantidades peligrosas.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN
Se debe identificar las fuentes de ignición y su origen. Las
mismas pueden ser identificadas de manera alfanumérica; por
ejemplo: FI1 – FI: Fuente de Ignición y 1: un número que
corresponde a cada fuente de ignición.
Ejemplos:
FI1: FI: Equipos eléctricos – 1: Artefacto de luz
FI2: FI: Equipos eléctricos – 2: Enchufes
FI3: FI: Chispas mecánicas – 3: Engranaje de cadena que mueve
el sin fin
A continuación se describen las características de cada fuente de
ignición.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Superficies calientes:
Las atmósferas explosivas pueden encenderse por
contacto con superficies calientes cuando la
temperatura de una superficie alcance la temperatura
de ignición de la atmósfera explosiva.
Ejemplo: entre las superficies calientes con
funcionamiento normal figuran, las calefacciones,
determinados materiales eléctricos, tuberías
calientes, etc. Entre las superficies calientes por
funcionamiento defectuoso cabe citar, el
sobrecalentamiento por fricción debido a una
lubricación insuficiente.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Se debe tener en cuenta, que los depósitos de polvo
tienen un efecto aislante y, por lo tanto,
obstaculizan la dispersión del calor. Cuanto
más gruesa sea la capa de polvo, tanto menor será la
dispersión de calor. Esto puede provocar una
acumulación de calor y tener por consecuencia un
aumento de temperatura adicional. Este proceso
puede llegar hasta la ignición de la capa de polvo.
Llamas y gases calientes:
Tanto las propias llamas como las partículas sólidas
incandescentes pueden producir la ignición de una
atmósfera explosiva. Las llamas, incluso las muy
pequeñas, figuran entre las fuentes de ignición más
efectivas, por lo que deben excluirse totalmente en
las áreas de riesgo de las zonas 0 y 20. En las zonas 1,
2, 21 y 22 sólo podrán tolerarse las llamas que estén
confinadas de manera segura. Las llamas desnudas
ocasionadas por trabajos de soldadura o fumar deben
impedirse con medidas organizativas.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Chispas de origen mecánico:
En operaciones que implican fricción, choque y
abrasión, pueden desprenderse chispas que, a su
vez, pueden provocar la ignición de gases y vapores
inflamables (especialmente mezclas de polvo
metálico con aire). Por otra parte, en el polvo
depositado las chispas pueden iniciar un fuego
latente y éste puede convertirse en la fuente de
ignición de una atmósfera explosiva.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Material eléctrico:
Las fuentes de ignición posibles en instalaciones
eléctricas son las provocadas, incluso con tensiones
pequeñas, por chispas eléctricas (al abrir y cerrar
circuitos eléctricos y por corrientes de
compensación) y por superficies calientes.
Se recomienda que en las áreas de riesgo sólo se
utilice material eléctrico que cumpla con los
requisitos ATEX, en todas las zonas, el material
nuevo debe seleccionarse cumpliendo lo establecido
en los requisitos ATEX
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Se debe verificar que los equipos eléctricos que se
adquieran posean la siguiente etiqueta:
•El marcado CE irá acompañado del número de identificación del
organismo certificador responsable de la supervisión.
• Signo de EX, generalmente indica que es un equipo
antiexplosivo.
• El número romano para equipos de procesos
Categorías:
• 1 D: para zonas 20, 21 y 22.
• 2 D: para zonas 21 y 22.
• 3 D: para zonas 22.
Clases de Temperatura:
• T 1: 450 ºC
• T 2: 300 ºC
• T 3: 200 ºC
• T 4: 135 ºC
• T 5: 100 ºC
• T 6: 85 ºC
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Electricidad estática:
En procesos de separación con participación de al
menos un material de resistencia eléctrica específica
superior a 109 o de objetos con una resistencia
superficial superior a 109 , pueden producirse
descargas de electricidad estática con capacidad de
ignición si se dan determinadas condiciones. En
condiciones operativas habituales pueden
producirse descargas en las formas siguientes:
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Descargas de chispas: pueden producirse por la
carga de partes conductoras no conectadas a tierra.
Descargas en penacho: pueden producirse en las
partes cargadas de material no conductor, entre las
que figuran la mayoría de materiales plásticos.
Descargas en haces deslizantes: pueden producirse
en procesos de separación muy rápidos, en
operaciones de transporte neumático por tubería o
recipientes revestidos de material aislante, o en
correas de transmisión.
Descargas en conos de apilado: pueden producirse,
por ejemplo, en el llenado neumático de silos.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Medidas de protección importantes que deben
observarse en función de la zona:
Poner a tierra los objetos e instalaciones conductoras
Llevar calzado apropiado en suelos de revestimiento
apropiado, de manera que la resistencia eléctrica de
una persona contra la tierra no supere los 108 en
total
Evitar materiales y partes de escasa conductividad
eléctrica
Reducir las superficies no conductoras
En los procesos de transporte y llenado de polvos.
Evitar los tubos y recipientes metálicos conductores
revestidos por dentro de aislamiento eléctrico
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
PASO 3:
IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE IGNICIÓN….cont.
Fuentes de ignición de atmosferas
explosivas, resumen
Se recomienda generar una matriz de riesgo de explosión.
Dos posibles resultados:
A) No existe un riesgo de explosión por tal motivo no es
necesario diseñar un plan de acción. Toda la información
recolectada debe transcribirse a un documento y ser
revisado cada vez que exista un cambio o modificación que
pueda suponer la generación de algún riesgo.
B) Surge la posibilidad de un riesgo de explosión; en este caso
se debe generar un Plan de Acción.
PASO 4
EVALUACIÓN – SITUACIÓN ACTUAL.
PASO 4
EVALUACIÓN – SITUACIÓN ACTUAL, MATRIZ DE RIESGO
PASO 4
EVALUACIÓN – SITUACIÓN ACTUAL, MATRIZ DE RIESGO
..CONT
Evaluación de las probabilidades de acontecimientos, la
probabilidad de ocurrencia es evaluada según las siguientes
definiciones:
A: Ocurre durante la operación normal
B: No ocurre durante la operación normal sino sólo como
resultado de funcionamientos defectuosos raros
C: No ocurre durante la operación normal sino sólo como
resultado de funcionamientos defectuosos muy raros
Para el objetivo de esta presentación “raro” es algo que ocurre
cerca de una vez en un intervalo de 5 a 10 años. “Muy raro”
puede tener una frecuencia de no más de una vez en un
intervalo de 10-100 años
PASO 4
EVALUACIÓN – SITUACIÓN ACTUAL, MATRIZ DE RIESGO
..CONT
1. Eliminar las atmósferas explosivas (o reducir las
probabilidades de acontecimientos) tanto como sea
posible, se debe eliminar las atmósferas explosivas o
bien disminuirlas y en caso de no ser posible se debe
continuar con el paso siguiente.
2. Eliminar las fuentes de ignición (o reducir las
probabilidades de acontecimientos)
a) eliminar de manera efectiva la fuente de ignición
b) reducir la energía de la fuente de ignición
c) separar las fuentes de ignición de las atmósferas
explosivas
3 Mitigar los posibles efectos de una explosión por
polvos
PASO 5
PLAN DE ACCIÓN
PASO 5
PLAN DE ACCIÓN
BIBLIOGRAFÍA ESCUER IBARS, F.; GARCÍA TORRENT, J.; VEGA REMESAL, A. (2005). Manual práctico de
clasificación de zonas en atmósferas explosivas. Col-legi d’enginyers tècnics industrials de
Barcelona (CETIB).
ECKHOFF, R.K. (1991). Dust explosions in the process industries. Butterworth-Heinemann.
Oxford.
IEC SC31 H. (1994). Apparatus for use in the presence of combustible dust. Ref. 31 H/47/CDV.
Norma IEC 61241-3. (1997). Electrical apparatus for use in the presence of combustible dusts. Part
3: Classification of areas where combustible dusts are or may be present.
CEN /TC 305/WG2 N 212. Draft prEN50281-3. (1999). Equipment for use in the presence of
combustible dusts. Part 3: Classification of areas where combustible dusts are or may be present.
CEI 31-56 (2005) Construzioni per atmosfere esplosive per la presenza di polveri combustibili.
Guida all’applicazione della Norma CEI EN 50281-3 (CEI 31-52) “Classificazione dei luoghi dove
sono o possono essere presenti polveri combustibili”.
Norma UNE-EN 61241-10:2005. Material eléctrico para uso en presencia de polvo combustible.
Parte 10: Clasificación de emplazamientos en donde están o pueden estar presentes polvos
combustibles.
Norma UNE-EN 50281-3:2004. Aparatos destinados a ser utilizados en presencia de polvos
combustibles. Parte 3: Clasificación de emplazamientos en donde están o pueden estar presentes
polvos combustibles.
Norma UNE 202004-3:2003 Material eléctrico para uso en presencia de polvo combustible. Parte 3:
Clasificación de los lugares donde hay o puede haber polvos combustibles.
Ministerio de la Presidencia. Real Decreto 681/2003 (B.O.E. 18/Junio/2003) 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 (Directiva ATEX 137)
F I N
