ATEX Atmósferas Explosivas

 

 

Explosión de una azucarera en Savannah, USA, a principios de febrero de 2008

(prensa)

 

 

Cómo reducir el riesgo de explosión en una instalación

 

El artículo pretende presentar las ideas generales para comprender la Directiva ATEX, es decir la presencia de ATmósferas EXplosivas en instalaciones y el riesgo de explosión. Se aplica a toda sustancia que pueda quemar: azúcar, harina, gasolina, metano, metales  en polvo,….  y a muchas industrias: química, farmacia, alimentación, energía, piensos…

Incluye las instalaciones de procesado, almacenado, transporte y destrucción de gases, líquidos (vapores y nieblas) inflamables y polvos combustibles

 

La Dir.99/92 o ATEX 137, RD 681/3, en vigor desde 1-07-2003 indica las obligaciones de las  empresas  para proteger a los trabajadores frente a explosiones

La Directiva 94/9  ATEX 95, RD 400/96, en vigor desde 1996, indica requisitos y fiabilidad de diseño que deben cumplir los equipos (categoría ATEX) al instalar/proteger una zona con riesgo de explosión.

 

 

¿A QUE OBLIGA LA DIRECTIVA  ATEX?

 

 

La Directiva ATEX 137, nacida del art. 6 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales,

exige:

 

1.  Conocer las características inflamación/combustión de las sustancias

2.  Clasificar las zonas peligrosas donde pueden formarse atmósferas explosivas.

3.  Evaluar los riegos de explosión, como resultado de una probabilidad x daños

 

• Probabilidad de existencia de una atmósfera explosiva (clasificación de áreas )
• Probabilidad de existencia de fuentes de ignición efectivas (función de la zona, proceso, tipo de fallo de equipo y sustancia)
• Daños a las personas (y a la planta).

 

Es importante notar, que la probabilidad no indica cuando va a ocurrir el suceso (una probabilidad muy baja no significa que no pueda suceder mañana).

 

4.  Tomar medidas para reducir el riesgo

 

•    Eliminar/reducir el producto
•    Medidas preventivas: eliminan o reducen la presencia de combustible, oxidante y/o fuentes de ignición
•    Medidas de protección: evitan la rotura del equipo
•   Evitar la propagación: una explosión secundaria puede destruir toda la planta y propagarse al exterior
•   Medidas organizativas y formación: por ejemplo, permisos de trabajo

 

5.  Escribir el Documento de Protección de Explosiones que describe todos los puntos anteriores y se actualiza con cada cambio sustancial

 

 

¿QUÉ ES UNA EXPLOSIÓN?

 

 

Una explosión es una mezcla de aire con gases, vapores, nieblas inflamables o polvos combustibles  (≤ 1 mm), en condiciones atmosféricas (≤ 100 mbar, -20 a 60ºC), que tras una ignición, la combustión se propaga a la totalidad de la mezcla no quemada. Se indica que en condiciones no atmosféricas también se deben tomar medidas.

 

En una  explosión en un recipiente cerrado la presión absoluta inicial aumenta de 8 a 10 veces. Si el recipiente no soporta esa presión, se romperá pudiendo producir explosiones secundarias. Su duración es de 10 a 300 milisegundos. Ver una curva típica de explosión en la Fig. 1

 

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FIG. 1 - Curva de explosión a dos presiones iniciales distintas

 

Se deben reconocer los tipos de explosiones para proteger las instalaciones correctamente

 

·   Deflagración: explosión en condiciones atmosféricas, 10 bar, 300 m/s

·   Detonación: evolución de una deflagración tras recorrer de 30 a 80 diámetros de distancia, 100 bares, 2000 m/s.

·   Explosión secundaria: recipiente presurizado inicialmente por una deflagración en el que produce una detonación

·   Explosión Atmosférica: no confinada

·   Combustión prolongada: llama localizada

·   Descomposición/reacción química

 

 

¿CÓMO CARACTERIZAR LOS PRODUCTOS SUSCEPTIBLES DE EXPLOTAR?

 

 

Las sustancias se caracterizan por los parámetros de seguridad indicados en la Tabla 1.

Sus valores nos permitirán descartar de una manera justificada la posibilidad de una explosión al realizar los análisis de riesgos de procesos y equipos. Por ejemplo, la posibilidad de que una descarga estática prenda una sustancia. También nos determina el % de oxigeno máximo en  inertización, diseñar un sistema de supresión de explosiones…

 

Los datos de gases, vapores y líquidos suelen aparecer en bibliografía. Los polvos, mezclas polvo/gas/vapor (mezcla híbrida) y nieblas se deben caracterizar pues las características son función del tamaño de partícula. Los datos bibliográficos son una indicación. La  temperatura, presión, oxígeno adicional,… influyen en estas características

 

 

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¿QUE ES UN AREA CLASIFICADA?

 

 

Un área clasificada es aquella zona en la que puede formarse una atmósfera

potencialmente explosiva. La clasificación expresa la probabilidad de existencia y magnitud

de duración de una atmósfera explosiva en un área delimitada.  Ver la Tabla 2.

 

 

 

En la estimación de zonas se deben considerar una serie de factores. Normas y bibliografía ayudan a estimar zonas, pero es básico el sentido común. Destacaremos dos factores

 

·   La ventilación en áreas con gas/vapor es fundamental. Una emisión rara (rotura un cojinete) dará lugar a una zona 0 (ATEX continua) a causa de un mala/nula ventilación

 

·   La limpieza por aspiración del polvo es fundamental. Una capa de polvo puede dar lugar nubes de polvo que pueden prender y explotar

 

 

¿ZONAS Y CATEGORÍAS DE EQUIPOS ATEX?

 

 

Los equipos y componentes a instalar en una zona clasificada deberán cumplir con la Tabla

3 Los equipos de cada categoría deberá cumplir con los requisitos de no existencia de fuentes de ignición de acuerdo con Tabla 3. Además, los sistemas que controlan la seguridad de procesos en zonas clasificadas deben cumplir la categoría ATEX correspondiente

 

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¿COMO EVALUAR LOS RIESGOS?

 

 

Una vez clasificadas las áreas, se debe analizar la posibilidad de existencia de fuentes de

ignición, abajo listadas, tanto en el proceso como en el exterior de los equipos.

 

·   Superficies calientes (mal funcionamiento,...)

·   Llamas, partículas incandescentes (hornos proceso,...)

·   Chispas equipos mecánicos (rozamientos,...)

·   Chispas equipos eléctricos (interruptores,...)

·   Corrientes estáticas y parásitas (disolventes, plásticos,…)

·   Rayos

·   Radiaciones: electromagnéticas (móvil,...) y ionizantes

·   Ultrasonidos

·   Compresiones adiabáticas, ondas de choque

·   Reacciones exotérmicas y estabilidad térmica

 

Si existe una fuente de ignición y es efectiva y por tanto sustancia presente prende (según sus características) se deben tomar medidas correctoras. Se deben evaluar todas las situaciones: funcionamiento normal, fallo previsible y raro de acuerdo con Tabla 4; mantenimiento y arranque y parada; fallo de suministro; procedimientos y errores de manipulación; desviaciones del proceso; uso definido del equipo; propagación,... De acuerdo con la Guía de la Directiva, los daños de explosión siempre son graves. Por ejemplo, en una instalación clasificada 2,  si existe una fuente de ignición por estática, que es inherente al proceso, la instalación se debe proteger.

 

 

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¿CÓMO PREVENIR Y PROTEGERSE DE EXPLOSIONES?

 

 

1. Prevención: típicamente control de temperatura, detección, ventilación, evitar fuentes de ignición… Se destaca la inertización pues analizando en continuo el % oxígeno con sistema con categoría ATEX  aseguramos  que el proceso bajo cualquier circunstancia sea seguro. Por ejemplo, aunque tenemos un sistema de inertización para una centrifuga.

 

 

2. Protección de explosiones, ver Fig. 2

 

 

·      Contención:  el recipiente soporta la presión de explosión, cómo mínimo de 10-15 barg

 

·      Panel de Venteo: se alivia la presión y las llamas al exterior. La llamarada tiene un volumen de 8 a 10 veces el recipiente.

 

·      Supresión de explosiones: mediante detección dinámica de presión (cada 125 microseg.)  se detecta la explosión se activan extintores ultrarrápidos (10 a 20 milisegundos) que apagan la explosión antes  que rompa el equipo.