Guía para la clasificación de zonas de riesgo por gases inflamables
Catalogar los emplazamientos peligrosos por la presencia de gases o vapores inflamables permite seleccionar e instalar adecuadamente los aparatos necesarios
Las zonas con atmósferas potencialmente explosivas se deben clasificar como zo nas 0, zonas 1 y zonas 2 según la frecuencia con que un gas inflamable se halla presente en ellas bajo condiciones normales de funcionamiento.
La metodología de la clasificación de zonas que analizaremos en este artículo se basa en la norma UNE 60.079-10 cuyo objeto es la clasificación de los emplazamientos peligrosos donde los riesgos son debidos a la presencia de gas o vapor inflamables a fin de poder seleccionar e instalar adecuadamente los aparatos para usar en los citados emplazamientos según la ITC 29 del REBT RD 842/2002. Esta clasificación de zonas se puede utilizar también para formar parte del documento de protección contra explosiones obligatorio a todos los establecimientos con este tipo de riesgo desde el 30 de junio de 2006 según el RD 681/2003.
Para seguir el procedimiento indicado en esta norma UNE 60.079-10 debemos acudir en determinados momentos a otras normas y guías para conseguir datos que son necesarios a la hora de la determinación de las zonas peligrosas. En este caso utilizamos la norma-guía de reconocido prestigio CEI 31-35 del Comité Electrotécnico Italiano.
Procedimiento para la eliminación del riesgo.
El análisis y posible eliminación del riesgo se debe hacer de forma escalonada siguiendo los siguientes pasos:
- Eliminar la fuente Atex. Antes de comenzar a realizar una clasificación de zonas se debe analizar si es posible eliminar la fuente de origen de gas inflamable a través de un diseño de la instalación o la posible sustitución de un producto o sustancia peligrosa por otra. Si se consigue que no exista fuentes de escape o cuando el producto no es peligroso, la zona será no peligrosa, sin duda la mejor seguridad. Cuando no es posible eliminar el origen de la atmósfera peligrosa, se debe clasificar las zonas.
- Eliminación de fuentes de ignición. Si la formación de la atmósfera peligrosa no puede impedirse, una vez clasificada la zona, se debe intentar eliminar de la zona peligrosa las fuentes de ignición, como por ejemplo instalaciones eléctricas, como cuadros, luminarias, interruptores, etc.
- Probabilidad aceptable. Cuando no se pueden eliminar las fuentes de escape o las fuentes de ignición según los apartados anteriores la seguridad debe basarse en la baja probabilidad de que coincida la fuente de ignición con la atmósfera explosiva. Esto se consigue eligiendo el material eléctrico y no eléctrico en función de la clasificación de zonas, los cuales deben cumplir unas prescripciones de seguridad adecuadas al entorno donde se ubiquen según el RD 400/1996 sobre Equipos y Sistemas de Protección previstos para su uso en atmósferas potencialmente explosivas.
La norma UNE 60.079-10 no indica fórmulas para determinar con exactitud la extensiónde zonas. Éste es el punto más conflictivo, ya que se debe determinar la zona con riesgo de incendio y explosión. Para ello, podemos utilizar la norma de reconocido prestigio guía CEI 31-35 donde a través de una serie de fórmulas nos indica con exactitud la posible zona con riesgo de incendio y explosión.
La norma UNE 60.079-10 propone un procedimiento de clasificación para el que, en determinados momentos, se necesita unos datos que no son facilitados por dicha norma. Por ello debemos acudir a la guía CEI 31-35 del Comité Electrotécnico Italiano para conseguir estos datos.
En la figura 1 se muestra el esquema de clasificación propuesto por la norma UNE 60.079-10 indicando en el mismo los momentos y datos que podemos obtener de la guía CEI 31-35.
A continuación analizaremos cada uno de los pasos de este procedimiento.
Determinar las fuentes de escape y su grado
La norma UNE EN 60.079-10 define fuente de escape como un punto o lugar desde el cual se puede escapar a la atmósfera gas, vapor o líquido inflamables de tal forma que se pueda formar una atmósfera de gas explosiva. Escape se podría entender como un fallo o accidente. Sin embargo, para esta norma la palabra escape tiene connotaciones de generador de gases explosivos, sin tener que ser necesariamente originados por un fallo.
Existen tres grados de escape, que se clasifican en la tabla 1 en orden decreciente en cuanto a la probabilidad de que la atmósfera de gas explosiva esté presente:
Grado de ventilación
Para determinar el grado de ventilación se empleará la tabla 2, fusión de conceptos establecidos tanto en la norma UNE 60.079-10 como en la guía CEI 31-35:
Donde:
Vz se define como el volumen peligroso teóricamente calculado. Xm% es la concentración de gas peligroso en un lugar lejano de la fuente de escape. t: es el tiempo que tarda en dispersarse el volumen peligroso una vez que ha cesado la fuente de escape.
Los tres parámetros de los que depende el grado de ventilación podemos calcularlos de la siguiente forma:
Cálculo de VZ
Para determinar el Vz o volumen peligroso calculado teóricamente, se utiliza la fórmula de la tabla 3 recogida de la norma UNE 60.079-10.
Cálculo de Qmin
Para calcular la cantidad de aire fresco necesario para diluir la tasa de escape, se utiliza la fórmula de la tabla 4 recogida de la norma UNE 60.079-10.
Determinación de Qmax (guía CEI 31-35)
Para determinar la tasa de emisión de gas inflamable que se emite a la atmósfera se utiliza una serie de fórmulas de mecánica de fluidos, indicadas en la tabla nº 5, recogidas de la norma CEI 31-35.
En la tabla 6 se muestra una serie de ejemplos de aplicación de la fórmula de tasa de emisión de una sustancia gaseosa: datos temperatura sustancia 20ºC temperatura ambiente 20 ºC. Orificio 5 mm2.
Para otros orificios de escape: la tasa es proporcional al tamaño del orificio
En la tabla 7 se muestra un ejemplo de aplicación de la fórmula de tasa de emisión de líquido a presión. Datos temperatura ambiente 20 ºC temperatura del líquido 20 ºC y presión atmosférica 1bar. C = 0,8; densidad del líquido 780 kg/m3. 5 mm2 de orificio
Determinación de A: CEI 31-35. (Valo-res indicativos del área de fuga de emisión.)
En la tabla 8 se indican los orificios de escape que se pueden tener en cuenta para determinar la tasa de emisión.
Cálculo de Xm%. (guía CEI 31-35)
Este dato está recogido de la guía CEI 3135 y su utilidad es básica para determinar si el grado de ventilación se puede considerar medio o bajo. Se calcula mediante la expresión indicada en la tabla 9.
Cálculo de t
Para determinar el tiempo de dispersión de la atmósfera peligrosa, una vez cesada la fuente de emisión, se utiliza la fórmula de la tabla 10 indicada en la norma UNE 60.079-10.
Determinación de la disponibilidad de la ventilación
La disponibilidad de ventilación es un dato que podemos obtener directamente de la norma UNE 60.079-10, sin embargo, las definiciones de grado de disponibilidad buena o mediocre no son demasiado precisas, por ello debemos intentar conseguir el grado de ventilación muy bueno, el cual se logra enclavando la ventilación cuando es forzada, al funcionamiento de la actividad o equipo, por ejemplo a través del corte de suministros energéticos, tanto gas como energía eléctrica. Las definiciones de grado de ventilación se indican a continuación.
Muy buena: La ventilación existe de forma prácticamente permanente. Una disponibilidad muy buena requeriría normalmente, en caso de avería, el arranque automático de las soplantes de reserva. No obstante, cuando la ventilación ha fallado se adoptan medidas para evitar el escape de sustancia inflamable (por ejemplo, por parada automática del proceso).
Buena: La ventilación se espera que exista durante el funcionamiento normal. Las interrupciones se permiten siempre que se produzcan de forma poco frecuente y por cortos períodos.
Mediocre: La ventilación no cumple los criterios de la ventilación muy buena o buena, pero no se espera que haya interrupciones prolongadas.
Determinación del tipo de zona
Una vez que hemos determinado el grado de emisión, el grado de ventilación y la disponibilidad de ventilación, se debe acudir a la tabla 11, recogida en la norma UNE 60.079-10, para determinar el tipo de zona del emplazamiento peligroso.
Lo ideal es obtener un tipo de zona de extensión despreciable (ED). Si tenemos grado de ventilación medio y disponibilidad de ventilación buena, el primer tipo de zona está rodeada por un segundo tipo de zona, indicado por el símbolo”+”, el cual se debería calcular por la extensión de zonas considerando que la ventilación forzada está fuera de uso. Si fuera ventilación natural, se rodearía el primer tipo de zona por otro de igual extensión.
Zona 0: Es un emplazamiento en el que una atmósfera de gas explosiva está presente en forma continua o por largos períodos.
Zona 1: Es un emplazamiento en el que es probable que aparezca una atmósfera de gas explosiva en funcionamiento normal.
Zona 2: Es un emplazamiento en el que no es probable que aparezca una atmósfera de gas explosiva en funcionamiento normal y, si aparece, es probable sólo de forma infrecuente y en períodos de corta duración.
Extensión de zonas
Para determinar la extensión de zonas se utilizan las fórmulas de mecánica de fluidos que vienen recogidas en la guía CEI 31-35. Dentro de los posibles casos de fuentes de emisión y sus extensiones, se indican en la tabla 12 tres casos por ser los más habituales: fuente de emisión en régimen subsónico, caso típico de una emisión por venteos; fuente de emisión sónica: caso típico de un escape de gas por una brida; y por último, fuente de emisión producido por un charco de líquido inflamable, caso típico de un derrame accidental. Para otros casos, como gas líquido por refrigeración o por presión, por ejemplo GLP, se aconseja al lector acudir a la guía CEI 31-35.
En la tabla 13 se muestra una serie de ejemplos de aplicación en el caso de gas sometido a presión. Datos temperatura sustancia 20 ºC temperatura ambiente 20 ºC Orificio 5 mm2.
Para otra aperturas: la tasa es proporcional al tamaño del orificio, sin embargo la distancia en mm2 es proporcional a la raíz cuadrada: (a/5)0,5
Esta tabla es válida tanto para ambientes abiertos como cerrados cuando se cumple que Kz < 0,7 LIE.
En la tabla 14 se muestra una serie de ejemplos de aplicación para el caso de la extensión de zonas debida a un charco de gasolina con una superficie A m2 a una velocidad del aire de 0,01 m/s con un factor de ventilación f = 1 a temperatura de 20 ºC, tensión de vapor de la gasolina a 40 ºC 80221 Pa, presión atmosférica Pa = 1,013 bar.
Forma de la zona peligrosa
Cuando no es conocida la dirección de la emisión, a favor de la seguridad, se puede asumir una esfera de radio “a” y en el centro en la fuente de emisión (figura 2).
Cuando una de las direcciones de emisión es entorpecida ( por ejemplo un muro ) se puede asumir una semiesfera de radio “ a” (figura 3).
Cuando la dirección de emisión es conocida (por ejemplo una válvula de seguridad) se puede asumir como forma de la zona peligrosa un cono de altura “a” y ángulo de apertura oportuno. El volumen peligroso ( Vp ) es el volumen de este cono (figura 4)
La emisión de vapor de la superficie de un líquido inflamable determina una zona peligrosa que se extiende a lo largo de la dirección del aire de ventilación, para una distancia “ a” calculado en base a la distancia de “dz”. A favor de la seguridad, se asume que la zona peligrosa se extiende, desde el borde del charco, la distancia a, en todas las direcciones.
Verticalmente (h) la extensión es más reducida cuanto mayor es la densidad del vapor respecto al aire. Extensiones verticales iguales a 1/4 de la distancia son adecuadas para la mayor parte de los casos (figura 5). En el caso de líquido inflamable de vapores más pesados que el aire, en el interior de un recipiente, la zona peligrosa se extiende hasta la altura del recipiente.
Bibligrafía
Norma UNE-EN 60079-10 Clasificación de emplazamientos peligrosos debido a gases o vapores combustibles Guías técnicas CEI 31-35 del Comité Electrotécnico Italiano para la clasificación de emplazamientos peligrosos debido a gases o vapores combustibles.
Guías técnicas CEI 31-35 del Comité Electrotécnico Italiano para la clasificación del emplazamiento peligroso debido a gases o vapores combustibles.
