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Documentación técnica sobre control de la electricidad estática

Esta sección contiene información técnica en detalle que le permite investigar soluciones de control de la electricidad estática para peligros eléctricos que pueden representar un riesgo de ignición para sus procesos de fabricación y distribución. Puede descargar los artículos que se proporcionan a continuación.

Si desea realizar alguna consulta sobre los temas tratados o comentar otros aspectos de los peligros de la electricidad estática o del control de la electricidad estática, contáctenos en el número indicado en la esquina superior de su pantalla, o envíenos un e-mail o use el formulario de  Consulta rápida.

En las legislaciones europea, estadounidense y canadiense existen claras referencias a la electricidad estática como una fuente potencial de ignición para operaciones realizas en atmósferas inflamables y combustibles que presentan un riesgo significativo y verosímil para la seguridad y salud de los empleados. El peligro de ignición electrostática no solo presenta un riesgo para la seguridad y salud, sino que también puede causar una interrupción significativa en las operaciones comerciales, que en algunos casos puede ocasionar el cierre de la instalación, y da como resultado una publicidad negativa para la empresa que ha sufrido las consecuencias de un incendio o explosión a causa de la electricidad estática.


Se pueden seguir las orientaciones normativas de la industria que abordan los riesgos de ignición de la electricidad estática para identificar estos peligros y para que se pongan en práctica las medidas de precaución adecuadas. Dos importantes documentos de referencia internacional de relevancia específica para las industrias de procesos peligrosos son el CLC/TR 60079-32-1 de CENELEC, «Atmósferas explosivas – Parte 32-1: Peligros electrostáticos. Guía» (2015), y el NFPA 77 de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios, «Práctica recomendada sobre electricidad estática».

Ambos documentos identifican la gama de procesos EX/HAZLOC que presentan riesgos de ignición electrostática y las medidas prácticas que se pueden adoptar para disminuirlos. El método más práctico para evitar la acumulación de electricidad estática, y la consecuente descarga inflamable, es la puesta a tierra y la conexión eléctrica del equipo, efectuadas de forma efectiva. La puesta a tierra y la conexión aseguran que el equipo no pueda acumular carga electrostática cuando esté en contacto con líquidos, polvos y gases cargados electrostáticamente, o cuando esté cerca de otros objetos cargados electrostáticamente.

Para la transferencia segura de cargas eléctricas procedentes de un equipo con carga electrostática a tierra, el factor más importante en el rendimiento de los circuitos de puesta a tierra y de conexión es garantizar la resistencia eléctrica total presente en el trayecto desde el equipo que necesita protección de puesta a tierra de electricidad estática hasta un punto de puesta a tierra verificado de tierra verdadera. Tanto la CLC/TR 60079-32-1 como la NFPA 77 recomiendan una resistencia máxima de 10 ohmios en circuitos metálicos, y dota a las partes intervinientes del sector EX/HAZLOC de un punto de referencia claro para un funcionamiento seguro cuando la protección de puesta a tierra y conexión contra la acumulación de electricidad estática es una medida clave de prevención de incendios y explosiones.

Objetivo 10 ohmios

Earth-Rite MULTIPOINT II

El Earth-Rite® MULTIPOINT II es el tipo de equipo de sistema que los especificadores y usuarios finales pueden adaptar a una amplia gama de procesos EX/HAZLOC que necesitan una puesta a tierra de electricidad estática activa. Tanto si el equipo metálico que requiere protección estática a tierra es un vagón, un IBC (contenedor), un depósito o piezas potencialmente aisladas de equipos de proceso interconectados, el Earth-Rite MULTIPOINT II solo indicará un estado de puesta a tierra positivo si la resistencia eléctrica en el circuito de puesta a tierra para el equipo es de 10 ohmios o menos.

Una de las principales ventajas económicas del Earth-Rite MULTIPOINT II es su capacidad para supervisar de forma activa el estado de la puesta a tierra de hasta ocho (8) elementos diferenciados del equipo. Mientras que habitualmente se necesita un sistema estándar de puesta a tierra que incluye una función de interbloqueo para un solo elemento del equipo, la capacidad del Earth-Rite MULTIPOINT II para supervisar simultáneamente ocho (8) elementos del equipo significa que se puede lograr la economía de escala cuando se calcule el coste total de instalación de un proyecto.

El Earth-Rite MULTIPOINT II consiste en una unidad de control de monitorización que cuenta con un dispositivo de indicadores LED de color rojo y verde que verifican que el equipo que necesita protección de puesta a tierra de electricidad estática tenga una resistencia a un punto verificado de puesta a tierra de tierra verdadera de 10 ohmios o menos. Además de los indicadores LED ubicados en la unidad de control de monitorización, los operadores de equipos pueden consultar las estaciones indicadoras remotas independientes que se pueden montar más cerca del peligro del proceso. Cada estación indicadora proporciona a los operadores una referencia visual «CONTINUAR / NO CONTINUAR» que les informa cuando la resistencia en el circuito de puesta a tierra de electricidad estática es lo suficientemente baja (menos de 10 ohmios) para continuar con la operación.

Al demostrar su flexibilidad de instalación en la siguiente aplicación, el sistema se especifica para conectar a tierra cuatro estaciones de mezclado (de 1 a 4) y dos estaciones de llenado (5 y 6). Cada mezcladora está conectada con un relé individual correspondiente al canal de monitorización de puesta a tierra equivalente, de modo que si la resistencia entre la conexión de la pinza de puesta a tierra al depósito y el punto de puesta a tierra verificado excede los 10 ohmios, la mezcladora no funciona. Los canales 5 y 6 están agrupados mediante el relé de grupo del sistema, de modo que si hay algún bidón que no está puesto a tierra, la bomba de alimentación de la estación de llenado se apaga inmediatamente, lo que evita el suministro de líquidos con carga electrostática en los bidones.

Earth-Rite MULTIPOINT II Zonas

La unidad de control de monitorización y las estaciones indicadoras en remoto de Earth-Rite MULTIPOINT II se pueden instalar en atmósferas de zona 0. La unidad de suministro eléctrico se puede instalar en atmósferas de zona 2.

Las economías de escala se cumplen cuando se compara el coste total de compra de seis sistemas individuales genéricos de puesta a tierra de electricidad estática, y hay varias razones por las que los costes de instalación se minimizan en comparación con las soluciones de puesta a tierra genéricas. Las estaciones indicadoras en remoto tienen una alimentación con circuitos intrínsecamente seguros alimentados directamente desde la unidad de control de monitorización. Esto resulta más económico que las caras estaciones indicadoras con certificación Ex(d)/XP que necesitarían estar alimentadas por el suministro de red/línea eléctrica en el intervalo de 230 V a 110 V CA.  Además de la reducción del cableado y del coste de compra de las estaciones indicadoras Earth-Rite MULTIPOINT II, estas consumen mucha menos energía que las estaciones indicadoras alimentadas mediante la red/línea eléctrica.

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La protección de los trabajadores y los activos de la empresa de las igniciones causadas por la electricidad estática no puede dejarse al azar. En instalaciones donde se procesan productos inflamables y combustibles, existe una probabilidad muy alta de que el movimiento de gases, líquidos y sólidos genere electricidad estática. Los riesgos de incendio o explosión causados por una descarga de electricidad estática en una zona EX/HAZLOC son demasiado significativos para ser ignorados. Para destacar su importancia, la electricidad estática se identifica en la legislación norteamericana y europea como una fuente potencial de ignición en atmósferas potencialmente inflamables y combustibles.

Aunque la electricidad estática es considerada como «brujería» por muchas personas que trabajan en las industrias de procesos peligrosos, los métodos de protección de puesta a tierra y de conexión de electricidad estática no son nada complejos. Las directrices de la industria como NFPA 77* y IEC 60079-32-1** identifican procesos específicos susceptibles de descargas de electricidad estática acompañados de prácticas que pueden eliminar la amenaza de ignición.

La forma más eficaz y práctica de eliminar la amenaza de un incendio o explosión provocados por la electricidad estática es garantizar que no se permite la acumulación de cargas estáticas en equipos, vehículos y personas. La puesta a tierra y la conexión eléctrica constituyen la forma más eficaz y fiable de eliminar la electricidad estática de una atmósfera EX/HAZLOC.

*NFPA 77: Recommended Practice on Static Electricity” (2014).  (Prácticas recomendadas sobre electricidad estática, 2014)
** IEC 60079-32, Part 1: “Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic hazards – Guidance” (2013). (IEC 60079-32-1, Parte 1: «Atmósferas explosivas – Parte 32-1: Peligros electrostáticos. Guía» (2013)).

NOTA: Cenelec CLC/TR 50404 «Electrostática. Código de prácticas para evitar los peligros debidos a la electricidad estática» (2003) Sustituido por CLC/TR: 60079-32-1 «ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS – Parte 32-1: Peligros electrostáticos. Guía» (2015).

Directrices aprobadas por el sector para el control de los peligros de ignición de electricidad estática.

Para asegurar que estamos protegidos de las igniciones causadas por la electricidad estática, debemos seguir algunas reglas básicas de compromiso proporcionadas en publicaciones como la NFPA 77 y la IEC 60079-32-1. El indicador más importante es asegurar que podamos lograr una resistencia eléctrica de 10 ohmios o menos entre el equipo conductor de electricidad de la planta, incluyendo plantas móviles, personas y vehículos, y una «fuente de puesta a tierra» que se verifica como un punto de puesta a tierra verdadera. Este punto tendrá una conexión baja de resistencia a la masa general de la Tierra y transmitirá la carga electrostática del equipo a tierra, independientemente de la cantidad de electricidad estática generada durante el proceso. Esto, a su vez, elimina el riesgo de ignición estática del lugar de procesamiento.

Para conseguir un nivel seguro de protección contra las igniciones electrostáticas, debemos proporcionar un medio eficaz de puesta a tierra del equipo. Históricamente, la puesta a tierra de objetos portátiles como bidones, recipientes y vehículos como camiones y vagones se logró con pinzas básicas que se suponía que hacían una conexión directa con el equipo.

Pinza Plier

Ilustración 1: Pinza tradicional básica tipo tenaza.

Sin embargo, cuestiones como la acumulación de producto y los revestimientos de protección, que pueden impedir la integridad de las conexiones de las pinzas de puesta a tierra, junto con conexiones de cable oxidadas y en mal estado, impulsaron al sector a desarrollar sistemas de indicadores de estado de puesta a tierra, particularmente para los peligros más grandes que suceden normalmente en operaciones de manejo de material a granel en vagones, camiones e IBC. Los indicadores de estado de puesta a tierra (comúnmente denominados sistemas de puesta a tierra de electricidad estática) supervisan la conexión al equipo en riesgo de acumulación de carga y proporcionan una referencia visual a los trabajadores para indicar si tienen una conexión a tierra segura, que si es verde les indicará que pueden iniciar con el proceso. Además de proporcionar un circuito de puesta a tierra monitorizado, muchos de estos sistemas contienen contactos de salida que pueden interbloquearse con el proceso. Normalmente, el contacto de salida del sistema de puesta a tierra estará conectado con el equipo que controla el flujo o procesamiento del producto, lo que asegura que el equipo esté conectado a tierra antes de que comience el proceso que genera la electricidad estática.

Tierra estación indicadora

Ilustración 2: Sistema tradicional de indicador de estado de puesta a tierra montado en pared con contactos de salida internos. Observe el método indicador verde de «SEGURO PARA CONTINUAR».

Obtención y especificación de soluciones de puesta a tierra con la flexibilidad de cumplir con los requisitos específicos de su zonificación, instalación y operación.

Para alguien encargado de controlar los riesgos de ignición de electricidad estática, las soluciones tienden a estar entre las pinzas y los cables básicos y los sistemas de puesta a tierra de electricidad estática. Los sistemas de puesta a tierra de electricidad estática ofrecen la mayoría de las capas de control y protección contra los riesgos de ignición estática, especialmente porque pueden controlar la integridad de la conexión al equipo de proceso, proporcionar una indicación visual a los operadores de una conexión de puesta a tierra positiva y parar el proceso si la conexión de puesta a tierra se ve comprometida.

Aunque la mayoría de los especificadores de soluciones desearían tener múltiples capas de protección en los riesgos de ignición electrostática, puede ser difícil obtener el presupuesto para procesos en los que son muchos los elementos que requieren protección de puesta a tierra de electricidad estática. Además, los procesos responsables de generar electricidad estática pueden ser operados manualmente sin ningún medio de automatización de controles de seguridad durante el proceso. Un ejemplo de esto son las instalaciones que realizan operaciones de llenado manual con líquidos inflamables de grandes cantidades de bidones y recipientes más pequeños.

Bond-Rites proporciona 2/3 del nivel de protección del sistema de puesta a tierra de electricidad estática a mitad de coste.

La gama de productos Bond-Rite® permite que los especificadores de producto apliquen controles adicionales en los peligros de ignición electrostática más allá de las pinzas y cables básicos, sin la preocupación de justificar compras asociadas a sistemas de puesta a tierra con capacidad de interbloqueo. Desde hace 15 años Bond-Rites permite a los especificadores de soluciones aumentar la curva de seguridad de las pinzas y cables básicos para lograr mejores niveles de seguridad proporcionando a los trabajadores medios visuales de verificación de una conexión eléctrica sólida al equipo durante la duración del proceso.

Con el empleo de los conocidos principios de seguridad de VERDE para «SEGURO PARA CONTINUAR», Bond-Rites usa un indicador LED parpadeante de color verde para indicar cuándo el equipo (por ej. un bidón) tiene una resistencia de 10 ohmios o menos para la red de puesta a tierra verificada de la instalación. Todos los Bond-Rites monitorizan continuamente la conexión al equipo hasta que se retira la pinza. El concepto verde para «SEGURO PARA CONTINUAR» resulta extremadamente fácil para que los trabajadores se responsabilicen de su propia seguridad y de la de sus compañeros.

Bond-Rite visual indicator
Ilustración 3: Bond-Rites proporciona a los operadores indicadores visuales de «SEGURO PARA CONTINUAR».

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En las industrias de procesos peligrosos, más comúnmente conocidas como industrias «EX», la electricidad estática se genera prácticamente todo el tiempo. Varios tipos de crudo, productos refinados del petróleo como GLP, y una gran cantidad de productos químicos se encuentran dentro de una categoría de materiales que a menudo se denominan «acumuladores de estática». Se sabe que los materiales de esta categoría atraen con mucha potencia electrones de otros materiales y se resisten a «dejar marchar» los electrones con los que entran en contacto. En otras palabras, «acumulan» carga estática.

En una operación normal de carga de un vagón cisterna, el producto que acumula electricidad estática se transfiere de un depósito de almacenamiento a través de un sistema de pórtico de carga a un vagón cisterna receptor. Podemos referirnos al equipo implicado en la transferencia del producto conjuntamente como el «sistema de transferencia» del producto. A medida que el producto pasa a través del sistema de transferencia al vagón cisterna, las moléculas del producto se cargan electrostáticamente.

Si el vagón cisterna no tiene una conexión directa de puesta a tierra, acumulará cargas electrostáticas en su superficie, lo que dará lugar a un aumento drástico del voltaje del vagón cisterna en un periodo de tiempo muy corto. Debido a que el vagón cisterna tiene un voltaje alto, buscará maneras de descargar este exceso de energía potencial, y la manera más eficiente de hacer esto es descargar el exceso de electrones en forma de chispa.

Energía descargada en chispas estáticas.

Los objetos puestos a tierra que están muy cerca de objetos cargados son buenos objetivos para las chispas electrostáticas, y permitir la acumulación descontrolada de electricidad estática en una atmósfera EX es lo mismo que tener una bujía de motor expuesta a una atmósfera inflamable.

Si el vagón cisterna no está puesto a tierra, su voltaje electrostático puede acumularse hasta niveles peligrosos en menos de 20 segundos. La Tabla 1 ilustra cuánta energía puede ser descargada por una chispa de un vagón cisterna cargado a 20.000 voltios.

Energía potencial de chispas procedentes de diversos objetos.

Tabla 1. Energía potencial de chispas procedentes de diversos objetos.

Cuando se compara la energía de las chispas descargadas por electricidad estática con las energías mínimas de ignición de una amplia gama de productos derivados del petróleo y productos químicos inflamables, es fácil entender por qué el vagón cisterna y cualquier equipo conectado a él, como mangueras flexibles y tuberías, deben ser conectados y puestos a tierra.

Como se puede ver en la Tabla 1, los vagones cisterna cargados electrostáticamente pueden descargar chispas con una enorme cantidad de energía. A estos niveles de energía, la prevención de choques electrostáticos para los trabajadores es también una consideración importante de seguridad. Las reacciones fisiológicas involuntarias causadas por choques electrostáticos podrían provocar tropezones y caídas y podrían ser particularmente peligrosas cuando el personal esté trabajando por encima del nivel del suelo.

De los diversos factores que contribuyen a la carga estática, la única variable que claramente debe controlarse es la puesta a tierra del vagón cisterna. La puesta a tierra del vagón cisterna garantiza que su resistencia a la masa general de la Tierra se mantenga a un nivel que no impida la transferencia segura de cargas estáticas desde el vagón cisterna a tierra.

En Norteamérica, la puesta a tierra de los vagones cisterna con sistemas de puesta a tierra específicos es una práctica habitual. En Europa, la práctica de la puesta a tierra de vagones cisterna varía de un lugar a otro. En algunos lugares la realizan y en otros no. En los lugares donde no se hace una puesta a tierra activa de vagones cisterna, se presupone que el depósito del vagón cisterna está bien conectado al chasis y que las cargas estáticas generadas por la operación de transferencia de producto pueden pasar desde el chasis a través de las ruedas del vagón cisterna a tierra o de vuelta al pórtico de carga mediante conexiones de unión eléctrica.

Fig. 1 EMI de productos comunes derivados del petróleo.

Fig. 1 EMI de productos comunes derivados del petróleo.

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Los análisis Hazop, y los informes posteriores a ellos, son una buena forma de captar e identificar los procesos y prácticas que podrían llevar a la ignición de atmósferas inflamables mediante descargas de electricidad estática. En lo que no son tan buenos los análisis Hazop es en identificar cuál debe ser la solución de puesta a tierra para eliminar el peligro.

La tarea de identificar la solución adecuada de puesta a tierra recae en personas como usted y en miembros de su equipo y no es probable que sea algo que forme parte de su trabajo diario. Para la mayoría de la gente, identificar y especificar la solución de puesta a tierra de electricidad estática correcta es probablemente el tipo de proyecto que realizarán una o dos veces en su trayectoria profesional. Pero si lo hace bien a la primera, rápidamente se convierte en un área donde puede aportar valor a lo largo de su carrera. Esta guía le ayudará a iniciarse en la dirección adecuada y se puede describir como una forma de abrir puertas al ámbito del control de electricidad estática en zonas peligrosas.

Esta guía se compone de tres secciones diferenciadas. La primera sección trata sobre las normas del sector que aportan orientación acerca del control de la electricidad estática en zonas peligrosas. La segunda sección le ayuda a determinar la mejor solución para controlar los peligros electrostáticos en su planta, y la tercera sección trata brevemente las aprobaciones de equipos de zonas peligrosas, específicamente lo que usted debe buscar al seleccionar una solución de puesta a tierra estática aprobada con certificación EX.

1. Indicadores de puesta a tierra de electricidad estática

Antes de embarcarse en esta guía para especificar y proporcionar soluciones de puesta a tierra de electricidad estática, se debería aclarar desde el punto de partida que el equipo certificado para áreas peligrosas que lleva la marca de un organismo notificado como SIRA o BASEEFA no es una validación de las características de funcionamiento del sistema de puesta a tierra cuando se trata de proporcionar protección de conexión a tierra por electricidad estática. Aunque se puede dedicar mucho tiempo y esfuerzo a conseguir soluciones de puesta a tierra que coincidan o superen los requisitos de su zona EX, la primera recomendación de esta guía del comprador es tener en cuenta las asociaciones industriales de procesos peligrosos, que proporcionan orientación sobre la prevención de igniciones causadas por la electricidad estática. Existen varios documentos publicados por asociaciones de gran autoridad y muy respetadas en todo el mundo que identifican los procesos industriales que pueden ser fuente de igniciones electrostáticas.

Los comités a los que se les asigna la tarea de desarrollar y actualizar estos documentos de asesoramiento de acuerdo con las técnicas más modernas y actuales son empleados de empresas y de consultoras activas en las industrias de procesos peligrosos.

La demostración del cumplimiento de las recomendaciones señaladas en estas directrices prácticamente asegurará que todos los peligros electrostáticos presentados por las operaciones de su empresa están bajo su control. Si puede especificar soluciones de puesta a tierra que muestren el cumplimiento de las publicaciones enumeradas en la Tabla 1, asegurará que sus métodos de protección de puesta a tierra de electricidad estática sean de última generación en la prevención de incendios y explosiones causados por electricidad estática.

Tabla 1: Directrices de la industria de procesos peligrosos para prevenir incendios y explosiones causadas por la electricidad estática.

Las directrices de la Tabla 1 describen cómo y por qué ciertas operaciones, ya sea relacionadas con líquidos, gases o polvos, pueden generar electricidad estática y dar lugar a su acumulación en el equipo que se utiliza en el proceso. El principal medio para prevenir las igniciones causadas por electricidad estática es asegurar que todo el equipo conductor y semiconductor, incluidas las personas, estén unidos y conectados a tierra mediante un punto de puesta a tierra verificado como «tierra verdadera». Esto asegura que las cargas electrostáticas no se acumulen en el equipo y que no descarguen una chispa en una atmósfera inflamable.

Debido a que la Tierra tiene una capacidad infinita para equilibrar la carga positiva y negativa, si el equipo está conectado a ella, ese equipo está en «potencial de tierra», lo que significa que no se puede cargar en respuesta a la electricidad estática generada por el movimiento del material.

Tierra

Ilustración 1. Para garantizar que el equipo no pueda acumular carga electrostática, debe conectarse a la masa general de la Tierra mediante un punto de puesta a tierra verdadero. La resistencia entre el punto de conexión a tierra y la tierra verdadera debe ser lo suficientemente baja como para permitir que la carga electrostática generada por el proceso se derive a tierra.

Al igual que muchas otras funciones relacionadas con la seguridad tienen indicadores diseñados con los factores de seguridad en mente, los circuitos de puesta a tierra y de conexión pueden, y deben, funcionar con indicadores que excedan los requisitos mínimos de seguridad. El requisito teórico mínimo para la puesta a tierra de cargas electrostáticas se describe generalmente en círculos académicos como tener una resistencia eléctrica que no exceda 1 megaohmio (1 millón de ohmios) entre el objeto en riesgo de acumulación de carga y la masa general de la Tierra.

Sin embargo, es bien sabido que los objetos metálicos en riesgo de acumulación de carga, por ejemplo camiones cisterna, y los circuitos de puesta a tierra y de conexión que proporcionan protección de puesta a tierra, nunca deben mostrar una resistencia eléctrica de más de 10 ohmios si están en buen estado. Este valor de 10 ohmios es el valor de resistencia que está recomendado sistemáticamente en todas las publicaciones enumeradas en la Tabla 1. Por lo tanto, cuando se obtiene una solución para la puesta a tierra en operaciones con objetos metálicos como camiones cisterna, vagones, bolsas contenedoras, bidones y contenedores, deben especificarse los sistemas de puesta a tierra que muestren valores de control de puesta a tierra de 10 ohmios o menos.

Otra razón por la que el valor teórico de 1 megaohmio no sirve en las aplicaciones del mundo real son los requisitos relacionados con la puesta a tierra de FIBC de tipo C. Aunque CLC/TR: 50404 (2003) establece que la resistencia a través de una bolsa FIBC de tipo C no debe sobrepasar los 100 megaohmios, las indicaciones más actuales publicadas en IEC 60079-32-1 (2013) y la NFPA 77 (2014) afirman que la resistencia no debe sobrepasar los 10 megaohmios. Por lo tanto, está claro que un valor «teóricamente aceptable» de 1 megaohmio no resulta práctico en el contexto de objetos metálicos y debe mostrar un indicador de resistencia de 0 a10 ohmios o menos, y los FIBC de tipo C deben mostrar indicadores de 0 a 10 megaohmios o bien de 0 a 100 megaohmios (según la calidad de fabricación de la bolsa).

NOTA: Si está interesado en obtener una solución de puesta a tierra para las bolsas FIBC de tipo C, debe asegurarse de saber la normativa según la cual están fabricadas las bolsas. Si no lo sabe de qué normativa se trata, consulte con el proveedor de las bolsas. Cuando sepa cuál es la norma respecto a la cual está fabricada la bolsa, busque un sistema de puesta a tierra de FIBC tipo C que controle el circuito de puesta a tierra desde 0 ohmios hasta 10 megaohmios (en conformidad con la NFPA 77 / IEC 60079-32) o de 0 ohmios a 100 megaohmios (en conformidad con la CLC/TR: 50404).

Evite los sistemas de puesta a tierra que no controlen el intervalo completo de resistencia, ya que es probable que fallen con bolsas que estén diseñadas para funcionar con hasta 100 megaohmios y permita bolsas que solo deben funcionar con hasta 10 megaohmios.

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La International Electrotechnical Commission ha publicado una nueva Especificación Técnica, denominada IEC 60079-32-1:«Atmósferas explosivas – Parte 32-1: Peligros electrostáticos – Guía). Esta Especificación Técnica es un documento de orientación que constituye la última incorporación a la serie de la IEC de las normas 60079 «Atmósferas explosivas», diseñadas para limitar los incendios y explosiones causadas por fallos eléctricos en áreas peligrosas.

Este documento de 168 páginas es el primero de los dos documentos que va a publicar la IEC bajo la designación «60079-32» y está destinado a ayudar a los diseñadores y usuarios de equipos de procesos a minimizar el riesgo de descargas electrostáticas con capacidad de ignición en atmósferas potencialmente explosivas. Cubre una amplia gama de escenarios de procesos que pueden ocasionar la generación de cargas electrostáticas, proporciona ejemplos de qué medidas se pueden tomar para reducir la generación y acumulación de carga y destaca cómo se debería poner a tierra y conectar el equipo de procesos.

La segunda parte de la IEC 60079-32-2 se titula «Riesgos electrostáticos. Ensayos» y destaca los métodos de ensayo para determinar factores como la resistencia de superficies, la resistencia diferencial, la resistividad del polvo, la conductividad de líquidos, la capacitancia y la inflamabilidad de descargas electrostáticas.

El objetivo fijado por la IEC 60079-32-1 es aportar:

«la mejor guía con los últimos avances aceptados disponibles para evitar peligros ocasionados por electricidad estática.»

Hasta la fecha, los documentos orientativos que tratan los peligros de ignición de la electricidad estática han sido publicados o por instituciones nacionales como la NFPA o por organizaciones paneuropeas como el CENELEC. La IEC 60079-32-1 se ha elaborado de forma conjunta por un amplio número de comités técnicos de países miembros de la IEC, lo que hace de este documento una colaboración verdaderamente global. También se basa en el trabajo de guías nacionales y regionales sobre peligros electrostáticos, que incluyen CENELEC/TR: 50404, NFPA 77, BS 5958, TRBS 2153:2009 y JNIOSH TR42.

Aunque la Especificación Técnica se puede adquirir en la página de la IEC, será responsabilidad de los institutos de normas nacionales, como ANSI en EE. UU., BSI en Reino Unido y DIN en Alemania, administrar la circulación del documento en sus territorios nacionales respectivos. ANSI tiene el documento disponible para la compra en su página web. CENELEC ha retirado la CLC/TR: 50404 y la ha sustituido por la IEC 60079-32-1.

Resumen de la Especificación Técnica:

La Especificación Técnica está subdividida en lo que se denomina «cláusulas» que destacan los peligros electrostáticos asociados con varias categorías de materiales, los peligros asociados con las personas, que incluyen choques fisiológicos, y las medidas de puesta a tierra y de conexión que se deberían de poner en práctica. Las cláusulas se presentan como:

1)  Manipulación de sólidos.
2)  Almacenamiento y manipulación de líquidos.
3)  Manipulación de gases y vapores.
4)  Almacenamiento y manipulación de polvos.
5)  Almacenamiento y manipulación de explosivos.
6)  Problemas electrostáticos causados por personas.
7)  Evitar el choque electrostático.
8)  Puesta a tierra y conexión de planta y maquinaria.

También se incluyen numerosos anexos que proporcionan material informativo, que incluyen por ejemplo una descripción de los diversos tipos de descargas electrostáticas, los tipos de descargas electrostáticas que pueden resultar de procesos realizados en atmósferas potencialmente inflamables y combustibles y un diagrama de flujo ilustrado para valorar los peligros electrostáticos.

Debido al hecho de que el documento consta de 168 páginas, sería imposible ofrecer una visión de conjunto de las orientaciones contenidas en el documento en solo unas páginas. Sin embargo, merecería la pena aproximarse al asesoramiento relativo a la puesta a tierra y la conexión de procesos específicos que utilizan equipos portátiles en riesgo de acumulación de carga estática.

El diseño y supervisión de sistemas de puesta a tierra:

Esta sección trata el diseño y la supervisión de sistemas dedicados a la puesta a tierra de equipos de planta permanentes y portátiles. Los equipos de planta instalados de forma permanente como reactores y bombas se pondrán a tierra muy probablemente mediante el sistema de puesta a tierra eléctrico de la planta. Los trayectos de fallos eléctricos (y los trayectos de protección contra rayos) resultan más que adecuados para disipar la carga electrostática a la tierra.

Para equipos conductores portátiles, esta sección recomienda que las conexiones temporales que usan pernos o pinzas «de presión» sean capaces de penetrar las coberturas de protección, el óxido o los residuos de producto que están normalmente presentes en la superficie de estos equipos, por ejemplo en los bidones de metal. Determina que las pinzas de presión deben poder establecer una resistencia de conexión de menos de 10 ohmios al metal base del equipo conductor.

Los sistemas diseñados para supervisar la resistencia entre el equipo en riesgo de acumulación de carga y la tierra (puntos de puesta a tierra designados) deben poder revisar la resistencia en el circuito de puesta a tierra y dirigir la atención sobre cualquier cambio en la resistencia. Esto es para garantizar que los fallos en el circuito de puesta tierra se detecten lo más pronto posible para que las inspecciones y las reparaciones necesarias se realicen a tiempo.

Dado que los circuitos de puesta a tierra de metal no deben mostrar una resistencia superior a los 10 ohmios, sería aconsejable especificar los sistemas de puesta a tierra que son capaces de identificar cambios en la resistencia y de alertar al personal tan pronto como se excedan los 10 ohmios en el trayecto de puesta a tierra.

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Las operaciones de procesamiento de polvo pueden generar enormes cantidades de carga electrostática por el movimiento del polvo. La causa más habitual de la carga electrostática en operaciones de procesamiento de polvo es el «efecto triboeléctrico», que consiste básicamente en el contacto y la separación del polvo con el equipo de procesamiento, el propio polvo u otros factores que puedan causar la carga, como contaminantes de la superficie.

Hay diversos tipos de equipos que pueden provocar la carga de polvo. Entre estos equipos están, entre otros, los siguientes:

Tabla 1. Equipos utilizados en operaciones de procesamiento de polvo.

Los procesos realizados por este equipo pueden derivar en grados variados de generación de carga electrostática. En la tabla que aparece a continuación se indican las cantidades de carga normales, a partir de la bibliografía publicada. Los valores se basan en la cantidad de carga, en culombios, transportada por kilogramo de polvo.

Tabla 2. Carga generada en los polvos por diferentes operaciones de procesamiento y manipulación (NFPA 77 / CLCTR: 60079-32-1).

Tabla 2. Carga generada en los polvos por diferentes operaciones de procesamiento y manipulación (NFPA 77 / CLCTR: 60079-32-1).

Un simple cálculo mostrará que un bidón de metal con una capacitancia de 100 pF que se llene con 25 kg de polvo cargado, siguiendo una simple operación de vertido, se podría cargar con una tensión de 25.000 V.

Simple cálculo

La energía potencial que podría descargarse desde el bidón en forma de chispa puede estimarse que sea:

La energia potencial

Desde cualquier punto de vista, el voltaje generado por una operación que se sabe que está en el extremo inferior de la capacidad de generación de carga todavía puede generar las energías de chispa potenciales suficientes para incendiar una amplia variedad de atmósferas combustibles. La Tabla 2 enumera la energía mínima de ignición de una muestra de polvos cuando están en una concentración mínima explosiva.

Tabla 3. EMI de diferentes polvos suspendidos en una concentración combustible.

Si el polvo se descarga en una mezcladora u homogeneizadora que contenga un disolvente, el EMI de la atmósfera híbrida podría ser mucho más bajo, de manera que la ignición inicial del vapor del disolvente podría propagar una deflagración de polvo combustible.

El factor de seguridad que hay que tener en cuenta con estos cálculos es la suposición de que el equipo que está siendo «electrificado» por el polvo cargado no esté puesto a tierra. Si el equipo está puesto a tierra, no hay riesgo de que el equipo se electrifique por electricidad estática.

Protección de puesta a tierra de electricidad estática en operaciones de procesamiento de polvo.

La «puesta a tierra», en sentido estricto, es el método por el cual se hace una conexión eléctrica de baja resistencia entre el equipo en riesgo de carga electrostática y la masa general de la Tierra. Esta conexión se describe normalmente como una «puesta a tierra verdadera». La conexión real a tierra se logra a través de picas de puesta a tierra diseñadas específicamente, o estructuras de edificios, que están enterradas por debajo del nivel del suelo. Estos sistemas de toma de tierra son comprobados por técnicos para medir sus resistencias de puesta a tierra verdadera y garantizar que están por debajo de los valores requeridos en normas como la NFPA 70 “National Electrical Code®” y la EN 62305 «Protección contra el rayo». Algunos sistemas de puesta a tierra de electricidad estática del mercado actual verificarán si el equipo al que ofrecen protección de puesta a tierra de electricidad estática tiene una toma de tierra capaz de conducir la electricidad estática.

En las operaciones farmacéuticas, equipos como sistemas de transporte de polvo, micronizadores, mezcladoras y tamices de ensayo suponen varios conjuntos de componentes que pueden acumular elevadas cargas de electricidad estática si alguno de ellos queda aislado de un punto de tierra verdadera. Las conexiones establecidas con elementos como correas de puesta a tierra pueden proporcionar una conexión intencionada entre componentes metálicos o las superficies de conexión de dispositivos pueden ofrecer una conexión enlazada implícita.

Carga de polvo en una mezcladora.

Fig. 1. Carga de polvo en una mezcladora. Observe que el cubo que descarga el polvo debe estar conectado al recipiente que lo recibe o derivado a tierra de forma independiente.

El desmontaje habitual para tareas de limpieza y mantenimiento puede causar que se omitan conexiones o que no se realicen correctamente al volver a montar el equipo. Las vibraciones y la corrosión también pueden degradar las conexiones del conjunto, de modo que es esencial asegurarse de que ninguna de sus piezas quede aislada de una derivación a tierra verdadera.

La forma más efectiva de garantizar que el equipo empleado en operaciones de procesamiento de polvos no pueda acumular electricidad estática es proporcionar una solución especializada que supervise la conexión a tierra de los componentes que acumulan carga estática y alerte al personal de un posible riesgo si algún componente pierde su conexión a tierra. Esto es especialmente importante si el punto de derivación a tierra del equipo no es muy visible o no presenta un fácil acceso.

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Las descargas de electricidad estática procedente de mangueras son una causa conocida de ignición de atmósferas combustibles durante la transferencia de material a, o desde, cisternas de vacío y camiones cisterna. 

Normalmente hay tres razones principales por las que pueden suceder descargas de electricidad estática procedente de mangueras. Una razón es que se utilicen mangueras no conductoras para transferir material. Las mangueras no conductoras son capaces de acumular y retener altos niveles de carga estática que pueden dar lugar a descargas en haces incendiarios procedentes de la propia manguera, o la carga de objetos conductores aislados unidos a la manguera, como una boquilla o un acoplamiento, que pueden descargar una chispa ellos mismos. Es una práctica generalmente aceptada dentro de las industrias de procesos peligrosos que las mangueras no conductoras no deben usarse para transferir líquidos y polvos potencialmente combustibles, y numerosas normas y publicaciones de asociaciones industriales repiten esta recomendación.

Otra razón habitual para las descargas de chispas de electricidad estática procedentes de mangueras es el resultado de conectar una manguera conductora o secciones de manguera conductora a un camión de vacío o a un camión cisterna que no tenga una puesta a tierra de electricidad estática verificada. La tercera razón más común para las descargas de chispas estáticas procedentes de mangueras es el hecho de que los componentes conductores de la estructura de la manguera se aíslen durante la actividad normal.

Tanto el segundo como el tercer modo de descarga electrostática son los más importantes para las industrias de procesos peligrosos y son situaciones en las que el uso inadecuado de mangueras conductoras puede conducir a la acumulación y descarga de electricidad estática en una atmósfera combustible.

Figura 1. Cuatro secciones de manguera unidas en una operación de un camión de vacío con un comprobador de manguera OhmGuard® que comprueba la primera sección de manguera (cable azul).

1.1 Mangueras conductoras conectadas a camiones de vacío y camiones cisterna sin puesta a tierra.

Sin protección de puesta a tierra de electricidad estática, un camión cisterna que lleva a cabo una operación de vacío o de carga se cargará electrostáticamente, ya que no tiene medios para impedir la acumulación de electricidad estática en su cisterna y en su chasis. Debido a que las conexiones metálicas (acoplamientos) de la manguera deben ser eléctricamente continuas con la cisterna, esta también transferirá las cargas a la manguera, causando igualmente la acumulación de electricidad estática en la manguera. La cantidad de carga transferida a la manguera será alta, ya que los camiones cisterna sin conexión a tierra pueden generar tensiones electrostáticas muy grandes en un corto espacio de tiempo.

La acumulación de carga en los componentes metálicos conductores de la manguera, como acoplamientos o boquillas, es de especial preocupación, ya que son las partes que con más probabilidad estarán más cerca de cualquier vapor o polvo inflamable durante las operaciones, y pueden tratar de anular su desequilibrio eléctrico emitiendo chispas a objetos como operadores, paredes de la cisterna o tuberías. Si existe una atmósfera combustible en el espacio de descarga de la chispa, es muy probable la ignición de la atmósfera.

En un incidente notificado, un camión de vacío estaba aspirando tolueno no conforme a las especificaciones de un sumidero subterráneo y, aunque la manguera era conductora, el depósito al que estaba unido carecía de conexión a tierra de electricidad estática verificada.

La propia manguera consistía en una espiral de alambre de metal incrustada en el tubo de manguera que unía los acoplamientos, pero dado el alto nivel de voltaje inducido en la manguera a través de la cisterna sin conexión a tierra, se descargó una chispa de electricidad estática procedente de la espiral metálica de la manguera, a través del tubo de la manguera y en el borde metálico del sumidero. La chispa resultante incendió los vapores de tolueno, lo que produjo un incendio [1].

1.2 Mangueras conductoras dañadas conectadas a camiones de vacío y camiones cisterna con puesta a tierra.

Un peligro más vulnerable son las situaciones en las que el camión cisterna tiene una conexión a tierra de electricidad estática que está verificada con un sistema de puesta a tierra montado en una cisterna o un portal, pero la(s) manguera(s) conectada(s) a la cisterna ha(n) perdido su continuidad eléctrica, lo que ocasiona el aislamiento de un componente metálico en alguna parte de su estructura. Un ejemplo típico de esto sería la situación en la que la espiral de alambre metálica de la manguera se aísla de un accesorio de un extremo, como un acoplamiento de manguera o una boquilla.

Las espirales de alambre metálicas se utilizan comúnmente para reforzar la estructura de la manguera de las presiones de transferencia y las torceduras de flexión. Otra función normal de las espirales de alambre de metal es unir los accesorios de los extremos para proporcionar la continuidad eléctrica necesaria de extremo a extremo, lo que evita la acumulación de electricidad estática en la manguera. Si la espiral metálica, por desgaste industrial normal, se rompe o se separa de los acoplamientos o boquillas de la manguera, estos componentes tendrán la capacidad de acumular suficiente carga y suficiente energía para incendiar una atmósfera combustible. Si se instala una sección de manguera con un acoplamiento aislado entre otras secciones de manguera, las otras secciones están aisladas de la cisterna de puesta a tierra también, lo que podría llevar a que múltiples componentes se carguen electrostáticamente cerca o dentro de la atmósfera potencialmente combustible. En esta situación, las secciones de manguera aisladas se cargarán debido al contacto con el líquido o polvo en movimiento.

Ejemplos de sistemas

Ilustración 2: Ejemplos de sistemas de verificación de puesta a tierra de electricidad estática montados en un portal (Earth-Rite® RTR) y en un camión cisterna (Earth-Rite® MGV).

Otra consideración importante son las mangueras provistas de dos espirales de alambre de metal, en las que una espiral está presente en la superficie exterior de la manguera y una segunda espiral está presente en la superficie interior de la manguera. En algunos diseños de manguera las espirales interiores no están unidas a los accesorios del extremo de manguera y es importante asegurarse de que tales espirales no puedan descargar chispas sobre los accesorios del extremo o el operador, especialmente cuando la manguera se retira al final de una operación de transferencia, cuando puede haber una atmósfera combustible en la manguera o en el área que la rodea. Una manguera provista de una espiral interna de alambre de metal causó un incendio a través de una descarga de electricidad estática; además de la espiral de alambre rota, ninguno de los dos acoplamientos finales estaban diseñados para ser conectados a la espiral metálica interna. Citando el documento «Evitar peligro de ignición de electricidad estática en operaciones con productos químicos», AIChE/CCPS, Britton L.G., 1999 [2]:

«Se informó de un incendio durante el drenaje de tolueno de un camión cisterna a través de una manguera y después del suceso se encontró que la espiral interior no solo estaba rota sino que no estaba diseñada para ser unida a los conectores finales. Se produjeron con una manguera similar dos incendios posteriores a la carga de tolueno, ya que los operadores estaban manejando las mangueras desconectadas».

2.0 Normas del sector y prácticas recomendadas.

Para garantizar que las mangueras usadas en los camiones de vacío y en los camiones cisterna no son una fuente de ignición electrostática en zonas peligrosas, existen numerosas normas y prácticas recomendadas que describen la continuidad eléctrica necesaria de las mangueras. Sin embargo, debido a los diversos tipos de construcción de mangueras y a las «normas» establecidas del sector, existe gran variedad de valores de continuidad eléctrica que impiden un enfoque de «tamaño único» para asegurar que una manguera sea segura para usar en una atmósfera potencialmente combustible.

El tipo más común de manguera utilizado en los camiones de vacío y camiones cisterna son las mangueras que contienen espirales de alambre de metal que pueden estar intercaladas entre las capas del tubo de la manguera o pueden estar presentes en la superficie interior o exterior de la manguera, o en ambas.

La tabla siguiente enumera varias normas y publicaciones de asociaciones industriales que describen los requisitos de conductividad para mangueras. Los respectivos valores recomendados de resistencia de manguera están calculados para una longitud equivalente de 25 pies de manguera.

Tabla 1: Normas y publicaciones del sector referidas a los peligros relacionados con la carga electrostática de mangueras.

En realidad, muchas empresas especifican su propio régimen de inspección interna que requiere pruebas periódicas de continuidad eléctrica de extremo a extremo de sus mangueras. Las pruebas periódicas las realiza un técnico capacitado, normalmente con un intervalo de entre 6 y 12 semanas, y usa un multímetro para medir y registrar los resultados de la prueba. El punto de referencia «PASS» de resistencia de extremo a extremo aceptado normalmente para secciones individuales de manguera con espirales metálicas es de 10 ohmios o menos.

Dependiendo de los resultados de la prueba, el técnico permite que la manguera vuelva a funcionar, programa la manguera para una reparación o retira por completo la manguera del servicio. Citando el documento CLCTR: 60079-32-1(ref. Tabla 1):

«Debido a unos alambres de unión rotos o a una construcción defectuosa, es posible que uno o más de los componentes conductores de la manguera (es decir, acoplamientos de extremos, espirales de refuerzo y fundas) estén aislados eléctricamente. Si se pasa un líquido de baja conductividad a través de la manguera, estos componentes pueden acumular una carga electrostática que provoque chispas incendiarias. Por lo tanto, la continuidad eléctrica de la manguera debe ser verificada regularmente. Se debe tener precaución para asegurarse de que todas las espirales metálicas internas estén adheridas al acoplamiento del extremo». 

Aunque las pruebas periódicas de mangueras son importantes, desde un punto de vista de protección de puesta a tierra estática sería más seguro probar las mangueras antes de cada operación de transferencia. En el periodo de 6 a 12 semanas en que las mangueras están en uso, pueden producirse, y se producen, roturas en la continuidad de extremo a extremo. Normalmente, la espiral metálica que une los acoplamientos de las mangueras se rompe o se afloja de su conexión al acoplamiento.

Acoplamiento aislado

Figura 3. Un acoplamiento aislado causado por una espiral de alambre rota.

Si las mangueras que presentan roturas en la continuidad se mantienen en servicio, existe una gran probabilidad de que se vaya a acumular electricidad estática durante las operaciones de carga o aspiración, con lo que se aumenta la probabilidad de descargas de chispa estática cuando se esté usando la manguera en una atmósfera peligrosa.

El procedimiento ideal para probar una trayectoria a tierra estática segura para todos los componentes primarios utilizados en la transferencia, es decir, el camión cisterna y las secciones de manguera conectadas a la cisterna, sería verificar la puesta a tierra para la cisterna a través de un sistema de puesta a tierra montado en cisterna (Earth-Rite MGV) o un sistema de puesta a tierra montado en portal (Earth-Rite RTR). Cuando se verifique la trayectoria de puesta a tierra para el camión cisterna, la siguiente operación sería conectar la(s) manguera(s) a la cisterna y luego realizar una prueba de continuidad eléctrica a través de las secciones de manguera hasta la cisterna. Esto garantizaría que la manguera pudiese transferir cargas estáticas a través de su estructura, en el camión cisterna y hacia la puesta a tierra mediante el sistema de puesta a tierra de electricidad estática.

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Actualmente, la tarea de selección de un sistema eléctrico para uso en un lugar peligroso puede precisar de mucho tiempo de búsqueda a través de un sinfín de certificados de aprobación con diferentes acrónimos, información sobre el etiquetado de producto y una investigación sobre lo que representa realmente el marcado de las etiquetas. Este artículo ofrece un resumen de las diversas normativas que regulan los productos certificados de zonas peligrosas, hace un repaso de las normas por las que son evaluados y examina si existe alguna posibilidad de que se cree un «idioma común» para los usuarios de equipos de zonas peligrosas que pueda facilitar un futuro en el que un buen equipamiento de zonas peligrosas, sin importar su origen, sea aceptable para el organismo regulador pertinente del país en que se encuentre el operador de zonas peligrosas.

(Se pueden ver ejemplos de todas las marcas de aprobación de producto citadas en este artículo al final del texto)..

Requisitos de certificación de producto para lugares peligrosos en los Estados Unidos.

En Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Laboral (OSHA, por sus siglas en inglés) es la responsable de garantizar la seguridad de las condiciones de trabajo de los empleados en el lugar de trabajo mediante el cumplimiento demostrable de su Código de Normativas Federales (CFR, por sus siglas en inglés), que son la legislación estadounidense. De acuerdo con la 29 CFR 1910.307, la OSHA regula la seguridad de los trabajadores en lugares peligrosos mediante el requisito de que las empresas obtengan e instalen equipamiento que demuestre el cumplimiento del Código Nacional de Electricidad, NFPA 70, a través de un listado de normas de seguridad consideradas como «apropiadas» por la OSHA. Las principales normas de seguridad reconocidas por la OSHA, demuestran, como mínimo, la conformidad con los artículos 500, 505 y 506 del Código Nacional de Electricidad. Estos artículos describen la clasificación de lugares peligrosos, los métodos de protección eléctrica (técnicas de protección) que son aceptables en estos lugares y la forma en que se debe efectuar el marcado del equipo que opera en dichos lugares.

El artículo 500 describe el sistema de Clases y Divisiones de la clasificación de lugares peligrosos, las técnicas de protección pertinentes y el marcado que necesita el producto. El artículo 505, añadido en 1996, que trata sobre atmósferas de gas y de vapor, y el artículo 506, añadido en 2005, que trata sobre atmósferas de polvo y de fibra, describen el sistema de Clases y Zonificación.

De acuerdo con la normativa 1910.3079(g)(1), la OSHA permite a la industria trabajar en el sistema de Clases y Zonificación descrito en la NEC 505. La NEC 505.9(C) describe el marcado necesario en el equipo. Aunque las directrices de la OSHA no comentan los sistemas de Clases y Zonificación para atmósferas de polvo y fibra, según la NEC 506.20, el equipo mencionado para los lugares de Clase II, Div. 1 y Div. 2 se puede instalar en las respectivas áreas de Zona 20, 21 y 22, siempre que la clasificación de temperatura del equipo cumpla los requisitos para el grupo de polvo pertinente. De acuerdo con la 506.9(C)(1), el equipo calificado como Clase II con aprobación de División 1 y División 2 se puede señalar con marcados adicionales de identificación de zona y de clasificación de temperatura de grupo de polvo. La NEC 506.9(C)(2) describe el método de Clases y Zonas del marcado de equipo que operará en atmósferas de polvo y fibra.

Según las normativas de la OSHA, el equipo eléctrico destinado a su instalación y uso en lugares peligrosos debe estar certificado por un laboratorio de ensayos reconocido a nivel nacional (NRTL, por su siglas en inglés). Los NRTL prueban y certifican el equipo según las normas, elaboradas por reconocidas organizaciones de elaboración de normas, consideradas como «apropiadas» por la OSHA. Por ejemplo, entre las organizaciones que elaboran normas están ASTM, ANSI, ISA, IEEE, Underwriter Laboratories y Factory Mutual. La OSHA reconoce y supervisa las organizaciones que solicitan ser consideradas NRTL conforme a los requisitos de la 29 CFR 1910.7. La OSHA también reconoce los NRTL establecidos fuera de los Estados Unidos, como por ejemplo la CSA de Canadá.

Cuando la OSHA reconoce a una organización como NRTL, el director de la OSHA, que es el subsecretario de Trabajo para Seguridad y Salud Laboral, emite una notificación formal. Esta notificación expone el ámbito específico y otros términos del reconocimiento. Este reconocimiento se revisa cada cinco años y se revocará en caso de que la NRTL no cumpla con los requisitos de la 29 CFR Parte 1910.

Es responsabilidad del NRTL presentar las normas de seguridad con las que tiene la intención de certificar un producto, probar, certificar y numerar el producto según las normas pertinentes, controlar el uso del producto enumerado en el mercado y notificar a los fabricantes si los cambios en las normas pueden tener incidencia en la certificación de su producto enumerado.

Los agentes de cumplimiento de la OSHA realizan inspecciones in situ para asegurarse de que el equipo eléctrico usado en lugares peligrosos muestra el marcado de certificación exclusivo de un NRTL y tienen la autoridad para expedir multas si el equipo no está instalado de acuerdo con las aprobaciones del equipo o no muestra el marcado de un NRTL reconocido.

Requisitos de certificación de producto en zonas peligrosas en Europa.

En la Unión Europea, la Directiva «ATEX 95», 94/9/CE, ahora sustituida por la 2014/34/UE, es un requisito legalmente vinculante para los fabricantes y usuarios de equipos destinados a usarse en atmósferas potencialmente explosivas. El ámbito y la intención de la Directiva es permitir el libre movimiento de equipos con certificación ATEX en el Área Económica Europea, que está compuesta por todos los países de la Unión Europea y los miembros de la Asociación Europea de Libre Comercio. Se aprobó el 23 de marzo de 1994 y entró en vigor el 1 de marzo de 1996. Sustituyó a todas las normativas nacionales similares de los estados miembros de la UE el 1 de julio de 2003.

La Directiva ATEX 95 establece los requisitos esenciales de seguridad y salud (RESS), que especifican los niveles de protección contra explosiones requeridos para equipos destinados a operar en atmósferas potencialmente explosivas (zonas peligrosas). La fuente principal de adhesión técnica para la evaluación y certificación de productos diseñados para su uso en atmósferas explosivas son las normas armonizadas «EN», que proporcionan una «expresión técnica» de los requisitos de los RESS. La lista completa de normas armonizadas figura en el Diario Oficial de la Comisión Europea, el órgano ejecutivo de la UE.

Para poner un producto certificado ATEX en el mercado, el fabricante debe firmar una declaración de conformidad con la(s) directiva(s) apropiada(s). Pueden ser necesarias declaraciones de conformidad con otras directivas, en particular la de equipos eléctricos, antes de que se pueda colocar un marcado CE en el equipo (por ejemplo, la compatibilidad electromagnética según la EMC 2004/108/CE, ahora reemplazada por la EMC 2014/30/UE). Además, para los productos que están certificados para la instalación en zonas peligrosas, se requiere un marcado «Ex» en el equipo.

Para respaldar la declaración de conformidad de ATEX, un «organismo acreditado» evaluará y comprobará el producto del fabricante y emitirá un certificado de examen de tipo CE que declara que el producto cumple con los requisitos de los RESS de la Directiva ATEX. El organismo acreditado comprueba el producto conforme a la lista de normas «EN» armonizadas de la Comisión Europea, que refleja las «últimas novedades» con respecto a los métodos de protección que cumplen con los RESS de la Directiva. El organismo acreditado también debe evaluar el sistema de garantía de calidad del fabricante correspondiente a la fabricación del producto certificado, ratificando que la calidad del producto está garantizada con arreglo a los requisitos de la Directiva.

En virtud de la Directiva, los organismos acreditados deben reunirse como parte del «Grupo de organismos acreditados» para garantizar que los requisitos técnicos de los RESS cumplen con las normas más recientes y asegurar que las normas se aplican de manera coherente en todos los Estados miembros. Normalmente, CENELEC solicita a la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés) que elabore las normas que cumplan los requisitos de las Directivas de la UE. Las normas más pertinentes para la certificación de productos en zonas peligrosas son las series de normas IEC 60079 publicadas por la Comisión Electrotécnica Internacional que, desde 2006, han sido adoptadas por la Unión Europea, a través CENELEC, como las normas armonizadas «EN» que respaldan los RESS requeridos por la Directiva ATEX. El concepto de «zonificación» utilizado conforme a ATEX fue adoptado del sistema IEC de clasificación de zonas peligrosas.

Certificación de producto de zonas peligrosas con reconocimiento internacional.

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) realiza su propio sistema de certificación para equipos de zonas peligrosas y se conoce como el sistema IECEx de certificación de equipos de zonas peligrosas. Este sistema tiene como objetivo establecido convertirse en el punto de referencia global para equipos certificados de zonas peligrosas, de manera que cualquier producto que lleve el marcado IECEx será válido para todos los organismos nacionales que regulan las empresas implicadas en actividades en zonas peligrosas. En virtud del sistema de certificación de productos «Ex» del IECEx, los fabricantes presentan su producto a un organismo de certificación reconocido por la IEC, un ExCB, que controla el proceso de certificación del producto. Las muestras del producto se comprueban en un laboratorio de pruebas en conformidad con las normas IEC pertinentes, un ExTL, bajo la coordinación del ExCB. El producto debe cumplir con las normas más aplicables relacionadas con equipos peligrosos, especialmente la serie de normas IEC 60079. El ExCB también es responsable de la inspeccionar las instalaciones de producción del fabricante de acuerdo con la norma ISO 9001. El fabricante solo recibirá un certificado de conformidad si el informe de prueba (ExTR) y el informe de evaluación de calidad (QAR, por sus siglas en inglés) proporcionan evidencia del cumplimiento de las normas pertinentes. Por lo tanto, el ExCB es responsable de las revisiones anuales del fabricante con respecto al producto al que se le ha concedido el certificado de conformidad (CoC, por sus siglas en inglés).

La IEC organiza y supervisa el certificado de conformidad y el informe de prueba y la versión más reciente del certificado de conformidad, junto con su historial de revisiones, está disponible en el sitio web del IECEx.

Conforme a las reglas del IECEx, un ExCB solo puede certificar los productos de acuerdo con las normas IEC para las cuales ha sido evaluado a través del «ámbito de aceptación», un proceso realizado por un equipo de evaluación formado por miembros actuales del IECEx. El ExCB y el ExTL deben demostrar la capacidad (por ejemplo, competencia técnica, equipo de laboratorio) para evaluar y probar productos según las normas que sean objeto del ámbito de aceptación. Se requiere el control anual de los ExCB y ExTL según las normas IECEx, y todos los ExCB y ExTL son reevaluados cada cinco años.

El IECEx está formado por comités técnicos nacionales y cada uno contribuye a la creación y actualización continua de las normas. Las actualizaciones de las normas son frecuentes y son diseñadas para reflejar las últimas innovaciones en cuanto a conceptos de protección y a métodos de prueba para el equipo que va a operar en zonas peligrosas. A modo ilustrativo, la última norma para seguridad intrínseca, la 6.ª edición de la IEC 60079-11, publicada en 2011, había sido publicada anteriormente en 2006. Un ejemplo de la actualización de 2011 fue el añadido de nuevos requisitos de prueba para optoaisladores.

Convergencia de sistemas de certificación de producto de zonas peligrosas.

Si existe alguna posible vía de convergencia para un «sello de calidad» de certificación de producto de zonas peligrosas reconocido internacionalmente es probable que sea mediante el sistema IECEx. Para permitir la armonización a escala mundial, la IEC requiere la identificación de las «diferencias nacionales» entre las normas y reglamentaciones nacionales y las normas IEC. Además, debe definirse un periodo de transición para normalizar dichas diferencias, de modo que las normas IECEx tengan un amplio consenso de acuerdo y sean aceptables para todos los países participantes. Las diferencias nacionales pueden reflejarse en requisitos tales como las pruebas de incendios y de descargas eléctricas para los Estados Unidos y cualquier directiva aplicable a productos eléctricos para la UE y la AELC. Sin embargo, el objetivo del sistema IECEx no es reemplazar o eliminar estos requisitos adicionales, puesto que el sistema se centra únicamente en la certificación de protección de explosiones.

El representante estadounidense del sistema IECEx es el Comité Nacional de los Estados Unidos (USNC), que está administrado por el ANSI. Conforme a los artículos NEC 505 y 506, las áreas peligrosas se dividen en zonas y la mayoría de las normas ANSI, ISA o UL a las que se hace referencia en los artículos NEC 505 y 506 son formas derivadas de las series IEC de las normas 60079. Según las directrices del ANSI, una norma IEC se adopta de forma idéntica o bien modificada para añadir, o reducir, los requisitos de la norma. La norma será adoptada o modificada normalmente por una de las organizaciones desarrolladoras de normas, como la ISA o la UL, y obtendrá la categoría de norma nacional a través del ANSI. En relación con la protección de explosiones, la mayoría de las diferencias aplicadas a las normas IEC están diseñadas para asegurar la conformidad con la NEC.

Dichas diferencias podrían relacionarse con cuestiones que van desde los métodos de cableado hasta la adición de secciones como la información sobre conceptos de protección como los diodos zener.

Aunque el proceso de armonización técnica y legal puede durar entre 10 y 15 años, desde el punto de vista de los Estados Unidos, el verdadero desafío para la adopción puede ocurrir «sobre el terreno». Un ejemplo se da en el momento en que la autoridad que tiene la jurisdicción (AHJ, por sus siglas en inglés) precisa la capacidad técnica para la aprobación del equipo marcado y certificado para los requisitos de Clases y Zonificación del NEC. En realidad, si el producto tiene el marcado de un NRTL, con categoría de entidad «Ex» certificada por el IEC, y hay el nivel apropiado de conocimiento y comunicación entre los agentes de conformidad de la OSHA y otras AHJ, el caso para la aceptación independiente de los productos con marcado IECEx se puede consolidar a medio o largo plazo.

Un desarrollo reciente ha sido el hecho de que las Naciones Unidas, mediante el trabajo de UNECE, adoptasen el modelo IECEx de certificación como base para establecer un marco regulador para zonas peligrosas a nivel nacional, de forma que cualquier país miembro de la ONU pueda usar el modelo IECEx como base para su legislación nacional. Esto resultará especialmente beneficioso para los países que necesitan acceso a productos de zona peligrosa de primera clase, pero no tienen legislación o reglamentos que reflejen los de los EE. UU. o Europa, lo que puede hacer la selección de equipos una tarea pesada, o incluso imposible. Los países miembros con marcos legislativos desarrollados pueden optar por adaptarse a este sistema, de forma que todos los países reconozcan los mismos certificados.

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Este artículo explorará los métodos actuales usados para proporcionar protección de puesta a tierra de electricidad estática a vehículos que operan en lugares que no tienen instalados, o especificados correctamente, sistemas de control de puesta a tierra de electricidad estática. Aunque inicialmente estaba diseñado para proporcionar a todos los camiones cisterna capacidad de verificación de puesta a tierra móvil, el Earth-Rite® MGV ha demostrado funcionar satisfactoriamente en los camiones de vacío usados por contratistas que prestan servicios de limpieza y recuperación de vertidos y de materiales a empresas con zonas clasificadas como peligrosas. El MGV también se usa en camiones cisterna que recogen o suministran productos en instalaciones que no disponen de una protección de puesta a tierra de electricidad estática adecuada para camiones cisterna.

Los camiones de vacío proporcionan a las industrias de procesos peligrosos una amplia gama de servicios que abarcan desde la limpieza de cisternas de almacenaje hasta la recuperación de materiales combustibles resultantes de fugas y vertidos. Una característica clave de este tipo de servicio es la recuperación de materiales en lugares con atmósferas potencialmente combustibles.

La electricidad estática es una fuente de ignición bien conocida en las industrias de procesos peligrosos y, debido a que la generación y acumulación de electricidad estática no es visible a simple vista, esta característica puede quedar fuera del foco de atención, lo que la convierte en un riesgo excepcionalmente vulnerable y peligroso. Normalmente, la única evidencia de la presencia de electricidad estática durante una operación de transferencia se da cuando alguien ve o escucha una descarga de chispa estática. Para entonces, puede ser demasiado tarde para evitar la ignición de la atmósfera circundante si está en su intervalo combustible.

La puesta a tierra de los camiones de vacío que operan en áreas peligrosas elimina el riesgo que representa la electricidad estática y es una acción que conecta de forma eficaz el camión cisterna a la masa general de la Tierra, lo que a veces se llama «tierra verdadera». El voltaje inducido en la cisterna mediante el material con carga es el factor clave en la descarga de chispa estática. La puesta a tierra garantiza que no se generan ni se acumulan voltajes en el camión cisterna.

Una solución apropiada para el peligro potencial.

Durante más de veinte años, los sistemas especializados de control de puesta a tierra de electricidad estática han reemplazado los carretes básicos de puesta a tierra en los portales de carga de camiones cisterna de plantas petroquímicas y químicas, instalaciones farmacéuticas, parques de depósitos y emplazamientos de fabricación de alimentos y bebidas. Debido a la combinación de las grandes cantidades de material combustible que se procesan, la cantidad de carga que puede ser inducida en los camiones cisterna y el resultado potencial de ignición de la atmósfera, los carretes de unión fueron reemplazados por sistemas de control de puesta a tierra diseñados para controlar la integridad de la conexión del camión cisterna a tierra, de modo que la carga electrostática no se acumulase en la cisterna o el chasis del camión cisterna durante la transferencia del producto. Para mejorar la seguridad de las transferencias en estos lugares, los sistemas de control de puesta a tierra montados en portales normalmente tienen una función de interbloqueo que detiene el movimiento del producto si el sistema de puesta a tierra se desconecta del camión cisterna.

A pesar de que el potencial y las consecuencias de incendio son, como mínimo, los mismos para los camiones cisterna en los portales de carga designados, los suministradores de servicios de camiones de vacío no han podido proporcionar este nivel de seguridad y protección para su personal ni para sus camiones, ni tampoco para el personal ni las instalaciones de sus clientes.

Hasta ahora, los proveedores de servicios de camiones de vacío han tenido que depender de dispositivos muy básicos para la puesta a tierra de sus vehículos. Esto es simplemente porque la tecnología capaz de verificar la calidad de los puntos de puesta a tierra de electricidad estática de una forma móvil, rápida y fácil de usar no ha estado al alcance de los conductores y operadores. El método utilizado actualmente consiste en una simple pinza de puesta a tierra unida a un cable trenzado de núcleo único enrollado en un carrete.

Muy a menudo, las operaciones de vacío se realizan en instalaciones y en ubicaciones remotas donde los puntos de puesta a tierra «designados» no se comprueban con regularidad, no están accesibles o no existen. (Más información sobre los puntos de puesta a tierra al final de este artículo). Las empresas de transporte a granel también pueden tener las mismas dificultades cuando entregan el producto en las instalaciones de los clientes donde los sistemas de puesta a tierra no se adecuan las especificaciones actuales, o peor aún, no están instalados.

En comparación con el rendimiento y la seguridad de los sistemas de control de puesta a tierra de electricidad estática, los carretes de unión de un solo núcleo presentan grandes inconvenientes.

  • Los carretes de unión no pueden informar al conductor de que la abrazadera ha penetrado a través de resistores potenciales en el flujo de electricidad estática. Los revestimientos de óxido y pinturas pueden impedir que las abrazaderas formen una conexión sólida de baja resistencia con el metal del objeto que realiza la función de puesta a tierra.Bonding reels cannot inform the driver that the clamp has penetrated through potential resistors to the flow of static electricity. Rust and paints coatings can prevent clamps from making a solid, low resistance connection to the metal of the object performing the earthing function.
  • Los carretes de unión no pueden supervisar la conexión de la cisterna al punto de puesta a tierra durante el proceso de transferencia. Si la conexión de la abrazadera al punto de puesta a tierra se ve comprometida, los conductores y los operadores no tendrán forma de saberlo, ya que estarán ocupados con la transferencia segura de material.
  • Cuando el conductor necesita conectar el carrete a puntos de puesta a tierra secundarios (por ejemplo, una tubería o una barra de apoyo estructural), el carrete de unión no puede verificar que el punto de puesta a tierra realmente tiene una conexión verificable con la puesta a tierra verdadera.
  • En muchas instalaciones de clientes, los electricistas deben realizar lecturas de resistencia con multímetros para verificar que la cisterna tiene una conexión de unión de 10 ohmios o menos a un punto de puesta a tierra designado, mediante el carrete de unión. Este método tiene varios inconvenientes principales.
  • El electricista necesita dejar su trabajo de mantenimiento, reparación e instalación para realizar esta tarea y puede demorarse, incluso unas horas, en realizar la comprobación de resistencia. Esto retrasa al equipo de camiones de vacío en las operaciones de limpieza, recuperación de vertidos o descarga de la cisterna.
  • En una situación de emergencia, como un vertido o una fuga, el equipo de camiones de vacío puede que no tenga tiempo para esperar a que un electricista realice una prueba de resistencia de unión y tendrá que unir la cisterna a puntos que no han sido designados como puntos de puesta a tierra verificados. En esa situación, confiarán en que el objeto que han unido tenga una conexión a tierra verdadera.
  • La comprobación de resistencia es una comprobación de resistencia de unión única entre los puntos a los que está conectada la cisterna. No verifica si la estructura a la que está conectado el carrete tiene una conexión a una tierra verdadera.
  • Debido a que la comprobación de resistencia es una comprobación única, los conductores no sabrán si la conexión de la abrazadera está comprometida durante la transferencia.

A diferencia de la seguridad proporcionada a los conductores de camiones cisterna y a los operadores de portales de carga mediante los sistemas de control de puesta a tierra montados en portales, el equipo de camiones de vacío que realiza la operación de recuperación o transferencia no tiene manera de saber si su cisterna está conectada a tierra correctamente.

Aplicación cisterna

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En los últimos años ha habido una proliferación de nuevos y económicos contenedores portátiles de plástico. Los contenedores, cuyos tamaños van desde las botellas de 1 litro hasta los bidones de 205 litros y los IBC de 1000 litros, han dotado a las cadenas de suministro de las industrias de procesos peligrosos de una variada gama de opciones de material de envasado. Si bien algunas opciones de envasado requerirán plásticos que demuestren niveles específicos de compatibilidad material con diferentes productos, una de las principales claves del éxito de los envases de plástico es su bajo coste relativo en comparación con los contenedores de metal, incluidos bidones metálicos e IBC de metal. El creciente uso de envases de plástico en las industrias de procesos peligrosos está siendo sometido a un análisis cada vez mayor debido a los peligros asociados a la electricidad estática. Este breve artículo abordará las cuestiones relacionadas con la electricidad estática en envases de plástico, se basará en los informes y la experiencia de la industria y los organismos de seguridad y ofrecerá soluciones para la puesta a tierra de contenedores no metálicos, con especial énfasis en los bidones y los IBC de material compuesto.

Definición del significado de los términos «disipador de electricidad estática», «conductor» y «aislante».

Resulta importante definir los términos «conductor», «aislante», y «disipador de electricidad estática» (antiestático) para apreciar en su totalidad la capacidad de los materiales para disipar con seguridad cargas electrostáticas de objetos que están puestos a tierra correctamente. Los materiales conductores permiten la transferencia de cargas electrostáticas de forma instantánea. En materiales disipadores de electricidad estática, las cargas electrostáticas se disipan de forma adecuada, aunque a una velocidad más lenta que en los materiales conductores. En los materiales aislantes, o para ser más precisos, en materiales que son malos conductores, las cargas electrostáticas tienden a quedar retenidas en el material y no se transfieren fácilmente, incluso cuando el material está conectado a tierra.

También es importante entender la diferencia entre la resistencia de volumen y la resistencia de superficie. La resistividad está determinada por las propiedades intrínsecas de un material que resiste el flujo de corrientes eléctricas. La resistividad de volumen, ρ, representa el valor de resistividad total de una sección de material a través de todo su volumen. La resistencia total para la transferencia de carga se calcula multiplicando el valor de resistividad del material por su largo y dividiéndolo por el área transversal a través de la que fluye la carga.

R = ρl/A

Por ejemplo, la resistencia a través de un gran volumen de 1 m de longitud por un área transversal de 1 m2 de PTFE con un valor de resistividad (ρ) de 1019 Ω.m es igual a 1 x 1019 ohmios (1). Para un volumen similar de cobre con un valor de resistividad de 1 x 10-8 Ω.m, la resistencia a través del cobre será de 1 x 10-8 ohmios. Así, aunque el PTFE esté puesto a tierra correctamente, las cargas sufrirán un elevado alto grado de resistencia para su movimiento a tierra, mientras que en el caso de los metales las cargas experimentarán poca o ninguna resistencia y se transferirán a tierra inmediatamente.

Resistividad de superficie

La resistividad de superficie, λ, representa la resistividad total a través de la superficie de un material. En resumen, un material con una gran resistividad de volumen podría diseñarse para tener un bajo valor de resistividad de superficie; es decir, cargas que de otra forma no se transferirían fácilmente por el material pueden transferirse a través de su superficie.

La resistencia total de la superficie se calcula de forma similar, mientras que la resistencia se calcula a partir de R = λ L1/L2.

Gama de valores

En general, los materiales se pueden segmentar en tres categorías, dependiendo de sus valores de resistividad de volumen y de superficie.

Tabla 1

En cuanto a los peligros de ignición electrostática en áreas peligrosas, el uso correcto y la especificación correcta de contenedores fabricados con materiales conductores, disipadores de estática y aislantes es fundamental para la seguridad de los trabajadores y los procesos en los que se utilizan estos recipientes.

Ensayos de IBC de material compuesto y directrices de la industria

Un informe preparado para la Autoridad de Seguridad y Salud del Reino Unido destaca los criterios clave de selección que los operadores de áreas peligrosas deben tener en cuenta al usar contenedores portátiles en áreas peligrosas (2). El informe evaluó y cuantificó los niveles de descarga electrostática en contenedores cuyos tamaños iban desde las pequeñas botellas de plástico de 1 litro hasta los IBC rígidos de 1000 litros. Los IBC rígidos se suministran en una amplia gama de materiales de construcción diferentes y pueden ser de plástico aislante, plástico disipador de electricidad estática y plástico aislante rodeado por revestimientos de chapa metálica o bastidores de acero. En estas pruebas no se incluyeron los bidones de plástico de 205 litros.

La generación y medición de la descarga electrostática se realizó conforme a la norma EN 13463-1: 2001,«Equipos no eléctricos destinados a atmósferas potencialmente explosivas. Requisitos y metodología básica».

Las pruebas de laboratorio controladas pusieron de relieve que los niveles de descarga electrostática capaces de la ignición de gases y vapores de uso común son posibles en todos los tipos de contenedores. Se evaluó un IBC de material plástico compuesto, fabricado con una capa exterior disipadora de estática, que demostró niveles seguros de descarga electrostática; sin embargo, el informe indica que se necesitaría comprobar una muestra representativa para determinar si estas características son constantes.

A continuación se enumeran algunas de las conclusiones y recomendaciones del informe:

  • «Es muy importante con todos los diseños que el bastidor y cualquier otra parte conductora estén conectados eléctricamente a tierra durante cualquier operación en la que pueda ocurrir una carga electrostática, y no deben almacenarse en una superficie altamente aislante a menos que estén puestos a tierra por separado».
  • La conexión a tierra entre el bastidor y las partes conductoras de los grifos debe comprobarse de forma periódica.
  • Los componentes plásticos expuestos (por ejemplo, grifos y tapas de llenado) deben estar hechos de materiales disipadores de electricidad estática.
  • Los marcos metálicos y los objetos conductores situados en los IBC deben estar «conectados eléctricamente a tierra» con un tiempo suficiente de relajación de carga permitido.
  • Debe realizarse una evaluación exhaustiva del riesgo para determinar el tipo de contenedor más adecuado, con especial atención a los potenciales de carga electrostática y a la presencia de gases y vapores inflamables en las categorías IIA, IIB y IIC.

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Earth-Rite RTR ApplicationLa carga y descarga de camiones cisterna con productos inflamables y combustibles presenta uno de los mayores riesgos de incendio y explosión para las operaciones en instalaciones de industrias de procesos peligrosos.  Un estudio realizado por el American Petroleum Institute (API) en 1967 identificó las descargas de electricidad estática como las responsables de más de 60 incidentes en operaciones de carga de camiones cisterna y demuestra cuánto tiempo hace que se tiene conocimiento de este peligro potencial. La presencia natural de electricidad estática en las operaciones de transferencia de productos, combinada con sus peligros asociados de ignición, hace que los supervisores se tomen muy en serio las precauciones de control de los camiones cisterna.

La electricidad estática y las operaciones de transferencia de producto de los camiones cisterna.

Los polvos y los líquidos con baja conductividad eléctrica son las principales fuentes de generación de carga estática, debido a que sus propiedades eléctricas no permiten fácilmente la transferencia de cargas de exceso. En cambio, los líquidos y polvos no conductores y semiconductores retienen y acumulan cargas después de hacer contacto con objetos conductores. La interrelación más común de carga de productos no conductores y semiconductores es el contacto con el equipo de plantas de metal, que incluye tubos, filtros, bombas, válvulas, bidones, mezcladores y agitadores.

Cuando el líquido (o polvo) cargado electrostáticamente se deposita en un contenedor, como un bidón, bolsa contenedora o camión cisterna, el contenedor se cargará si no existe otro lugar hacia el que se puedan dirigir las cargas. En esta situación, las cargas son «estáticas», se acumulan en la superficie del contenedor y establecen una diferencia de potencial con respecto a la tierra.

Fig. 1 Niveles de voltaje generados en un camión cisterna por un líquido cargado electrostáticamente a velocidades de flujo autorizadas

Durante un breve periodo de tiempo (menos de 20 segundos), los potenciales que sobrepasen los 50.000 voltios pueden inducirse en un contenedor de un camión cisterna cuando este se esté llenando con flujos normales con un producto que esté cargado electrostáticamente. La magnitud del voltaje inducido es directamente proporcional a la cantidad de cargas que hacen contacto con el contenedor.

Este voltaje representa la fuente de ignición y la energía potencial disponible para descarga mediante chispa estática; en niveles de potencia de 50 kV puede representar, para un camión cisterna normal, un exceso de 1250 mJ. La gran mayoría de vapores inflamables y polvos combustibles se pueden incendiar a esos niveles de energía.

Para que se produzcan chispas en operaciones de transferencia de producto de camiones cisterna, debe haber otros objetos conductores muy próximos al contenedor cargado del camión cisterna. Algunos ejemplos de «objetos» conductores son la tubería de llenado que se introduce en la abertura en la parte superior del contenedor, sistemas de prevención de caídas como escaleras plegables, y conductores o operarios que trabajan en torno al camión cisterna.  Las cargas que hay en el contenedor del camión cisterna atraen cargas opuestas a la superficie del objeto y rápidamente crean un campo eléctrico entre sus superficies respectivas.

Es la fuerza de este campo eléctrico la que provoca la «ruptura» del aire entre el contenedor y el objeto. Cuando el aire «se rompe», se crea una trayectoria conductora que permite que las cargas de exceso se descarguen rápidamente por su cuenta, con lo que se ocasiona una descarga de chispas de electricidad estática.

Si hay una atmósfera combustible presente en este espacio, es muy probable la ignición de la atmósfera. En condiciones ambientales una fuerza de campo media de 30 kilovoltios es capaz de ocasionar una ruptura eléctrica de aire sobre un espacio de chispa de 2 cm.

Fig. 2 Energías potenciales de ignición mínimas presentes en camiones cisterna según el periodo de tiempo de las operaciones de llenado de estos camiones

Normas y prácticas recomendadas que rigen el control de la electricidad estática de las transferencias de producto de los camiones cisterna.

Como se señaló anteriormente, las entidades reguladoras son extremadamente cautas con los peligros de ignición que presenta la electricidad estática en operaciones de transferencia de productos de camiones cisterna. En particular, tres normas son las que aportan una guía definida de las precauciones que se deben tomar. NFPA 77, API RP 2003 e IEC 60079-32 indican que la puesta a tierra del camión cisterna debe ser el primer procedimiento en el proceso de transferencia. Una puesta a tierra efectiva crea un circuito eléctrico que conecta el camión cisterna a la Tierra y esta conexión a tierra previene la acumulación de cargas estáticas en el contenedor del camión cisterna. La razón de que las cargas se puedan transferir del camión cisterna a tierra es que la Tierra tiene una capacidad infinita de absorber y redistribuir cargas estáticas, con el efecto positivo de eliminar la fuente de ignición de una atmósfera potencialmente combustible.

La resistencia eléctrica de este circuito del camión cisterna al «origen de puesta a tierra» o «punto de puesta a tierra» que está en contacto con la tierra, es un indicador clave del rendimiento de toda la capacidad de la puesta a tierra del circuito para ofrecer una operación de transferencia de producto segura y adecuada. La NFPA 77 y la API RP 2003 determinan que la resistencia en un circuito de metal en buen estado nunca debería superar los 10 ohmios; por lo tanto, debería medirse el circuito completo entre el camión y el punto de puesta a tierra, y debería ser igual o inferior a 10 ohmios. Si se mide una resistencia superior a 10 ohmios, eso indica problemas con partes del circuito de toma a tierra, que incluyen la conexión del camión cisterna, la conexión del punto de puesta a tierra o el estado del cable conductor.

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Para cualquier persona responsable de la seguridad de los trabajadores, los compañeros, el equipamiento y los bienes de la planta, uno de los aspectos que pueden ser más desconcertantes cuando se trata de proporcionar un entorno de operación seguro es intentar determinar si los procesos de manufacturación o manipulación de la planta tienen el potencial para descargar chispas de electricidad estática en atmósferas inflamables o combustibles.

La electrostática es una cuestión compleja que, para la mayoría de nosotros, parece ser un arte oscuro accesible solo para académicos y consultores experimentados en seguridad de procesos. Debido a que los peligros de ignición estática ocurren a «nivel nuclear», resulta difícil, naturalmente, visualizar cómo y por qué la electricidad estática representa un peligro en las industrias donde se procesan productos inflamables y combustibles con regularidad. Hay tantas variables que intervienen en la electrostática que es casi imposible predecir los efectos finales de estos parámetros, en un contexto de prevención de peligros, sin sentir la necesidad de realizar pruebas de laboratorio controladas para determinar si un proceso específico podría producir descargas electrostáticas incendiarias.

Si se tiene en cuenta que caminar sobre una alfombra puede generar 35.000 voltios (35 KV) en una persona, es fácil comprender cómo los procesos cotidianos normales pueden generar potenciales que excedan ampliamente los 10.000 voltios (10 KV). Para un objeto pequeño como un cubo de metal, que tiene una capacitancia típica de 20 picofaradios, la energía total que se puede descargar a 10 KV es de 1 mJ. Esto es superior a la mayoría de las energías mínimas de ignición (EMI) de vapores inflamables. Al aumentar la escala, la energía de ignición disponible en un ser humano, a 10 KV, sería de alrededor de 10 mJ. En operaciones de transporte de polvo se pueden generar fácilmente tensiones del orden de 1000 KV en piezas del sistema transportador. Los camiones cisterna que reciben carga pueden llevar hasta 2000 mJ de energía de ignición.

Puede ser lento y costoso investigar y determinar el nivel de voltaje que puede surgir como resultado de estos mecanismos de carga. Para complicar aún más las cosas, las descargas electrostáticas inflamables pueden ocurrir de muchas formas, que van desde descargas de chispas, descargas de haces propagantes y descargas en forma de cono hasta descargas con efecto corona. El esfuerzo necesario para evaluar, determinar y combinar estas variables en una inspección coherente de un peligro potencial no es fácil en absoluto.

¿Qué normas debo seguir para controlar la electricidad estática en atmósferas inflamables?

Afortunadamente, existen varias normas reconocidas internacionalmente que proporcionan orientación sobre las formas de limitar los peligros electrostáticos y permiten a los responsables de seguridad y salud de los trabajadores minimizar el riesgo de descargas estáticas incendiarias. Los operadores de áreas peligrosas que puedan demostrar el cumplimiento de estas normas contribuirán considerablemente a proporcionar un ambiente de trabajo seguro y evitar la ignición de atmósferas inflamables. Las normas más completas son:

NFPA 77: Recommended Practice on Static Electricity (Prácticas recomendadas sobre electricidad estática, 2007)

CENELEC CLC/TR 60079-32-1: «Atmósferas explosivas – Parte 32-1: Peligros electrostáticos. Guía» (2015)

API RP 2003: Protection against Ignitions Arising out of Static, Lightning and Stray Currents (Protección contra igniciones causadas por electricidad estática, rayos y corrientes parásitas, 2008)

API RP 2219: Safe Operation of Vacuum Trucks in Petroleum Service (Manejo seguro de camiones de vacío en el servicio del petróleo, 2005)

Las normas, en particular la NFPA 77 y la CLC/TR: 60079-32-1, describen una serie de procesos en los que se pueden generar cargas de electricidad estática, incluidos el flujo en tuberías y mangueras; la carga y descarga de camiones cisterna; la carga y descarga de vagones; el llenado de depósitos, bidones y recipientes portátiles y la distribución desde estos; el llenado y limpieza de depósitos de almacenamiento; las operaciones de mezcla, homogeneización y agitación; el transporte de polvos y otras operaciones. La norma API RP 2003 se centra en las operaciones de carga de camiones cisterna y de llenado de vagones, el llenado de depósitos de almacenamiento y las operaciones generales relacionadas con derivados del petróleo. La API RP 2219 proporciona unas directrices detalladas para la protección de camiones cisterna de los peligros electrostáticos.

Estas normas describen qué factores se pueden identificar y controlar para limitar los peligros electrostáticos; estos controles normalmente dependen de:

  • Evitar la acumulación de cargas electrostáticas en el equipo de la planta, las personas y el material transferido.Evitar la acumulación de cargas electrostáticas en el equipo de la planta, las personas y el material transferido.
  • Controlar el proceso para minimizar la generación de cargas electrostáticas.

La NFPA 77 (5.1.10) establece que solo se necesita la transferencia de un electrón de 500.000 átomos para generar voltajes con la suficiente energía para incendiar atmósferas inflamables.

La puesta a tierra y la conexión efectivas se presentan en las normas como el principal medio de protección de peligros electrostáticos y son el medio más directo, seguro y económico de garantizar que los peligros electrostáticos se gestionen y se controlen de forma correcta. La eliminación de la acumulación de cargas electrostáticas anulará el peligro de la electricidad estática.

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Los camiones de vacío desempeñan un importante papel en el transporte y la recuperación de productos inflamables y combustibles en las industrias de procesos peligrosos. Su eficiencia y versatilidad les permite cumplir una amplia variedad de tareas, que van desde la transferencia de productos químicos en la producción manufacturera hasta la eliminación de depósitos de residuos de depósitos de almacenamiento o la recuperación de materiales peligrosos en el lugar de los incidentes de tráfico por carretera y ferroviarios. 

Igualmente, las entregas de camiones dentro de la distribución minorista de gas y petróleo y de la industria de alimentos y bebidas requieren transporte a lugares donde pueden no estar instalados sistemas de puesta a tierra, o donde pueden no existir puntos de conexión a tierra verificados para poner a tierra el depósito mientras se está transfiriendo el material.

Sistema de puesta a tierra de electricidad estática montado en vehículo

En la recuperación y transporte de productos inflamables y combustibles, la generación y acumulación de cargas electrostáticas puede representar un peligro significativo para el personal y para el equipamiento si no se toman las precauciones correctas de puesta a tierra de electricidad estática. Como quizá haya leído en artículos anteriores de ETTG, el movimiento y la interacción relativos de diversos materiales conduce a la combinación y separación instantáneas de cargas positivas y negativas. Si estas cargas no tienen medios para disiparse de los objetos o materiales con los que entran en contacto, es decir, fluyen a tierra verdadera o comparten carga con cargas opuestas disponibles, se vuelven «estáticas» y aumentan la diferencia de potencial eléctrico del objeto o material en el que se están acumulando.

En esencia, esta diferencia de potencial es equivalente a una fuente almacenada de energía que busca descargarse inmediatamente para hacer que el objeto vuelva a un estado natural de equilibrio eléctrico (0 V). Si se permite que la energía se descargue de manera descontrolada lo hará, en la mayoría de los casos, en forma de chispa electrostática incendiaria. En caso de que tal cosa suceda en presencia de un vapor o polvo, cuando estos estén dentro de sus respectivos umbrales ignífugos inflamables y combustibles, existe una alta probabilidad de que se produzca la ignición del material.

La energía potencial almacenada en un objeto que puede liberarse en forma de chispa electrostática es equivalente a:

W=1/2  C ∙V2

La energía total disponible para descarga (W) es igual al producto de la capacidad del objeto para almacenar carga (capacitancia, C) y el voltaje del cuerpo (V) al cuadrado. El voltaje del objeto se ve incrementado con la generación y acumulación de cargas electrostáticas. Como ejemplo, un objeto pequeño como un cubo de metal tiene una capacitancia de unos 20 picofaradios. Si se permite la acumulación de cargas electrostáticas en el cubo, aumentando su voltaje solo 10 kilovoltios, el objeto puede descargar 1 mJ de energía de chispa. 1 mJ puede incendiar la mayoría de los vapores y gases inflamables. En los procesos del mundo real, la mayor capacidad de almacenamiento de carga de equipos tales como depósitos, mangueras, lanzas y camiones (hasta 5000 picofaradios), cuando se combinan con altas diferencias de potencial causadas por la rápida interacción de líquidos y sólidos, puede generar niveles mucho más significativos de energía almacenada lista para descargas descontroladas.

Ejemplos de incidentes registrados causados por igniciones de electricidad estática descontrolada:

(a) En 1998 se produjo una explosión, con una muerte, cuando se estaba aspirando polipropileno granular desde un colector de polvo a un camión grande de vacío. La causa de la explosión fue una chispa estática que se descargó desde la lanza al colector de polvo. La causa fue una manguera no conductora que se utilizó para conectar la lanza al camión de vacío. Puesto que la manguera no era conductora, las cargas estáticas, en vez de fluir a través de la manguera al camión con conexión / puesta a tierra, se acumularon en la lanza metálica, aumentando su diferencia de potencial con relación al colector de polvo. Para igualar la diferencia de potencial de la lanza, la chispa estática se descargó en el colector de polvo, lo que incendió la atmósfera combustible del proceso.

(b) Se produjo un incendio en un sumidero de tolueno cuando se descargó una chispa estática de los bobinados metálicos conductores de una manguera de goma al reborde metálico del sumidero. Aunque los bobinados conductores de la manguera estaban conectados al camión, el camión no estaba conectado a tierra. Esto provocó que las cargas estáticas se acumulasen en los bobinados de la manguera, lo que aumentó su diferencia de potencial con relación al sumidero.

El denominador común de estos incidentes es que se permitió que el índice de generación de carga electrostática en los componentes del sistema superase el índice de disipación de carga, con el resultado de la acumulación de cargas estáticas en alguna parte del sistema de transferencia. El sistema de transferencia incluye la lanza, la manguera, las conexiones de manguera, el depósito de recogida del camión y el propio chasis del camión. Para eliminar el riesgo de descargas de chispas estáticas incendiarias que puedan causar un accidente catastrófico, estos componentes deben estar correctamente conectados y puestos a tierra.

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En 2006, la U.S. Chemical Safety Board (Comisión de Seguridad Química de Estados Unidos) publicó los resultados de un gran estudio que destacaba la escala y las devastadoras consecuencias de las explosiones de nubes de polvo combustible que habían ocurrido entre 1980 y 2005 en operaciones de procesamiento químico en EE. UU.

En ese periodo, 281 explosiones fueron causadas por atmósferas inflamables de polvo combustible, con el resultado de 199 muertos y 718 trabajadores heridos (1). En el Reino Unido, la Health and Safety Executive (Autoridad de Seguridad y Salud) registró 303 explosiones de polvo en un periodo de nueve años, y los registrosalemanes demuestran 426 incidentes similares en un periodo de 20 años (2).

Durante el transcurso de 10 años, una sola aseguradora registró en su cartera de clientes un total de 450 incidentes que se atribuyeron a incendios y explosiones de polvo. El coste total de los daños se elevó a 580 millones de dólares, con una pérdida bruta media de 1,9 millones de dólares por explosiones de polvo y 1,2 millones por incendios de polvo (3).

Desde que se publicó el informe, laCSB ha pedido repetidamente que la OSHA actúe de forma más contundente para regular la seguridad de las operaciones que procesan polvos combustibles e inflamables. La explosión de 2008 en la refinería azucarera de la planta de Port Wentworth de Imperial Sugar debe ser un aviso para una gran cantidad de empresas acerca del riesgo que suponen y lo importantes que son las explosiones de polvo. Aproximadamente el 70 % de las operaciones de procesado químico manejan polvos de tipo combustible en algún punto de su proceso de fabricación.

Estudio CSB

Estudio de la CSB de 1980 a 2005: sectores con incidentes registrados de incendios y explosiones de polvo combustible.Estudio de la CSB de 1980 a 2005: sectores con incidentes registrados de incendios y explosiones de polvo combustible.

Tienen que producirse varios factores fundamentales para que se dé la ignición de una nube de polvo combustible, a saber:

  • Una mezcla dispersa de nube de polvo y oxígeno que esté por encima de su concentración mínima de explosión (CME).
  • Contención física de la nube de polvo, lo cual conducirá a un rápido crecimiento de la presión, que causará deflagraciones fuera del equipo de proceso y en espacios de trabajo abiertos.
  • Una fuente de calor con suficiente energía para incendiar la atmósfera combustible.

Las ubicaciones de las deflagraciones primarias normalmente están dentro de equipamientos de proceso, como colectores y máquinas mezcladoras. Las explosiones secundarias son el resultado de una ruptura de la contención, con propagación de la deflagración primaria a través de los sistemas transportadores o a través de brechas mecánicas en la maquinaria de procesado. Las explosiones secundarias causan la mayor parte de los daños devastadores para trabajadores, edificios y equipamiento, al desestabilizar e incendiar capas de polvo que se han acumulado en las superficies. Solo se necesita una capa de 1,6 mm de polvo que se haya dispersado de las explosiones primarias para iniciar las deflagraciones secundarias. (3).

Tres estudios independientes, con datos colectivos que arrojan un total de 1100 explosiones de polvo en los EE. UU., Reino Unido y Alemania, destacan que está comprobado que equipos de procesamiento fueron fuentes conocidas de explosiones primarias de polvo (2). Los principales procesos que sufren explosiones son la recogida de polvo, el molido y la pulverización de polvo, las operaciones de transporte de polvo, el llenado de silos y contenedores y la mezcla y homogeneización de polvo.

Estudio Aleman

Los datos alemanes, que arrojaron un total de 426 incidentes, proporcionan un desglose de porcentajes de fuentes primarias conocidas de ignición. Las descargas electrostáticas suponen un 10 % de las fuentes primarias de ignición conocidas. La categoría «no contabilizadas» representa incidentes en los que no se detectó ninguna prueba física (causas eléctricas o mecánicas). El principal sospechoso en la categoría «no contabilizadas» son muchas veces las descargas electrostáticas, pero como no hay testigos que puedan aportar pruebas de haber visto u oído una chispa, las fuentes de ignición de este tipo quedan sin registrar y sin explicar.

Incluso aunque la mayoría de los polvos combustibles tengan EMI más altos que los vapores inflamables, la cantidad de energía disponible a partir de las descargas electrostáticas en ambientes cerrados incendiará la gran mayoría de los polvos combustibles. Esto es así porque el índice de generación y acumulación de carga electrostática en las operaciones de procesado de polvo es extremadamente alto.

Energia Minima Ignicion

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La Health & Safety Executive (Autoridad de Seguridad y Salud) del Reino Unido, en colaboración con la Chemical Business Association (CBA) y la Solvent Industry Association (SIA), ha publicado unas directrices generales que resumen la clase de valoraciones que se deben llevar a cabo para gestionar los riesgos asociados con el almacenamiento en IBC de material inflamable y combustible.

Resulta de particular interés la valoración de la gestión del riesgo de igniciones electrostáticas. El HSE menciona la nota n.º 51a de la SIA, que proporciona asesoramiento sobre la minimización del riesgo de descarga de chispas electrostáticas incendiarias durante el almacenamiento de disolventes en IBC.

IBCs

Peligros electrostáticos e IBC

El riesgo de descargas electrostáticas en atmósferas potencialmente Inflamables o combustibles está bien documentado en las normas de buenas prácticas, como la CLC/TR:50404 de Cenelec y en la NFPA 77. Aunque la identificación de la electricidad estática como peligro es difícil de visualizar, puesto que no es tangible ni fácil de detectar, la teoría lo sustenta y las prácticas de seguridad que se pueden realizar son relativamente sencillas.

El flujo de cualquier material en tuberías, filtros y accesorios, tanto si el material es conductor o no conductor, da como resultado la separación de cargas. La separación de 1 electrón en medio millón es todo lo que se necesita para proporcionar las condiciones adecuadas para que suceda una descarga de chispa incendiaria. De forma parecida al funcionamiento de una bujía en el motor de un coche, las descargas electrostáticas son el resultado de la existencia de un espacio de chispa. Es suficiente con que el espacio de chispa sea momentáneo, y si hay una atmósfera inflamable o combustible presente en el espacio de chispa, la energía liberada puede exceder la energía mínima de ignición de la atmósfera circundante. Las descargas descontroladas de chispas tienen la energía suficiente para incendiar la mayoría de las atmósferas inflamables.

Cuando un líquido que entra en un IBC tiene un exceso de cargas unidas a él, crea un campo eléctrico que induce cargas opuestas en la pared interior del IBC. Si el IBC no está puesto a tierra correctamente, actuará como una placa de condensador en un circuito eléctrico, acumulando cargas en la superficie exterior del IBC.

La acumulación de cargas es ahora un peligro potencial de ignición, ya que el exceso de cargas está listo para descargarse en los objetos próximos al IBC de forma descontrolada. El tipo más habitual de objeto en que descargará un IBC cargado son los conductores puestos a tierra, como el equipo circundante de la planta, tubos de inmersión, carretillas elevadoras y, más frecuentemente, el operador que manipula el IBC. Lo que resulta de vital importancia es que el IBC sea conductor y que tenga una conexión disipadora de electricidad estática de baja resistencia a tierra. Esto permitirá que las cargas en exceso fluyan inmediatamente a tierra desde el área peligrosa de forma controlada. Las normas, incluyendo las directrices publicadas por la SIA, indican categóricamente que esta resistencia debe ser inferior a 10 ohmios y que se debe de comprobar con regularidad
para asegurar que el IBC siempre es capaz de disipar cargas.

Una resistencia de conexión de 10 ohmios o menos garantiza que no haya duda de que el índice de disipación de carga supera el índice de generación de carga y acumulación de carga, lo que permite que las cargas de electricidad estática se disipen de forma segura del IBC.

Disipación de carga

De esto se deduce que la primera cosa que debe hacer un operador antes de llenar un IBC o distribuir desde él es asegurarse de que el IBC tiene una conexión a tierra disipadora de energía estática adecuada.

También hay varios factores adicionales que deben tenerse en cuenta cuando se usan IBC. Los caudales de llenado y la conductividad del líquido son factores especialmente importantes que deben tenerse en cuenta. Cuando el IBC se llene inicialmente, habrá un espacio de chispa potencial entre el final de la tubería de llenado y la superficie del líquido. Las directrices de la SIA recomiendan 1 m/s hasta que la tubería de llenado esté cubierta por el líquido y, a partir de ahí, un límite de 2 m/s. Debe evitarse totalmente el llenado con salpicaduras, ya que esto
potenciará la separación de cargas.

Si el líquido es conductor, las cargas se pueden disipar a través de la pared conductora del IBC conectado a la puesta a tierra. Si el líquido es de conductividad baja (<50 pS), deberían incorporarse al proceso de manipulación los tiempos de relajación de carga apropiados.

La NFPA 77 proporciona una completa lista de conductividades de líquidos inflamables y sus correspondientes periodos de relajación de carga.

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El coste total del incumplimiento de normas puede superar con creces los potenciales «ahorros» conseguidos por ignorar el riesgo de las igniciones electrostáticas o por usar métodos de control de electricidad estática que no cumplen las normas.

No pocas veces, los fuegos y explosiones causados por la electricidad estática dan como resultado un gravoso tiempo de inactividad en la producción, costes legales y de seguros relacionados con lesiones y muertes del personal y daños a las propiedades de la empresa. En numerosos casos, los fuegos causados por la electricidad estática tienen como consecuencia la contaminación del medioambiente local, lo que acarrea una pérdida de renombre entre el público y el pago de multas importantes impuestas por los entes locales. De acuerdo con la ATEX, la legislación de la Unión Europea que rige la seguridad del personal que trabaja en atmósferas peligrosas, todo el mundo, desde los proveedores hasta los directores de la empresa, están expuestos a procesamiento penal si un tribunal determina que no se han utilizado los procedimientos y los equipamientos de buenas prácticas adecuados para proteger a los trabajadores.

Pinza aplicación

Afortunadamente, hay tres normas de buenas prácticas producidas por la industria que proporcionan las referencias para la naturaleza de la electricidad estática, los procesos que son susceptibles de igniciones electrostáticas y las medidas preventivas que se deben poner en marcha para eliminar la electricidad estática como riesgo para la salud y la seguridad.

Las normas de buenas prácticas son:

  • Cenelec CLC/TR 60079-32-1 (2015): Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic Hazards – Guidance.
  • NFPA 77 (2014): Recommended Practice on Static Electricity,(National Fire Protection Association).
  • API 2003 Eight Edition (2015): Protection Against Ignitions Arising out of Static, Lightning, and Stray Currents, (2003), (American Petroleum Institute).

Las normas están elaboradas por comités compuestos por expertos de la industria en seguridad de procesos peligrosos, y demuestran una notable coherencia en las medidas preventivas identificadas para controlar la generación de electricidad estática.

Por ejemplo, en transferencias de camiones cisterna tanto la norma CLC/TR:60079-32-1 como la API (la NFPA remite a la API para transferencias de camiones cisterna) recomiendan:

1. El uso de interbloqueos para detener el flujo de producto en vistas a evitar la generación de electricidad estática en caso de que el camión pierda su conexión a tierra.

2. El control del circuito de conexión/puesta a tierra debe tener menos de 10 ohmios y proporcionar a los operadores una indicación certera de que se ha establecido una conexión/puesta a tierra segura.

3. Establecen que la primera operación en transferencias de camiones cisterna es aplicar una conexión total a tierra al vehículo.

La norma API va un paso más allá, al establecer que la pinza de puesta a tierra no debe retirarse hasta que la carrocería del camión cisterna esté sellada, es decir, que la retirada de la pinza de puesta a tierra debe ser la última operación en el proceso de transferencia del producto.

Como se recomienda en todas las normas, el método más efectivo para eliminar los espacios de chispa es asegurarse de que todos los objetos conductores y semiconductores estén conectados y puestos a tierra con equipo de control de electricidad estática adecuado para este fin. El equipo de control de electricidad estática debe ser capaz de hacer un contacto de baja resistencia eléctrica con el equipo cargado, de forma combinada con el mantenimiento de circuitos disipadores de baja resistencia seguros y fiables.

Puede asegurarse un buen margen de seguridad si se garantiza que los circuitos disipadores de electricidad estática y sus conexiones se comprueban de forma regular en busca de resistencias mayores de 10 ohmios. Las normas NFPA 77 y API establecen que las resistencias eléctricas mayores de 10 ohmios en circuitos metálicos son indicativas de una ruptura de la continuidad del circuito, lo que da como resultado la acumulación potencial e indeseable de electricidad estática.

Energia minima ignicion

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Las pinzas de puesta a tierra conectadas mediante cables a puntos de puesta a tierra identificados son el método establecido y probado de prevención de descargas electrostáticas de elementos de planta fijos o móviles en atmósferas inflamables.

Con algunas operaciones, que requieren hacer y deshacer cientos de conexiones al día, es esencial que se haga una buena conexión eléctrica en todas y cada una de las ocasiones. La efectividad, fiabilidad y durabilidad de cualquier pinza de puesta a tierra estática y del cableado asociado es fundamental para que las operaciones de procesos estén protegidas de los peligros de una descarga de chispa estática inflamable.

Es común que en una planta de procesos, en contenedores, bidones y IBC asociados se creen capas de producto o de óxido, o que presenten revestimientos en la superficie. Estas capas pueden formar una barrera aislante impredecible que cause fallos en ciertos diseños de pinzas fácilmente, como pueden ser pinzas de contacto y otros métodos «internos» de protección de puesta a tierra estática.

Aprobaciones de pinzas

La importancia del diseño efectivo de la pinza y su idoneidad para usar en atmósferas inflamables no ha pasado desapercibida para los organismos reguladores y de aprobación a nivel mundial. Conforme a la ATEX, las pinzas de puesta a tierra de electricidad estática deben cumplir unos criterios específicos para ser certificadas como idóneas para usar en zonas peligrosas. Por ejemplo, las pinzas de puesta a tierra de aluminio deben estar anodizadas para evitar chispas mecánicas en condiciones operativas normales si se van a emplear en una atmósfera de zona 0 o zona 20. También hay limitaciones basadas en la cantidad de plástico que se puede usar en el cuerpo de la pinza, ya que puede dar lugar a la acumulación de carga estática. Según una valoración de la ATEX, las pinzas de puesta a tierra también son evaluadas por sus fuentes de energía almacenada y su capacidad para causar una chispa si la energía se libera en una zona peligrosa. Una fuente potencial de energía en pinzas de puesta a tierra es el resorte que tiene el potencial para generar una chispa mecánica mediante el contacto con otros objetos si escapa del cuerpo de la pinza. Por lo tanto, las pinzas se evalúan por su solidez estructural para garantizar que contienen de forma segura toda la energía almacenada.

Los organismos de aprobación de EE. UU., como FM Global, evalúan otros numerosos criterios de diseño considerados críticos para la actuación de las pinzas de puesta a tierra de electricidad estática.

Para su uso en lugares peligrosos, la resistencia eléctrica mediante la pinza, incluida la que va a través de los contactos y del cuerpo de la pinza, no debe exceder 1 ohmio cuando esté conectada al equipo de planta. Otras pruebas adicionales garantizan que la pinza sea apropiada para usar en condiciones industriales normales. Para lograr la aprobación FM, las pinzas deben someterse y superar los criterios establecidos en las siguientes pruebas:

  • Prueba de fuerza de separación: para garantizar que las pinzas no se mueven fácilmente o de forma accidental durante las operaciones.
  • Prueba de presión de la pinza: para garantizar que los contactos de la pinza pueden penetrar inhibidores de conexión como óxido, revestimientos y depósitos de producto y hacer una conexión positiva al equipo que necesita una protección de puesta a tierra estática.
  • Prueba de vibración: con frecuencias diferentes para garantizar que las pinzas aprobadas aseguran un contacto positivo y estable con el equipo de la planta.
  • Tener una resistencia máxima a través del cuerpo de la pinza de 1 ohmio.
Los símbolos típicos de ATEX o FM figuran en las pinzas aprobadas.
Los símbolos típicos de ATEX o FM figuran en las pinzas aprobadas.

Estudios de Newson Gale

Se han realizado ensayos de laboratorio, diseñados para reflejar las condiciones operativas reales, para investigar el impacto de las capas de los revestimientos de protección y de los adhesivos sobre la capacidad de las pinzas para establecer un contacto seguro con flejes metálicos. Según los requisitos de Factory Mutual para la aprobación de pinzas de puesta a tierra de electricidad estática, se estableció en 1 ohmio la cota para la prueba de resistencia de las pinzas.

Las pruebas mostraron unos resultados sorprendentes. Lo más notorio fue que, en la «Prueba de revestimientos», incluso las capas más finas (400 μm) arrojaron una amplia diversidad de lecturas de resistencia de la pinza, que variaban según el diseño de esta.

La prueba indicó que los niveles más altos de resistencia (superiores a 100 megaohmios) se mostraban en pinzas con distintas combinaciones de gran contacto superficial y entre escasa y buena presión de resorte; por ejemplo, pinzas de contacto.

Las pinzas que mostraron valores seguros uniformes (inferiores a 1 ohmio) combinaban un contacto superficial bajo con una buena presión de resorte. El contacto superficial grande, logrado mediante mordientes afilados (normalmente fabricados con carburo de tungsteno o acero inoxidable) junto con una buena presión de resorte, permitió la penetración de toda la variedad de los revestimientos de prueba.

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