Atmósferas peligrosas: explicación
Entornos con atmósferas potencialmente explosivas
Moflash ofrece una gama de señales de advertencia acústicas y visuales, junto con dispositivos de activación manual, diseñados para su uso en condiciones ambientales adversas y en atmósferas potencialmente explosivas, a veces conocidas como áreas peligrosas o ubicaciones peligrosas.
Todos estos productos cumplen la Directiva europea ATEX 2014/34/UE y la certificación IECEx de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) para atmósferas explosivas.
La Directiva ATEX 2014/34/UE abarca los equipos y sistemas de protección destinados a utilizarse en atmósferas potencialmente explosivas. La Directiva define los requisitos esenciales de salud y seguridad y los procedimientos de evaluación de la conformidad que deben aplicarse antes de que los productos se comercialicen en el mercado de la UE. Está alineada con la política del Nuevo Marco Legislativo y es aplicable desde el 20 de abril de 2016, sustituyendo a la anterior Directiva 94/9/CE. y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) para atmósferas explosivas IECEx.
Los certificados ATEX e IECEx de Moflash han sido emitidos por DNV NEMKO (Noruega). Moflash cuenta con la aprobación QAN y QAR para fabricar conforme a estas aprobaciones en nuestras instalaciones, en nuestra fábrica de Birmingham (Reino Unido).
Estas directivas ayudan a clasificar en zonas las áreas donde pueden producirse atmósferas explosivas peligrosas. La clasificación asignada a una zona concreta, así como su tamaño y ubicación, dependen de la probabilidad de que se produzca una atmósfera explosiva y de su persistencia en caso de producirse. Las áreas clasificadas en zonas deben protegerse frente a fuentes eficaces de ignición. Los equipos y sistemas de protección destinados a utilizarse en áreas zonificadas deben cumplir los requisitos de la Directiva ATEX.
| Clasificación por zonas | ||
| Clasificación europea e IEC | Definición de zona o división | Clasificación norteamericana |
| Zona 0 (Gases/Vapores) | Un área en la que una mezcla explosiva está presente de forma continua o durante largos periodos. | Clase I División 1 (gases) |
| Zona 1 (Gases/Vapores) | Un área en la que es probable que se produzca una mezcla explosiva en condiciones normales de funcionamiento. | Clase I División 1 (gases) |
| Zona 2 (Gases/Vapores) | Un área en la que no es probable que se produzca una mezcla explosiva en condiciones normales de funcionamiento y, si se produce, solo existirá durante un corto periodo de tiempo. | Clase I División 2 (gases) |
| Zona 20 (Polvos) | Un área en la que una mezcla explosiva está presente de forma continua o durante largos periodos. | Clase II División 1 (polvos) |
| Zona 21 (Polvos) | Un área en la que es probable que se produzca una mezcla explosiva en condiciones normales de funcionamiento. | Clase II División 1 (polvos) |
| Zona 22 (Polvos) | Un área en la que no es probable que se produzca una mezcla explosiva en condiciones normales de funcionamiento y, si se produce, solo existirá durante un corto periodo de tiempo. | Clase II División 2 (polvos) |
Grupos de gases
Los gases, vapores y polvos explosivos tienen diferentes propiedades químicas que afectan a la probabilidad y la gravedad de una explosión. Estas propiedades incluyen la temperatura de la llama, la energía mínima de ignición, los límites explosivos superior e inferior y el peso molecular. Se realizan ensayos empíricos para determinar parámetros como la separación máxima experimental segura, la corriente mínima de ignición, la presión de explosión y el tiempo hasta la presión máxima, la temperatura de autoignición y la tasa máxima de aumento de presión. Cada sustancia presenta una combinación distinta de propiedades, pero se ha comprobado que pueden ordenarse en rangos similares, lo que simplifica la selección de equipos para áreas peligrosas.
La inflamabilidad de los líquidos combustibles se define por su punto de inflamación. El punto de inflamación es la temperatura a la que el material generará una cantidad suficiente de vapor para formar una mezcla inflamable. El punto de inflamación determina si un área debe clasificarse. Un material puede tener una temperatura de autoignición relativamente baja y, sin embargo, si su punto de inflamación está por encima de la temperatura ambiente, puede que el área no necesite clasificarse. Por el contrario, si ese mismo material se calienta y se manipula por encima de su punto de inflamación, el área debe clasificarse.
Cada gas o vapor químico utilizado en la industria se clasifica en un grupo de gases.
| Grupo | Gases representativos |
| I | Toda la minería subterránea de carbón, grisú (metano) |
| IIA | Metano industrial, propano, gasolina y la mayoría de los gases industriales |
| IIB | Etileno, gas de coquería y otros gases industriales |
| IIC | Hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono |
El grupo IIC es el más severo. Los riesgos de este grupo pueden encenderse con mucha facilidad. Los equipos marcados como aptos para el grupo IIC también son aptos para IIB e IIA. Los equipos marcados como aptos para IIB también son aptos para IIA, pero NO para IIC. Si un equipo está marcado, por ejemplo, Ex d IIC, entonces es apto para todos los subgrupos IIA, IIB e IIC.
| Grupo | Tipo |
| III A | Fibras combustibles |
| III B | Polvo combustible pero no conductor (el tamaño de partícula del grano de polvo es de 500 micrómetros o menos, puede permanecer suspendido en el aire y puede depositarse por su propio peso) |
| III C | Polvo combustible y conductor (el tamaño de partícula del grano de polvo es de 500 micrómetros o menos, puede permanecer suspendido en el aire y puede depositarse por su propio peso) |
Debe elaborarse una lista de todos los gases/vapores químicos y polvos presentes en la refinería/complejo químico e incluirse en el plano del emplazamiento de las áreas clasificadas. Los grupos anteriores también indican cuánta energía se requiere para encender el gas mediante chispa: el grupo IIA requiere la mayor energía y el IIC la menor.
Fuentes eficaces de ignición
Es un término definido en la Directiva ATEX como un suceso que, en combinación con suficiente oxígeno y combustible en forma de gas, niebla, vapor o polvo, puede causar una explosión. Las fuentes eficaces de ignición son:
- Rayos
- Llamas abiertas
- Chispas por impacto o fricción generadas mecánicamente
- Chispas eléctricas
- Temperaturas superficiales muy elevadas
- Descarga electrostática y compresión adiabática, etc.
Nivel de protección del equipo
En los últimos años, el Nivel de Protección del Equipo (EPL) se especifica para varios tipos de protección. El nivel de protección requerido está vinculado al uso previsto en las zonas descritas a continuación:
| Grupo | Riesgo Ex | Zona | EPL | Tipo mínimo |
| I (minas) | energizado | Ma | ||
| I (minas) | desenergizado en presencia de atmósfera Ex | Mb | ||
| II (gas) | atmósfera explosiva > 1000 h/año | 0 | Ga | ia, ma |
| II (gas) | atmósfera explosiva entre 10 y 1000 h/año | 1 | Gb | ib, mb, px, py, e, o, q, s |
| II (gas) | atmósfera explosiva entre 1 y 10 h/año | 2 | Gc | n, ic, pz |
| III (polvo) | superficie explosiva > 1000 h/año | 20 | Da | ia |
| III (polvo) | superficie explosiva entre 10 y 1000 h/año | 21 | Db | ib |
| III (polvo) | superficie explosiva entre 1 y 10 h/año | 22 | Dc | ic |
Clasificación de temperatura
Otra consideración importante es la clasificación del equipo eléctrico. La temperatura superficial o la de cualquier parte del equipo eléctrico que pueda estar expuesta a la atmósfera peligrosa debe ensayarse para garantizar que no supere el 80 % de la temperatura de autoignición del gas o vapor específico en el área donde se pretende utilizar el equipo.
La clasificación de temperatura en la etiqueta del equipo eléctrico será una de las siguientes (en grados Celsius):
| EE. UU. °C | Internacional (IEC) °C | Alemania °C Continuo – Corto tiempo | |
| T1-450 | T3A-180 | T1-450 | G1: 360-400 |
| T2-300 | T3B-165 | T2-300 | G2: 240-270 |
| T2A-280 | T3C-160 | T3-200 | G3: 160-180 |
| T2B-260 | T4-135 | T4-135 | G4: 110-125 |
| T2C-230 | T4A-120 | T5-100 | G5: 80-90 |
| T2D-215 | T5-100 | T6-85 | |
| T3-200 | T6-85 | ||
La tabla anterior nos indica que la temperatura superficial de un equipo eléctrico con una clasificación de temperatura T3 no superará los 200 °C.
Temperaturas de autoignición
La temperatura de autoignición de un líquido, gas o vapor es la temperatura a la que la sustancia se enciende sin ninguna fuente de calor externa. El valor exacto de la temperatura determinado depende de las condiciones y del equipo de ensayo en laboratorio. Estas temperaturas para sustancias comunes son:-
| Gas | Temperatura |
| Metano | 580°C |
| Hidrógeno | 560°C |
| Propano | 494°C |
| Etileno | 425°C |
| Acetileno | 305°C |
| Nafta | 290°C |
| Disulfuro de carbono | 102°C |
La superficie de una tubería de vapor de alta presión puede estar por encima de la temperatura de autoignición de algunas mezclas de combustible/aire.
Temperaturas de autoignición (polvo)
La temperatura de autoignición de un polvo suele ser superior a la de los vapores y gases. Algunos ejemplos de materiales comunes son:
| Sustancia | Temperatura |
| Azúcar | 460°C |
| Madera | 340°C |
| Harina | 340°C |
| Polvo de grano | 300°C |
| Té | 300°C |
Tipo de protección
Para garantizar la seguridad en una situación determinada, los equipos se clasifican en categorías de nivel de protección según el método de fabricación y su idoneidad para diferentes situaciones. La categoría 1 es el nivel de seguridad más alto y la categoría 3 el más bajo. Aunque existen muchos tipos de protección, a continuación se detallan algunos:
| Código Ex | Descripción | Norma | Ubicación | Uso | |
| Antideflagrante | d | La construcción del equipo es tal que puede soportar una explosión interna y aliviar la presión externa mediante holguras de llama (flamegap) como el laberinto creado por uniones roscadas o bridas mecanizadas. Los gases (calientes) que escapan deben enfriarse lo suficiente a lo largo de la trayectoria de escape para que, cuando lleguen al exterior de la envolvente, no sean una fuente de ignición del entorno exterior potencialmente inflamable. El equipo tiene holguras antideflagrantes (máx. 0,006″ (150 um) propano/etileno, 0,004″ (100 um) acetileno/hidrógeno). | IEC/EN 60079-1 | Zona 1 si el grupo de gas y la clase de temperatura son correctos | Motores, iluminación, cajas de conexiones, electrónica |
| Seguridad aumentada | e | El equipo es muy robusto y los componentes se fabrican con alta calidad. | IEC/EN 60079-7 | Zona 2 o Zona 1 | Motores, iluminación, cajas de conexiones |
| Relleno de aceite | o | Los componentes del equipo están completamente sumergidos en aceite. | IEC/EN 60079-6 | Zona 2 o Zona 1 | Aparamenta |
| Relleno de arena/polvo/cuarzo | q | Los componentes del equipo están completamente cubiertos con una capa de arena, polvo o cuarzo. | IEC/EN 60079-5 | Zona 2 o Zona 1 | Electrónica, teléfonos, reactancias |
| Encapsulado | m | Los componentes del equipo suelen estar encapsulados en un material tipo resina. | IEC/EN 60079-18 | Zona 1 (Ex mb) o Zona 0 (Ex ma) | Electrónica (sin calor) |
| Presurizado/purgado | p | El equipo se presuriza a una presión positiva respecto a la atmósfera circundante con aire o un gas inerte, de modo que la atmósfera inflamable circundante no pueda entrar en contacto con partes energizadas del aparato. La sobrepresión se supervisa, se mantiene y se controla. | IEC/EN 60079-2 | Zona 1 (px o py) o Zona 2 (pz) | Analizadores, motores, cajas de control, ordenadores |
| Seguridad intrínseca | i | Cualquier arco o chispa en este equipo tiene energía (calor) insuficiente para encender un vapor. El equipo puede instalarse en CUALQUIER envolvente siempre que sea IP54. Puede utilizarse una “barrera Zener” o una unidad “opto isol” o “galvánica” para ayudar con la certificación. Una norma especial para instrumentación es IEC/EN 60079-27, que describe los requisitos del concepto Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) (zona 0, 1 o 2). | IEC/EN 60079-25 IEC/EN 60079-11 IEC/EN 60079-27 | “ia”: Zona 0 y “ib”: Zona 1 “ic”: Zona 2 | Instrumentación, medición, control |
| No incendiario | n | El equipo es no incendiario o no produce chispas. Una norma especial para instrumentación es IEC/EN 60079-27, que describe los requisitos del concepto Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) (zona 2) | IEC/EN 60079-15 IEC/EN 60079-27 | Zona 2 | Motores, iluminación, cajas de conexiones, equipos electrónicos |
| Protección especial | s | Este método, al ser por definición especial, no tiene reglas específicas. En la práctica, es cualquier método que pueda demostrarse que ofrece el grado de seguridad requerido en uso. Muchos equipos antiguos con protección Ex s se diseñaron con encapsulado y esto se ha incorporado ahora en IEC 60079-18 [Ex m]. Ex s es un código referenciado en IEC 60079-0. El uso de EPL y de la categoría ATEX directamente es una alternativa al marcado “s”. La norma IEC EN 60079-33 se ha hecho pública y se espera que entre en vigor pronto, de modo que la certificación Ex normal también será posible para Ex s. | IEC/EN 60079-33 | Zona según corresponda | Según indique su certificación |
Los tipos de protección se subdividen en varias subclases, vinculadas al EPL: ma y mb, px, py y pz, ia, ib e ic. Las subdivisiones “a” tienen los requisitos de seguridad más estrictos, teniendo en cuenta simultáneamente más de un fallo de componente independiente.
Protección múltiple
Muchos equipos con clasificación EEx emplean más de un método de protección en diferentes componentes del aparato. En ese caso, se etiquetan con cada uno de los métodos individuales. Por ejemplo, una base de enchufe etiquetada EEx “de” podría tener una carcasa fabricada según EEx “e” e interruptores fabricados según EEx “d”.
¿Necesita ayuda para seleccionar la señal de advertencia adecuada?
Si no está seguro de qué señal de advertencia es la adecuada para su entorno, póngase en contacto con el equipo de Moflash para obtener ayuda con la selección del producto.