Electricidad estática: La puesta a tierra no es suficiente María

Electricidad estática: La puesta a tierra no es suficiente
María Cabrelles, Murcia, 27-septiembre-2012
íNDICE
1.
Introducción.
2.
Generación y acumulación de cargas.
3.
Mecanismos de descarga.
g
4.
Prevención de la electricidad estática.
5.
Resumen.
¿
¿POR QUÉ DEBERÍAMOS CONTROLAR LA
ELECTRICIDAD ESTÁTICA?
Á
Riesgo de lesión o muerte:
operarios
público
Requisitos legales
ATEX hace referencia
explícita a la electrostática
Consecuencias por la parada de la
actividad industrial
Pé did de
Pérdidas
d producto
d t o calidad
lid d
ELECTRICIDAD ESTÁTICA
-Se genera en cualquier lugar en el
que haya movimiento
- Es una fuente de ignición
g
a
menudo intrínseca al proceso que
se quiere desarrollar
GUÍAS PUBLICADAS
CENELEC Technical Report CLC/TR 50404:2003
“Electrostatics - Code of practice for the avoidance of
hazards due a static electricity
electricity”.
NFPA 77:2007 “Recommended practice on static
electricity.”
IEC 60079
60079-32-1
32 1 (BORRADOR) Electrostatic hazards
guidance
IEC 60070-32-2 (BORRADOR) Electrostatic hazards
tests
FUENTES DE IGNICIÓN - EXPLOSIONES DE POLVO
A = fricción/calentamiento mecánico
B = fuego latente (combustión sin llama)
C = descargas electrostáticas
35
D = fuego, llamas
30
E = autocalentamiento
25
F = superficies
fi i calientes
li t
G = trabajos en caliente (soldadura)
H = equipos
q p eléctricos
%
20
15
10
I = desconocida, no determinada
5
J = otros
0
Informe BIA 11/97: 600 accidentes
A B C D E F G H I J
GENERACIÓN Y ACUMULACIÓN DE CARGAS
Atmósferas
inflamables
Generación de
cargas
Acumulación de
cargas
GENERACIÓN DE CARGAS
•
Los procesos generadores de carga más
comunes son por contacto
•
Al menos uno de los materiales debe ser
no-conductor (aislante)
•
Otros procesos
– reparto de cargas
– Carga por inducción
((solo p
para conductores))
ACUMULACIÓN DE CARGAS
La carga se acumula
L
l sii lla generación
ió
excede a la relajación
- partes metálicas de la planta
aisladas
- Personal aislado
- Materiales no conductores
- Líquidos a granel
- Polvos a granel
- Nubes de niebla o polvo
•
Conductores
•
Aislantes
MECANISMOS DE DESCARGA
Atmósfera
inflamable
Generación de
cargas
Acumulación
de cargas
Mecanismo de descarga
MECANISMOS DE DESCARGA
Descargas electrostáticas habituales en el entorno industrial:
Chispas
Abanico
Abanico propagante
Cono
También de tipo exterior
Rayos
La energía efectiva / disponible depende
del tipo de descarga
DESCARGA EN CHISPA
Oi
Origen
Conductor aislado cargado
Energía
En la práctica, hasta unos pocos 100
mJ
Capacidad incendiaria
gases, vapores, polvos y nieblas
Siempre que E > EMI
DESCARGA EN CHISPA – EJEMPLOS
Descarga entre tierra y, por ejemplo:
A. Contenedor de metal y carro
aislado (carro con ruedas de
nylon)
B. Persona aislada
(calzado o suelo aislante)
C Sección aislada de una tubería
C.
(juntas (y tornillos!) o conexiones
aislantes)
D. Líquido conductor aislado
(en contenedor de plástico
aislante))
DESCARGA EN CHISPA - PREVENCIÓN
Poner a tierra y conectar equipotencialmente todos los elementos
conductores:
Estructuras metálicas
Tuberías
Equipos móviles
Bidones
P
Personas
(A ttravés
é d
dell calzado
l d disipativo
di i ti 105  < resistencia
i t
i < 108 Ω
y el suelo de baja resistencia (<108 Ω))
DESCARGAS EN ABANICO (BRUSH DISCHARGES)
Origen
Material aislante
Energía
Hasta 4 mJ
Potencial incendiario
Gases, vapores,
Y algunos polvos sensibles?
1. Briitton, L. G : 1999 - Avoiding static ignition hazards in chemical operations AIChemE
DESCARGA EN ABANICO – EJEMPLOS
Causadas por, por ejemplo:
Sacos de plástico aislante son la fuente
más común
Los contenedores a granel intermedios
flexibles
e b es (FIBC)
(
C) aislantes
a s a tes y ca
cargados
gados
también son un riesgo
La superficie del líquido de líquidos
aislantes cargados
Desde nubes de polvo cargadas
DESCARGA EN ABANICO - PREVENCIÓN
•
Sustituir por Materiales sólidos disipativos (entre 104 y 109 ohms·m)
•
•
Estos materiales tienen que estar puestos a tierra!!
Si se utilizan materiales no conductores, se debe tener en cuenta que la
superficie sea inferior a (cm2):
IIA
IIB
IIC
Zona 0
50
25
4
Zona 1
100
100
20
Zona 2
Sin restricciones
DESCARGA EN ABANICO - PREVENCIÓN
BIG BAGS
•
Se cargan durante el llenado,
llenado y especialmente
durante el vaciado (rápido)
•
Tipos:
-
A (PP aislante) No usar en zonas
clasificadas
-
B (PP aislante,
aislante tensión ruptura <4kV)
4kV) Válido
sólo para sustancias pulverulentas, NO
pueden conectarse a tierra.
-
C (Con fibras conductoras o totalmente
conductor) Deben conectarse a tierra
cuando se utilicen
-
D  No requieren conexión a tierra.
SELECCIÓN DE BIG BAGS
ATMÓSFERA CIRCUNDANTE
Nonexplosiva
Explosiva
polvo
Explosiva
Gas/vapor
No explosive
A
B
C
EMI > 3 mJ
B
B
C
C or D
C or D
C or D
B
B
C or D
C or D
C or D
C or D
Polvo a granel < 0.1
mm
EMI 1 mJ < 3 mJ
EMI > 3 mJ
Resistividad < 1011 m
EMI 1 mJ < 3 mJ
Resistividad < 1011m
DESCARGAS EN ABANICO PROPAGANTE
(PROPAGATING BRUSH)
Origen
Situaciones que generen mucha carga en materiales de alta resistividad
Elemento aislante con elemento metálico puesto a tierra en su
proximidad
Energía
No ha sido establecida
> 1 Julio (1000 mJ)
p
incendiaria
Capacidad
vapores
gases
polvos
Nieblas
DESCARGA EN ABANICO PROPAGANTE – EJEMPLOS
Causadas p
por,, p
por ejemplo:
j p
Transporte neumático a través de conducto
metálico revestido
Ciclón con revestimiento interno
Contenedor a granel aislante sobre conducto
de descarga puesto a tierra
Cintas transportadoras a alta velocidad
Tubos flexibles reforzados con espiral de
alambre
Reactores con revestimiento de vidrio
DESCARGA EN ABANICO PROPAGANTE
PROPAGANTE- PREVENCIÓN
Evitar situaciones en las que se generen altas cargas en
materiales de alta resistividad:
Asegurar que no hay revestimientos aislantes en los procesos
altamente generadores de carga (transporte neumático,
micronizado…)
Evitar
E
it tubos
t b flexibles
fl ibl aislantes
i l t con espiral
i ld
de alambre
l b en procesos
altemente generadores de carga.
Nota: En algunas situaciones es suficiente con que el revestimiento tenga un
espesor superior a 10 mm.
DESCARGAS EN CONO
Origen
Polvo aislante a granel muy cargado
(resistividad >1010 Ωm)
Energía
hasta ~10 mJ para polvo fino
energías superiores para materiales
granulados (>100 mJ)
Capacidad incendiaria
vapores
gases
Polvos sensibles
DESCARGA EN CONO - PREVENCIÓN
Sustituir el transporte neumático por otros tipos de transporte.
Reducir el tamaño de los elementos de almacenamiento.
Desempolvar los productos granulados para evitar la parte fina.
MANEJO DE LÍQUIDOS (1)
Cuando se estén evaluando líquidos, identificar los de baja conductividad:
LÍQUIDOS DE ALTA CONDUCTIVIDAD:
pS m-1
Conductividad > 1000 p
LÍQUIDOS DE MEDIA CONDUCTIVIDAD :
Conductividad 50 pS m-1 - 1000 pS m-1
LÍQUIDOS DE BAJA CONDUCTIVIDAD :
Conductividad < 50 pS m-1
La carga peligrosa normalmente se asocia con líquidos de baja
conductividad < 50 p
pS m-1 p
por ejemplo,
j p , tolueno,, heptano,
p
, etc.
MANEJO DE LÍQUIDOS (2)
Asegurar la puesta a tierra de las
tuberías
Limitar la velocidad del fluido
Limitar las proyecciones durante los
llenados
Limitar las operaciones de agitación
A
Aumento
t de
d la
l conductividad
d ti id d por
medio de agentes antiestáticos.
MANEJO DE PRODUCTOS PULVERULENTOS (1)
Muchas sustancias en polvo son
aislantes y se cargan mediante el
movimiento
El polvo traslada su carga a los
contenedores, silos, tolvas,
La carga puede ser retenida
durante largos períodos de tiempo
sobre materiales aislantes
Pueden darse descargas de cono o
abanico con polvos aislantes si los
niveles de carga son altos
altos.
Pueden generar descargas en
abanico.
MANEJO DE PRODUCTOS PULVERULENTOS (2)
Asegurar la puesta a tierra de las
partes conductoras
p
Limitar la velocidad del transporte
Limitar las proyecciones durante
los llenados
Limitar las operaciones de
agitación
MANEJO DE PRODUCTOS PULVERULENTOS (3)
¿Dispone de los datos necesarios de las sustancias pulverulentas que
emplea para poder realizar una evaluación electrostática? Por ejemplo:
EMI (capacitiva),
( p
),
resistividad (ρ),
Tiempo de relajación de la carga (Τ)
Tamaño de partículas
Tened en cuenta las atmósferas explosivas híbridas
híbridas.
RESUMEN
10000
Energía
a (mJ)
1000
100
10
1
Ab i
Abanico
Chi
Chispa
Abanico
Ab
i
Propagante
C
Cono
Resumen
Utilizar medidas de control sistemáticas:
Basadas en datos adecuados de las sustancias
Poner a tierra los elementos conductores fijos y móviles de la planta y
comprobarla
b l
Asegurar la puesta a tierra de todo el personal en zonas clasificadas (calzado,
suelo, guantes, ropa, orden y limpieza, etc.)
Controlar el uso de plásticos aislantes en las zonas clasificadas por gases y
vapores
Controlar las velocidades de bombeo en líquidos y tratar con cuidado extremo los
líquidos aislantes
Controlar cuidadosamente la adición de sustancias en polvo
Utili
Utilizar
los
l Big
Bi Bags
B
con precaución
ió
Dar al personal una formación adecuada
Gracias por su atención!