SEGURIDAD INTRÍNSECA

ATEX (Atmósfera - Explosiva)

Directiva 2014/34/UE (ATEX 114)

Articula las disposiciones legales a tomar por los estados miembros para los aparatos y sistemas de protección diseñados para su uso en áreas potencialmente explosivas.
Nuevo: ATEX 114 (antiguo: ATEX 95).

Directiva 1999/92/CE /ATEX 153)

Requerimientos mínimos para la mejora de la salud y la seguridad del trabajador en peligro ante atmósferas explosivas.
Nuevo: ATEX 153 (antiguo: ATEX 137).

Ejemplos de denominación.

• Uso en atmósferas gaseosas: II G EEX ia IIC T4.
• Uso en atmósferas de polvo: II 2 D T90ºC IP64.
• Uso para aplicaciones de minería: I M2 EEx ia I.

Grupo de aparatos

• I Minería.
• II Todas las demás áreas explosivas.

Categoría

• 1 Zonas: 0/20.
• 2 Zonas: 1/21.
• 3 Zonas: 2/22.
• M1 Minería (en caso de grisu es posible seguir trabajando.)
• M2 Minería (en caso de grisu debe apagarse).

Atmósfera

• G. Gas.
• D. Polvo.

Tipos de protección frente a la ignición

• o. Inmersión en aceite.
• p. Presurización.
• q. Relleno de polvo.
• d. Carcasa resistente a la presión.
• e. Aumento de seguridad.
• ia. Seguridad intrínseca (requerida para la Zona 0*). *Depende de la categoría del aparato.
• ib. Seguridad intrínseca (adecuada para la Zona 1 (+2).
• m. Encapsulado.
• s. Protección especial.
• n. Funcionamiento normal bajo condiciones normales
  (solo para la Zona 2).
• nA. Antichispa.
• nC. Contactos protegidos.
• nR. Carcasa resistente al vapor.
• nL. Energía limitada.
• nP. Simplificada.

Grupo de explosión

Dato facilitado para los aparatos usados en las áreas definidas como potencialmente explosivas por gas.

• I. Metano (minería).
• IIA. Propano.
• IIB. Etileno.
• IIC. Grupo más peligroso (p. ej. hidrógeno).

Clases de temperatura

Máxima temperatura de una superficie en la que el gas puede penetrar en el caso de fallo del aparato. No debería usarse en las zonas Ex de polvo.

• T1. 450 °C
• T2. 300 °C
• T3. 200 °C
• T4. 135 °C
• T5. 100 °C
• T6. 85 °C

Máxima temperatura superficial

Dato facilitado para los aparatos usados en las áreas definidas como potencialmente explosivas por polvo - raramente también utilizado en las gaseosas.

Evaluación por el usuario:

• temperatura limite 1 = 2/3 de la temperatura mínima de ignición del polvo presente.
• Temperatura limite 2 = mínima temperatura de quemado del polvo presente menos 75 K (grados Kelvin) (se aplica para capas de polvo de espesores de hasta 5 mm).

El valor más pequeño de los límites de temperatura debe estar por encima de la máxima temperatura superficial indicada para el aparato.

Código IP

Dato facilitado solo para aparatos usados en las áreas definidas como potencialmente explosivas por polvo.

Figura 1 Protección contra el contacto y cuerpos extraños.

• 5. Protección contra depósitos de polvo.
• 6. Protección contra penetración de polvo.

Figura 2 Protección contra el agua.

Protección contra:

• 0. (No protección).
• 1. Goteo vertical de agua.
• 2. Goteo de agua sobre aparato en funcionamiento inclinado 15°.
• 3. Agua pulverizada.
• 4. Agua pulverizada.
• 5. Chorro de agua.
• 6. Fuerte chorro de agua.
• 7. Inmersión temporal.
• 8. Inmersión continua.

Los principales principios para una segura e íntegra protección frente a la explosión son los siguientes:

1. Tomar medidas para evitar las atmósferas EX siempre que sea posible.
2. Tomar medidas que prevengan la ignición de atmósferas EX.
3. Tomar medidas que limiten los efectos de la explosión hasta un grado seguro.

Esto se diferencia de:

1. protección primaria frente a la explosión.
   Tomar precauciones para prevenir o restringir la formación de atmósferas EX explosivas.
2. Protección secundaria frente a la explosión.
   Este abarca el segundo grupo de medidas, las cuales tienen la intención de prevenir la ignición de una atmósfera capaz de explotar.

• La indicación de la clase de temperatura puede garantizarse solo si se respeta la temperatura ambiente especificada para el aparato en uso (mirar datos técnicos o chapa de características). Su estricto cumplimiento es un requisito obligatorio.
• Una vez que la máxima temperatura superficial de cualquier aparato alcance la temperatura de ignición de la atmósfera EX circundante, puede ocurrir una explosión.
• Debido a esto, todo equipo o material clasificado dentro del Grupo II se divide en clases de temperatura. Para tener en cuenta la posibilidad de atmósferas EX potenciales, la temperatura de ignición más baja debe ser mayor que la máxima temperatura superficial.

Las explosiones dependen de muchos parámetros:

Solo para condiciones atmosféricas y sustancias puras se muestran valores y datos suficientemente comparativos. Una explosión puede ocurrir solamente donde una sustancia inflamable en forma de gases, vapores, humos o polvo se encuentra con suficiente oxígeno para alimentar la combustión y allí es donde se localiza la fuente de ignición.

Ejemplo:

• Hidrógeno: entre 4,0 y 77,0 % en aire.
• Propano: entre 1,7 y 10,6 % en aire.
• Amoniaco: entre 15,4 y 33,6 % en aire.
• Metano: entre 4,4 y 16,5 % en aire.

Principios fundamentales

El fabricante de aparatos en uso en áreas definidas como potencialmente explosivas por causas del polvo debe indicar la máxima temperatura superficial de todos los aparatos en los que el polvo pueda penetrar (usualmente expresado en °C, la indicación de la clase de temperatura debería evitarse aquí). Esta temperatura es parte de la denominación EX.

Ejemplos de denominación: II 2 D T90 °C IP64

• II 2 D T90 °C IP64
• Si el tipo de protección frente a la ignición está basado en la carcasa, el ratio de protección de la carcasa debería también estar indicado por un código IP o II 2 D EX iaD 21 T96°C.
• Este aparato ya ha sido aprobado de acuerdo al nuevo estándar legal IEC “Seguridad Intrínseca del Polvo” –“iaD”. Este estándar legal especifica que la denominación también contenga la zona correspondiente, en este caso 21.

Protección frente a la explosión de polvo – temperatura

Los parámetros de combustión y explosión para el polvo dependen de su condición. Los parámetros que afectan al comportamiento de la combustión y la explosión incluyen el tamaño y forma de las partículas, el contenido de agua, la pureza y donde sea aplicable o el contenido de disolventes inflamables. La distribución del tamaño de las partículas y el valor medio (valor promedio de los tamaño de partícula) debería también ser conocido.
De acuerdo con la directiva 1999/92/EG (ATEX 137, reemplazando a: ATEX 118a), el operario del sistema / empleado está obligado a hacer una evaluación sobre el peligro y debe por tanto saber la mínima temperatura de quemado del polvo.

• Existen simples cálculos para determinar las dos temperaturas, y son los siguientes:

1. Temperatura límite 1 = 2/3 de la temperatura mínima de ignición.
2. Temperatura límite 2 = temperatura mínima de ignición* menos 75K.

Estas 2 temperaturas límite deben ser examinadas para confirmar cuál de ellas garantiza la mayor seguridad.

Ejemplo 1

Temperatura mínima de ignición = + 330 °C. Temperatura mínima de quemado = + 300 °C.

1. Temperatura límite 1 = 2/3 x + 330 °C = + 220 °C.
2. Temperatura límite 2 = + 30 0 °C – 75 K = + 225 °C.

Mayor seguridad: temperatura límite (1) = + 220 °C.
Aquí debe usarse un aparato con una temperatura superficial máxima en caso de fallo < = + 220 °C.
Según lo indicado, la denominación del aparato incluye el valor correspondiente.

Ejemplo 2

Temperatura mínima de ignición = + 186 °C. Temperatura mínima de quemado = + 180 °C.

1. Temperatura límite 1 = 2/3 x + 186 °C = + 124 °C.
2. Temperatura límite 2 = + 180°C – 75 K = + 105 °C.
3. Mayor seguridad: temperatura límite (2) = + 105 °C.

Aquí debe usarse un aparato con una temperatura superficial máxima en caso de fallo < = + 105 °C.

* El valor para la temperatura de quemado se aplica con capas de polvo de espesores de 5 mm. La temperatura de seguridad debe incrementarse para mayores espesores de capa.

Caso especial: aparatos de Categoría 3

• A diferencia de los aparatos de Categoría 1 y 2, para los aparatos de Categoría 3 (de uso solamente en las Zonas 2 y 22 respectivamente) no deben tenerse en cuenta los peligros potenciales en caso de fallo (cortocircuitos, conexiones rotas, etc.). El aparato se evalúa solamente respecto a los peligros durante un funcionamiento normal. Es relativamente poco probable que el aparato falle al mismo tiempo que se presenta una breve atmósfera explosiva. Por lo tanto, no se requiere ningún Certificado de Test de Aprobación del Tipo EC para los aparatos de Categoría 3. El fabricante puede confirmar que el aparato en uso cumple con el pertinente estándar. Sin embargo, los aparatos de Categoría 3 están todavía siendo probados por un centro de certificación y EGA Master, S.A. está por ello concediendo declaraciones de conformidad. Naturalmente, los aparatos de Categoría 2 también ofrecen una significativa seguridad en las Zonas 2 y 22 respectivamente.
• Las explosiones por polvo (aunque su existencia sea de naturaleza menor) ocurren relativamente con mucha frecuencia.
• Un folleto informativo de la Organización Gubernamental de la Salud de la República Federal de Alemania afirma que "De acuerdo a la documentación publicada por las aseguradoras, se establece que ocurre por media una explosión por polvo al día en la República Federal de Alemania, de las cuales una cuarta parte es causada por polvos de alimentación". Las explosiones por polvo son un problema global. En EE.UU., entre 1980 y 1990, por ejemplo, se registraron alrededor de 200 explosiones por polvo serias con polvos de alimentación, siendo causa de 54 muertes, 256 heridos y daños a la propiedad de más de 165 millones de dólares.

FUENTES DE IGNICIÓN DE APARATOS ELÉCTRICOS

1. 9 % electricidad estática.
2. 9 % fuente incandescente.
3. 11,5 % indefinido.
4. 3,5 % equipamiento eléctrico.
5. 2,5 % otros.
6. 30 % chispas mecánicas.
7. 5 % soldadura.
8. 6 % auto ignición.
9. 6,5 % superficie caliente.
10. 8 % fuego.
11. 9 % fricción.

EXPLOSIONES DE POLVO POR TIPO DE POLVO

1. 34 % madera.
2. 6 % otros.
3. 2 % papel.
4. 10 % metal.
5. 10 % carbón.
6. 14 % plástico.
7. 24 % maíz.

• Las fuentes de ignición de aparatos eléctricos representan solamente una pequeña proporción de las causas de ignición por polvo existentes, debido principalmente a las medidas de seguridad establecidas para la construcción de plantas eléctricas en zonas potencialmente explosivas.
• La introducción de la regulación en plantas eléctricas en áreas potencialmente explosivas ( ElexV" [1.4]) en 1980 especificó un tipo de certificado para los instrumentos eléctricos usados en la zona 10 (desde 01.07.2003 en las zonas 20 y 21).
• Los instrumentos "protegidos contra explosiones por polvo" cuya temperatura superficial permanece por debajo del límite aceptable para una capa de polvo estandarizada de 5 mm pueden, aun cuando exista un certificado oficial, convertirse en fuente de peligro si, contrariamente a las condiciones, se cubren completamente por una capa espesa de polvo.

Tipo de ignición "n"

• La protección contra ignición “n” se puede aplicar únicamente en aparatos de la categoría 3, empleados en áreas clasificadas como potencialmente explosivas por gases. Como aquí no se considera la operación normal y no se contemplan fallos de equipo, se dan pocas diferencias en la designación del tipo de protección.

NA: equipo eléctrico antichispa (máquinas rotativas, fusibles, lámparas, indicadores y equipamiento de baja energía).

NC: equipos con generación de chispa o altas temperaturas superficiales en condiciones operativas.

NR: carcasa a prueba de vapores.

NL: equipamientos y circuitos de baja energía.

NP: carcasa contra sobrepresiones.

Forma de la protección contra ignición		Descripción esquemática	Principio básico	Standard
General			Precauciones generales de diseño y comprobación del material eléctrico diseñado para zonas Ex.	EN 50014
Seguridad incrementada	e		Sólo se aplica a equipos o componentes que normalmente no generan arcos o chispas, no consiguen altas temperaturas y los voltajes principales no superan 1 kV.	EN 50 019 IEC 60 079-7 FM 3600 UL 2279
Carcasa a prueba de presión	d		En caso de ignición dentro de la carcasa, la explosión es contenida en el interior.	EN 50 018 IEC 60 079-1 FM 3620 UL 2279
Presurización	p		La fuente de ignición esta sellada por un gas protector de ignición bajo presión. La atmósfera medioambiental no puede introducirse en el gas protector de ignición.	EN 50016 IEC 60 079-2 FM 3620 NFPA 496
Seguridad intrínseca	i		Se evitan arcos, chispas y altas temperaturas a través de la restricción en la energía del circuito.	EN 50 020 IEC 60 079-11 FM 3610 UL 2279
Inmersión en aceite	o		El equipo o parte de él es sumergido en aceite, el cual los separa del ambiente.	EN 50 015 IEC 60 079-6 FM 3600 UL 2279
Relleno de polvo	q		La fuente de ignición esta encapsulada en arena de grano fino, lo que evita que el ambiente EX no pueda ser prendido por un arco.	EN 50 017 IEC 60 079-18 FM 3600
Encapsulación	m		Encapsulando la fuente de ignición en un material lechoso, no puede prender la atmósfera Ex.	EN 50 028 IEC 60 079-18 FM 3600 UL 2279
No incendiara	n	Zona 2. En esta forma de protección contra la ignición se combinan varios métodos de protección contra la ignición.	Aplicación ligeramente simplificada de otras formas de protección contra la ignición de la zona 2 - “n” simboliza “no incendiaria”.	EN 50 021 IEC 60 079-15

Grado de protección IP

1. Letras de identificación.
2. Protección contra la penetración de polvo u objetos extraños (1ª letra de identificación) *.
3. Protección contra penetración de agua (2ª letra de identificación) *.
4. Letra adicional.
5. Letra suplementaria.

(*) Si el grado de protección no debiera ser especificado, entonces los caracteres se reemplazan por una X. P. ej. IP X4.

1ª letra ident	Grado de protección	Símbolo
0	Sin protección.
1	Protección contra penetración de partículas extrañas de gran tamaño, 0>50 mm. Sin protección contra acceso intencionado.
2	Protección contra penetración de partículas extrañas de pequeño tamaño 0>12,5 mm, exclusión de dedos u objetos similares.
3	Protección contra penetración de partículas extrañas de pequeño tamaño, 0>2,5 mm, exclusión de herramientas, cables u objetos similares.
4	Protección contra partículas granulares, 0>1mm, exclusión of herramientas, cables u objetos similares.
5	Protección contra deposiciones de polvo (protección contra polvo), exclusión completa de accesso.
6	Protección total contra deposiciones de polvo (protección contra polvo), exclusión completa de acceso.

1ª letra ident	Grado de protección	Símbolo
0	Sin protección.
1	Protección contra caída de agua cayendo de forma vertical.
2	Protección contra caída de agua en ángulo, inclinado a 15° de la posición normal de operación.
3	Protección contra spray de agua, hasta 60° de la vertical.
4	Protección contra salpicaduras de agua desde cualquier dirección.
5	Protección contra chorro de agua desde cualquier dirección.
6	Protección contra mar ajetreado o fuerte chorro de agua (Protección contra inundaciones).
7	Protección contra inmersión en agua a cierta presión durante cierto tiempo.
8	Proteccion contra inmersión en agua continua.

(*) Si el grado de protección no debiera ser especificado, entonces los caracteres se reemplazan por una X. P. ej. IP X4.

La seguridad es nuestra primera prioridad.
En todos los lugares donde se produzcan, procesen, transporten o almacenen substancias inflamables, la seguridad es extremadamente importante, especialmente en las industrias químicas y petroquímicas, en la producción de petróleo y gas natural y en la minería.

Con el objetivo de proveer el mayor nivel de seguridad, la mayoría de las legislaciones estatales han desarrollado leyes y regulaciones al respecto. En un entorno cada vez más globalizado, se han dado pasos importantes en la estandarización y puesta en común de las guías a seguir en la protección contra explosiones. Es la Unión Europea la que abandera este camino. La directiva 94/9/EG supuso el comienzo hacia la unificación. Desde el 1 de julio de 2003, todos los aparatos deben estar aprobados según esta directiva.

Significado de la clasificación por zona

• Zona 0/20: peligro presente en todo momento, por largos periodos de tiempo o frecuentemente.
• Zona 1/21: peligro presente ocasionalmente.
• Zona 2/22: peligro presente de forma poco frecuente o por corto espacio de tiempo.

1. Área segura.
2. Zona 2.
3. Zona 1.
4. Zona 0.