principios basicos de proteccion contra exposiones (1)

Standards

Certification

Education & Training

Publishing

Conferences & Exhibits

TERCER FORO DE SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

ISA EXPO CONTROL 2007

Principios Basicos de Proteccion Contra Explosiones


Plantas Quimicas


Refineria


Plataformas Petroleras


Barcos Petroleros


Hornos


Industria Maderera


Ingenios Azucareros


Industria Farmaceutica


Industria Alimenticia


Definicin de Explosin

Por explosin se entiende la reaccin exotrmica de una atmsfera explosiva cuya consecuencia inmediata es la generacin de una elevada presin y fuego, provocando destruccin.


OXIGENO

COMBUSTIBLEIGN

ICIN

Evitar la combinacin de estos tres elementos: Combustible Comburente Fuente de Ignicion

Principio de explosin


Plataforma Petrolera Piper Alpha 1988


Planta de polietileno en Pasadena (1998 Texas)


Planta de Polietileno en Pasadena (1998 Texas)


Explosin de Ntrato de Amonio Toulouse ( 2001)


Silos de granos en Blaye, France (1998)


Explosin en Industra Maderera


Empresa con manejo de Polvos Explosivos


Despues de la explocin


Explosin de un Tanque

Standards

Certification


Publishing




Regulaciones de Seguridad


Regulaciones de Seguridad

Gases, Vapores y Nubes

Polvos

Standards

Certification


Publishing




Gases, Vapores y Nubes.


Flash Point

Una temperatura con la cual un liquido desarrolla una gran cantidad de vapor que mezclado con el aire produce una mezcla explosiva se le conoce como temperatura de inflamacin Flash Point.


Substancias Inflamables

Gas calefactor Hidrocarburos Pegamentos y solventes adhesivos Productos: aditivos para la industria farmacutica, sabores, aromas

y perfumes artificiales. Materiales: plsticos, hules, textiles, qumicos de limpieza Proceso de alcoholes y derivados.


Curva de presin del Alcohol etlico


Niveles inferior y Superior de Concentracin Vol. %

8,69,52,1C3H8PROPANO

10,380,01,5C2H2ACETILENO

7,215,05,0CH4METANO

7,475,644,0H2HIDROGENO

PRESION MAXIMA KG/CM2

SUPERIORINFERIORFORMULASUBSTANCIA

LIMTES DE EXPLOSION % O2COMPONENTES

Standards

Certification


Publishing




Polvos


Tipos de polvos

Polvos que pueden producir una explosion son: Harina Almidon Azufre Poliester Plastico Celulosa Carbon Aluminio Magnesio


Tamao de las particulas de polvo

Particulas de polvo de 0.02 @ 0.4 mm pueden entrar en ignicion desde concentraciones de 20

gr/m3


Pruebas a Polvos

Temperatura de ignicin. Temperatura de auto ignicin. Energa mnima de Ignicin.


Mxima Presin Explosiva

En tanques y recipientes: aproximadamente de 6 hasta 10 bar.

En aleaciones en alumnio: hasta 20 bar.


Reduce los efectos de una explosin


Velocidad de reaccin

cm/seg; Petardeo

m/s; Explosin

Km/s: Detonacin

Para eliminar esta propagacin se deben utilizar sellos y cortafuegos.


Capacidad de propagacin

Las mezclas explosivas penetran recintos cerrados.

Se determina la Mxima Separacin Segura Experimental.


Tabla de la SSME

IIC0.010.2927HIDROGENO

IIC0.010.378.5ACETILENO

IIB0.020.656.5ETILENO

IIA0.030.924.2PROPANO

I0.111.148.2METANO

GRUPOIEC

G100-G0mm

SSMEmm

CONCENTRACION VOL. %

GAS

Standards

Certification


Publishing




Principio Bsico de Seguridad


Principio Bsico de Seguridad

Las medidas de seguridad mas usadas son:

Reducir los efectos de una explosin.

Evitar la ignicin de una atmsfera explosiva.

Evitar la formacin de atmsferas explosivas.


Evitar la formacin de atmsfera explosiva.

- Prevencin, restriccin de materiales combustibles- Reemplazar materiales combustibles por materiales inofencivos.


Evitar la formacin de una atmsfera explosiva.

- Prevencin, restriccin de materiales combustibles. Reducir la cantidad de combustible a emplear.


Evitar la formacin de atmsfera explosiva.

- Prevencin, restriccin de materiales combustibles Materiales con un alto nivel de flash point.

Flash point

Flash point


Evitar la formacin de atmsferas explosivas

Ventilacin



Monitoreo de concetracin de gases.



Eliminacion de polvos


Fuentes de ignicin

- Flamas- Superficies con alta temperatura- Mecanismos que generen chispa- Instalaciones elctricas.- Electricidad estatica- Relampagos- Olas electromagneticas- Radiacin- Ultrasonido


Fuentes de ignicin no electrico

Superficies con alta temperaturaSuperficies con alta temperatura


Fuentes de ignicin elctrica.

Arcos elctricos y chispas Corrientes Elctricidad esttica Olas Magneticas Radiacin


Fuentes de ignicin no elctrico

Elementos de calefaccin Hornos Placas con alta temperatura Friccin Cortadoras

Superficies con alta temperatura.Superficies con alta temperatura.



FlamasFlamas



Flamas Gases con alta temperatura Polvos combustibles

Reacciones trmicasReacciones trmicas


Fuentes de Ignicin no elctrico

Dispositivos mecanicos que producen chispa

Dispositivos mecanicos que producen chispa


Fuentes de ignicin elctrico

Sistemas elctricosSistemas elctricos


Fuentes de Ignicin elctrica

Apertura y cierre de contactos Corrientes Superficies con alta temperatura

Sistemas elctricosSistemas elctricos


Fuentes de ignicin elctrica

Descarga electrosttica

Descarga electrosttica


Fuentes de ignicin no elctrico.

RelampagosRelampagos


Fuentes de ignicin elctricas

Campos magneticosCampos magneticos



Rango de frecuencia: 9kHz to 300GHz Sistemas de alta frecuencia Transmiciones Generadores de alta frecuencia

Campos magneticosCampos magneticos



Radiacin pticaRadiacin ptica


Fuentes de ignicin elctricas

- Rango de frecuencia: 3 x 1011 Hz up to 3 x 1015 Hz

- Rango espectral ptico: 1000 m up to 0,1 m

- Radiacion en las superficies sobre las particulas de polvo

- Laser

Radiacin pticaRadiacin ptica


Fuentes de ignicin

RadiacinRadiacin



Emisiones Ultra Violeta Tubos de Rayos X Laser Substancias radioactivas Aceleradores Reactores

RadiacinRadiacin



UltrasonidoUltrasonido



Compresin adiabtica de un gasCompresin adiabtica de un gas



Reaccin QumicaReaccin Qumica


Fuentes de ignicion no electrico

Calentamiento Oxidacin Descomposicin Polimerizacin

Reaccin QumicaReaccin Qumica


Presion liberada en una explosionPresion liberada en una explosion

3 Reduce los efectos de una explosin


Suprecin de la explosin Suprecin de la explosin



Prevenir los avances de la explosion dentro del tanquePrevenir los avances de la explosion dentro del tanque



reas Peligrosas

Son lugares que en condiciones normales de operacin puede existir:

Peligro de fuego Peligro de explosin

Debido a concentraciones oxigeno con: Gases y vapores inflamables Lquidos inflamables Polvos combustibles Fibras inflamables dispersas en el aire.

Conceptos importantes en reas peligrosas:Clasificacin de reas.Especificacin de equipos.Mtodos de instalacin.


Clasificacin de reas con riesgo de explosin.

Factores a considerar: Tipo de material peligroso presente Severidad del peligro Probabilidad de una explosin Extensin de los limites del rea peligrosa


Sistemas de clasificacin de reas peligrosas para instalaciones elctricas.

Norteamrica: Clases y Divisiones.Basado en las recomendaciones NEC

Resto del mundo: Zonas, Basado en las recomendaciones IEC


NEC

Clases

Clase I: Gases y vapores inflamables

Clase II: Polvos combustibles.

Clase III: Fibras inflamables en el aire.

Divisiones

Divisin 1. Condicin normal. Presencia continua de la atmsfera, durante proceso, reparacin o mantenimiento.

Divisin 2. Condicin anormal. Presencia ocasional de atmsfera explosiva, fallas de proceso, vecindad con Divisin 1


IEC

Categora 3operacin normalmuy poco frecuente

por perodos

breves

Zona 2Zona 22

Categora 2

operacin normaly

falla de aparicinfrecuente

de modo pocofrecuente

Zona 1Zona 21

Categora 1

operacin normaly

falla de un mtodo

de proteccino

dos fallasindependientes

de modo continuoo

perodos prolongados

ode modo

frecuente

Zona 0Zona 20

Categora de equiposegn 94/9/EC

no posibles fuentesde ignicin en

Presencia de atmsferaexplosiva


COMPARATIVO IEC Y NEC

ZONA 2ZONA 1ZONA 0NEC ART. 505

Raras veces bajo condiciones anormales de operacin 1 hora/ao

Continuamente bajo condiciones normales de operacin 10horas/ao

NEC ART. 500

ZONA 2 (GAS)ZONA22 (POLVO)



IEC

Raras veces o por cortos periodos1 hora/ao

Presente ocasionalmente o por falla de equipos10 Horas / ao

Continuamente o por largos periodos1000 horas/ao


Grupo de explosin segn IEC

HIDROGENO< 0.5 mmC

ETILENO> 0.5 mm < 0.9 mmB

METANO> 0.9 mmA

GASPROPAGACION PARA SEPARACION

GRUPO DE EXPLOSION


Equivalencia entre IEC y NEC

GRUPO IIAGRUPO DPROPANO

GRUPO IIBGRUPO CETILENO

GRUPO BHIDROGENO

GRUPO IICGRUPO AACETILENO

ZONASDIVISIONESGAS


Clases de temperatura

18585T6T6

212100T5T5

248120T4A

275135T4T4

320160T3C

329165T3B

356180T3A

392200T3T3

419215T2D

446230T2C

500260T2B

536280T2A

572300T2T2

842450T1T1

Max FMax. CDivisionesZonas IEC


Clasificacin de reas y evaluacin de riesgos


Ejemplo de Zonas

Standards

Certification


Publishing




Tipos de Proteccin


Tipos de Proteccin para Atmsferas de Gases Explosivos

Seguridad Aumentada Ex e Seguridad Intrnseca Ex i Aprueba de flama Ex d Aparatos Presurizados Ex p Sumergido en Aceite Ex o Relleno de Polvo Ex q Encapsulado Ex m


Seguridad Aumentada Ex e

Principio:

Un tipo de proteccin en el que se aplican medidas a fin de evitar con mayor grado de seguridad la posibilidad de que se registren temperaturas excesivamente elevadas y que se produzcan arcos y chispas en el interior y en las partes exteriores de aparatos elctricos, que no las produce en sus operaciones normales.



Proteccion contra entradade polvo y aguaIP 54 como mnimo

Resistencia deImpacto

Al menos 7 Nm

Cables

Separacin

Temperatura limitada Proteccion contra carga estatica

Conexin elctricasin posibilidadde aflojamiento



Aplicaciones

Cajas terminales y conexiones.


Aprueba de flama Ex d

Principio:

Un tipo de proteccin en que las partes que pueden encender una atmsfera explosiva, son colocadas, son colocadas en una caja, la cual puede resistir la presin generada durante una detonacin interna de una mezcla explosiva y que evita la propagacin de la explosin a la atmsfera circundante.

Interruptores, equipo de control e indicacin, tableros de control, motores, transformadores, accesorios de iluminacin.


Ejemplo de una explosin en el interior de un aprueba de flama

Resistencia a la Presin

Espacio entrecuerda y cuerda

TemperaturaLmite

de Superficie


Aprueba de flama EX d

Energa PerdidaAtmsferaExplosiva

Explosin interna

Principio Basico del funcionamiento del envolvente antideflagrante.



Aplicaciones Con espacio entre cuerda



Aplicaciones Con espacio entre tapas planas



Aplicaciones



Aplicaciones

Cmara


Aparatos Presurizados Ex p

Principio:

Un tipo de proteccin en el que se evita el ingreso de una atmsfera circundante en la caja del aparato elctrico manteniendo en el interior de la mencionada caja un gas protector a una mayor presin que la de la atmsfera circundante.

Estaciones de control o para grandes salas de control.


Funcin de aparatos presurizados

Preparacin: El flujo de un gas inerte dentro del envolvente debe ser la presin superior a la atmsfera circundante.

Purgado: la presin del gas inerte hace que la placa superior se levante para la salida del gas.

Operacin: la presin y el flujo constante del gas inerte hace que la atmsfera circundante jams entre a la caja.


Aparatos Presurizados Ex p

Aplicaciones


Relleno de aceite Ex o

Principio:

Un tipo de proteccin en el que el aparato o parte del aparto es sumergido en aceite de manera tal que la atmsfera explosiva, que puede generarse arriba del aceite o fuera de la caja protectora no pueda encenderse.

Transformadores


Relleno de aceite Ex o

Aplicaciones


Relleno de Polvo Ex q

Principio:

Un tipo de proteccin en el que la cubierta del aparato elctrico esta rellena de un material en estado de grnulos finos de modo que, en las previstas condiciones de operacin, cualquier arco que se produzca dentro de la caja de un aparato elctrico no encender la atmsfera circundante.

Transformadores, condensadores, cintas calentadoras, cajas de conexin, ensambles electrnicos.


Relleno de Polvo Ex q

Aplicaciones

Balastros y dispositivos electrnicos


Encapsulado Ex m

Principio:

Un tipo de proteccin en que las partes que pueden encender una atmsfera explosiva, son encerradas dentro de una resina, con resistencia efectiva a las influencias ambientales de modo que esta atmsfera explosiva no pueda ser encendida por chispas o calentamiento, que pudieran generarse dentro del encapsulado.

Solo interruptores de baja capacidad, aparatos de control, equipo de indicacin, sensores.


Encapsulado Ex m

Fusibles pequeos

Dispositivos Electrnicos

Aplicaciones


Seguridad intrnseca Ex i

Principio:

Un tipo de proteccin en el que el aparato elctrico contiene circuitos con seguridad intrnseca, que no tiene posibilidad de provocar una explosin en la atmsfera circundante. Cuando una chispa o efecto trmico en este circuito, producido en la condiciones normales no puede encender una atmsfera circundante.

Equipo de control y medicin.



Aplicaciones

Instrumentacin



Aplicaciones

Terminales HMI


Equipo de categora 1 G

Tipos de proteccin para Zona 0.Seg. intrinseca tipo ia Ex ia EN 50 020/IEC 60079-11Encapsulado Especial Ex ma EN 60079-18/IEC 60079-18

alt: EN 50 028

Dos tipos independientes de proteccinDos tipos independientes de proteccinEN 60079-26/IEC 60079-26

Tipo de proteccion y metodologa.Tipo de proteccion y metodologa.EN 60079-26/IEC 60079-26


Dos tipos independientes de proteccin

Ambos tipos de proteccin se deben de basar en los principios de seguridad.

Marcado:EEx d IIC T4/EEx me II T4


Equipo de categora 3 G

Tipos de proteccin para zona 2

Tipo de proteccin n

Ex n EN 60 079-15/IEC 60 079-15alt: EN 50 021


Estndar no incendiario Ex n_

Principio:

Tipo de proteccin aplicado a aparatos elctricos que en condiciones normales de operacin no puede encender una atmsfera explosiva.

Ex-Atmosphere


Tipos de proteccin Ex n_

EEx n C Equipo de proteccion para contactos

EEx n R Respiraderos Restringidos

EEx n L Energia limitada (Canada &Europe)EEx n P Presurizacion

EEx n A Equipos no producen chispa.


Tipos de proteccin

Polvos Combustibles


Tipos de proteccin

Proteccion por envolventes tD EN 61241-1/IEC 61241-1

Presurizado pD prEN 61241-4/IEC 61241-4

Seguridad intriseca iD prEN 61241-11/IEC 61241-11

Encapsulado mD EN 61241-18/IEC 61241-18


Proteccin por envolvente Ex tD

Principio:

Un tipo de proteccin depende del IP y Temperatura limitada en la superficie aplicado a proteccin de los aparatos elctricos por envolvente para evitar la ignicin de una capa o nube de polvo.


Proteccin por envolvente Ex tD

Temp de superficie Tglow - 75K 2/3 Tign

Plasticos

Grado de proteccion IP


Componentes elctricos de Categora 1 D

Caractersticas: Grado de Proteccin IP 6x Temperatura de Superficie Resistencia al Impacto Dos medios independientes de seguridad



Caractersticas: Grado de Proteccin IP 6x Temperatura de Superficie. Resistencia al Impacto. Un medio independiente de seguridad.



Caractersticas: Grado de Proteccin IP 5x Temperatura de Superficie Resistencia al Impacto Seguro en condiciones normales de operacin.


Aparatos presurizados Ex pD

Principio:

Un tipo de proteccin que evita la entrada de nubes o capas de polvo en la caja del aparato elctrico manteniendo en el interior de la mencionada caja un gas protector a una mayor presin.

Estaciones de control y grandes salas de control


Aparatos presurizados Ex pD

Principio de funcionamiento:

Preparacin: El flujo de un gas inerte con una sobre presin interna

Operacin: la sobre presin previene el ingreso de la atmsfera circundante.


Seguridad intrnseca Ex iD

Principio:

El equipo elctrico el cual es instalado en reas clasificadas deben de tener circuitos intrnsicamente seguros. Un circuito intrnsecamente seguro no tiene la posibilidad de provocar una explosin en la atmsfera circundante.

Instrumentacin y equipos de medicin


Encapsulado Ex mD

Principio:

Un tipo de proteccin en que las partes que pueden encender una atmsfera circundante estn encerradas en una resina de resistencia efectiva a las influencias de los ambientales de modo que una atmsfera explosiva no puede ser encendida por chispas o calentamiento.


Marcado del tipo de etiqueta

6100/1081-8011II 2 G EEx ed IIC T4

PTB 00 ATEX 0000 0102AC 220V-10%-254V+6% 50-60 HzDC 198V-250V 10% 0,088A IP 66/671x8 W 81-IEC-6040-1 G5 Ta 50 C

Made in #####

1 32

6

54

7

PAGINA WEB

1 Nombre y direccin del fabricante 5 Marcado CE2 Marcado nnuevo segn la directiva ATEX 6 Instituto examinador3 Marcado del tipo de producto 7 Marcado de normativas4 Marcado del tipo de proteccin contra Explosiones aplicables para este dispositivo

segn IEC

MARC

A


Proteccin de envolventes elctricos

IP 54NEMA 13

IP 52NEMA 12 &12K

IP 67NEMA 6 & 6P

IP 52NEMA 5

IP 56NEMA 4 & 4X

IP 54NEMA 3S

IP 54NEMA 3R

IP 54NEMA 3

IP 11NEMA 2

IP 10NEMA 1


Marcado de Equipos


Mtodos de instalacin

Entrada directa con cable

Entrada indirecta con cable

Entrada directa con conduit


Cableados mas comunes

Conduit y cables individualesUsuarios NEC

Cables agrupados armadosUsuarios NEC e IEC

Cables agrupados sin armarUsuarios IEC


Visin de la Instalacin


ATEX

ATEX 95. Dirigida a los Fabricantes.

Define los requisitos para todos los aparatos y sistemas de proteccin a emplearse en atmsferas explosivas.

Los fabricantes de aparatos protegidos contra explosiones, debern mostrar evidencia del aseguramiento de la calidad.

ATEX 137. Dirigida a los Usuarios.

Define los requisitos mnimos para mejorar la seguridad y proteger la salud de los trabajadores expuestos a riesgos en atmsferas explosivas durante el ensamble, la instalacin y el mantenimiento.


Usar NEC o IEC?

- Por el fabricante.El Equipo desde su nacimiento esta diseado para esta aplicacin.

En manos del instalador y usuario.Responsabilidad de la seguridad

- Prcticamente no requiere.El uso de materiales plstico no permite la corrosin

-FrecuentePara asegurar la separacin de seguridad mxima.

Mantenimiento

- Solo requiere cuidados en las conexiones elctricas

-Mnimo de 5 Hilos de cuerda-Se debe usar sellos-Herramienta (torquimetro) para asegurar una separacin segura mxima en las tapas o cubiertas

Requisitos

-Eventualmente requiere tubera para proteccin mecnica de los cables.

-Tubera pared gruesa sin costura (CED 40)-Corta Fuegos (Sellos)

Materiales

IECNECAspectos


Preguntas


Implementos y Servicios Electrnicos S.A. de C.V.

GRACIAS

principios basicos de proteccion contra exposiones (1)

Documents

alcohol etlicotercer

seguridadisa expo control

seguridadexplosin de

seguridadplanta de polietileno

atmsfera explosiva

mezcla explosiva

solventes adhesivos

industria farmacutica