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Electricidad esttica en polvos combustibles (II):medidas de seguridad

Notas Tcnicas de Prevencin

Redactor:

Emilio Turmo Sierra

Ingeniero Industrial

CENTRO NACIONAL DECONDICIONES DE TRABAJO

Estas Notas Tcnicas de Prevencin, continuacin de laanterior, trata sobre los riesgos de la electricidad estticaen la industria y tiene por objetivo exponer la generacin

y acumulacin de cargas electrostticas que dan lugar auna de las fuentes de ignicin que pueden ser causa deincendio y explosin en las plantas de proceso con polvoscombustibles. Se describen los tipos de descargas elec-trostticas que pueden aparecer y las medidas de segu-ridad que se pueden adoptar. Se recomienda consultar la

NTP 567: Proteccin frente a cargas electrostticas.

lectricit estatique en poudres combustibles (II). Mesures de scuritStatic electricity in combustible dusts (II). Safety measures

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MEDIDAS DE SEGURIDAD CONTRA LAS1.DESCARGAS ELECTROSTTICAS ENPOLVOS

En algunos procesos no es posible asegurar la no exis-tencia simultnea de atmsfera explosiva y una acumu-lacin peligrosa de carga electrosttica, en cuyo caso sedeberan adoptar las medidas clsicas de prevencin yproteccin de explosiones: inertizacin, equipos resis-tentes a explosiones, paneles de venteo o supresoresde explosiones.

Las medidas que se pueden aplicar para evitar las des-cargas electrostticas incluyen las siguientes:

Utilizacin preferente de materiales conductores conpuesta a tierra y conexin equipotencial

Sirve para evitar las descargas en chispaentre elemen-tos conductores que pueden acumular carga si quedanaislados. Entre tales elementos se encuentran los com-ponentes metlicos, los productos de baja resistividad ylas personas. Una resistencia a tierra inferior a 1 Mserasuficiente para disipar las cargas, pero una circunstan-cia adversa (p.e. una capa de pintura o suciedad) podraaumentarla y perder efectividad. Por eso se puede reco-mendar una resistencia mxima a tierra de 10realizadaa travs de elementos estructurales cercanos que estnanclados en el suelo. De esta forma al mismo tiempo, seobtiene una puesta a tierra independiente de la toma detierra general del edificio para evitar posibles corrientesaccidentales de retorno.

En este punto es importante destacar que la puesta atierra de elementos aislantes no disipa las cargas elec-trostticas acumuladas sobre ellos. Estos materiales slose deberan permitir si se justifica que no pueden causardescargas en brocha propagante.

En los lugares en que no sea posible la utilizacin demateriales conductores, se recomienda utilizar materiales

disipativos (resistencia superficial 1011ensayado conhumedad relativa HR 30% 109con HR 50%).

Limitar el uso de materiales no conductores en zonaspeligrosas

Actualmente se consigue que materiales no conductoressean conductores (resistividad volumtrica

v104m) o

disipativos (104m < v109m) por adicin de partcu-

las con esas propiedades. Los recubrimientos conductoresse deben conectar a tierra. En el caso de utilizar materialesno conductores, se indican las siguientes medidas paraevitar las descargas en brocha:

Restriccin del tamao de la superficie que se puedacargarSi hay recipientes con capa o recubrimiento no conduc-tor sobre superficie conductora puesta a tierra, evitar

llenados y vaciados repetitivos frecuentesEl material no conductor es preferible que sea polmerono fluorado (p.e. polietileno)Uso de conductos y mangueras con malla o trenzadometlico (insertado en su fabricacin dentro del ma-terial no conductor) o como envolvente alrededor desu superficie, con continuidad elctrica a travs de losconectores metlicos de tramos de manguera y puestaa tierra. Se indican tres requisitos que deben cumplira la vez para gases y vapores y que pueden ser msrestrictivos para lquidos o polvos:a) El tamao de la malla (rea contenida por el entra-

mado o mallado de hilo metlico) est restringido acuatro veces los valores indicados en una tabla delInforme Tcnico de CENELEC citado en la bibliogra-

fa que relaciona las zonas 0, 1 y 2 con los gruposde gases IIA, IIB y IIC.

b) El grosor de la capa no conductora por encima delentramado est restringido a un valor que no excedade 2 mm en gases y vapores de los grupos IIA y IIBy de 0,2 mm en el grupo de gases IIC.

Vigencia Actualizada Observaciones

VLIDA

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c) No tienen lugar procesos con generacin elevadade carga electrosttica.

Respecto a lasmedidas para evitar las descargas tipo bro-cha propagante,se debe observar que un mallado internono garantizaproteccin contra este tipo de descargas.

stas se pueden evitar con la adopcin de alguna de lassiguientes medidas:No utilizar recubrimientos no conductores de poco es-pesor sobre metales u otros materiales conductores.Normalmente se evitan con espesores 10 mm.

-Incrementar la conductividad superficial o la volumtricadel recubrimiento. Se considera que una resistencia su-perficial 1011a una HR 30% o 109a una HR 50%es suficiente y una resistencia de fuga a tierra < 1011.Utilizar un recubrimiento con una rigidez dielctrica baja(voltaje de perforacin < 4 kV), con el fin de que en casode perforacin elctrica no llegue a ocurrir una descargaen brocha propagante.

En los catlogos de mangueras se suelen indicar: propieda-

des antiestticas, resistencia superficial, distancia entre laespiral metlica de la manguera, smbolo de capacidad dedescarga electrosttica, smbolo de aptitud para productosalimentarios, etc. Los ensayos de mangueras, fabricadascon diversos productos, realizados por los fabricantes de-beran proporcionar una base para seleccionar la manguerams adecuada. Tngase en cuenta que los fabricantespueden formular mangueras con aditivos conductores oantiestticos con mejores propiedades para solventar losriesgos considerados.

Control de la acumulacin de carga electrosttica ad-quirida por el polvo

A diferencia de los lquidos este control es raramenteposible en polvos. La velocidad de transporte neumticonormalmente no se puede limitar por razones tcnicas. Sepuede recurrir a un flujo de alta densidad que no generatanta carga electrosttica como uno con baja densidad(mucho aire y poco polvo).

Humidificacin

El aire es mal conductor por lo que la humidificacin am-biental no es efectiva para disipar las cargas de una nubede polvo. Un incremento de la humedad relativa ayuda areducir la resistividad superficial de muchos polvos depo-sitados en contenedores metlicos puestos a tierra. La

resistividad superficial de algunos materiales slidos noconductores se puede reducir a niveles disipativos si lahumedad relativa se mantiene entre el 65 y el 70%, valo-res difciles de alcanzar. La humedad forma una pelculasobre la superficie de muchos materiales dependiendode la naturaleza higroscpica de cada material. As, elvidrio y las fibras naturales forman una pelcula conductora,mientras que otros materiales como el politetrafluoroetileno(PTFE) y el polietileno rechazan la humedad, son hidrfo-bos. Destacar que la humidificacin no debera utilizarsecomo nica medida, especialmente en zona 0. En el AnexoIII del RD 486/1997, se indica que en los locales de trabajocerrados donde existan riesgos por electricidad estticala humedad relativa ser como mnimo 50%. Segn lamisma normativa, a efectos de salud, el lmite superiorno debe superar el 70%, aunque sea favorable frente a laelectricidad esttica.

Otro factor a tener en cuenta es el contenido de hume-dad (% en peso) de un polvo, pues influye en la EMI. Porejemplo, la EMI de harina de trigo con 1% es 30 mJ, con7% es 50 mJ, con 10% es 80 mJ y con 15% es 120 mJ.

Ionizacin

Se realiza mediante unos dispositivos que aportan ionesal aire prximo, parte de los cuales se dirigen a y neu-tralizan las cargas de signo contrario acumuladas sobre

materiales slidos no conductores. La neutralizacin decargas por ionizacin se realiza por descarga en coronadesde conductores puntiagudos o mediante la utilizacinde fuentes radiactivas. Este mtodo se utiliza poco por ladificultad de aplicacin a volmenes grandes con nubesde polvo o con polvo depositado. Adicionalmente, si losconductores puntiagudos se rompen pueden actuar comoun condensador cargado y dar lugar a una descarga dechispa peligrosa.

Aditivos conductores y antiestticos

Se pueden utilizar como ingredientes en la formulacinde plsticos, consiguiendo resistencias superficiales entre

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y 104

con los primeros (negro de carbn, grafito,),y 108con los segundos (steres de cidos grasos, es-tearato de glicerol,). Sin embargo, dichos aditivos nose aaden normalmente cuando se manipulan en formade grnulos. Algunos aditivos tambin son aptos para laindustria alimentaria si cumplen ciertos requisitos exigidosen normativas.

MEDIDAS DE SEGURIDAD EN CASOS2.PARTICULARES

En este apartado se consideran medidas para recipientescon o sin recubrimientos, conductores y no conductores. En

ellos se pueden presentar los diferentes tipos de descargasdescritas en la NTP anterior.

Medidas de seguridad generales en todos los casos

Puesta a tierra y conexin equipotencial de todos loselementos metlicos.En una atmsfera inflamable con una EMI < 30 mJ, laspersonas que puedan adquirir cargas electrostticasdeben tener una buena conduccin a tierra (calzado,pavimento, etc. que faciliten la descarga a tierra).Si se manipulan mezclas de polvos y grnulos muyaislantes, se debe considerar la resistividad del polvo,tamao de partculas, dimetro del recipiente y EMI

para valorar la posibilidad de descargas en cono. Si laresistividad volumtrica del producto a granel es < 1010m y el producto se manipula en equipo conductor ypuesto a tierra, no ocurrirn descargas en cono.Si la resistividad es > 10 12m, pueden ocurrir descar-gas en cono. En el rango entre esos dos valores, elriesgo de explosin depende de la intensidad de co-rriente de carga generada en el polvo que entra en elsilo o contenedor durante el llenado y se recomienda elasesoramiento de expertos para evaluar la posibilidadde descargas en cono. Como referencia el valor mxi-mo observado de intensidad de corriente de carga enprocesos industriales es del orden de 104A.En un ejemplo de la descarga de 18 toneladas dentro

de un silo en una hora, de un polvo se alcanz una ele-vada densidad de carga por unidad de masa de 105C/kg, (valor algo mayor que los indicados en la tabla 1 de laNTP anterior); la intensidad de corriente de carga mediasera I = (18000 kg x 105C/kg)/3600 s = 0,5104A. Si laresistencia R a tierra es < 106, el voltaje resultante U serainferior a IR = 0,5104A106= 50 V, voltaje que no puede

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ocasionar la ignicin con la energa de una descarga enchispa capacitiva. La energa de esta descarga sera W =CU2/2 = 10001012F502V2= 1,25106J = 1,25 J, valorinferior a la EMI de polvos (Ver tabla 4 de la NTP anterior).Se ha tomado 10001012F la capacidad del silo segn

tabla 3 de la NTP anterior.En el documento de CENELEC CLC/TR 50404 puntoA.1.8 se indican valores mximos de densidad de cargamsica hasta 10-2C/kg. Este valor supera en un orden demagnitud a 10-3C/kg en transporte neumtico segn tabla1 de la NTP anterior. En el caso anterior con transporteneumtico dara I = (18000 kg x 103C/kg)/3600 s = 0,005A y el voltaje mximo sera 0,005106= 5000 V, valor ele-vado. Para estar en la situacin anterior de voltaje 50 V, laresistencia mxima a tierra debera ser inferior a 104,con lo cual 0.005 A104= 50 V.

De lo anterior se deduce la importancia de disponer depuesta a tierra con valores de resistencia a tierra bajos. Enun documento del Health and Safety Executive del Reino

Unido se recomienda 10 , pero teniendo en cuenta queuna cosa es la resistencia de la toma de tierra (pica ente-rrada, pinza a estructura metlica) y otra la resistencia defuga a tierra en la cual interviene la resistencia de todo elrecorrido de las cargas en su camino a tierra. En caso deposibilidad de estas descargas se recomienda la aplicacinde las medidas de prevencin y proteccin clsicas (iner-tizacin, recipientes resistentes a la presin de explosin,paneles de explosin, supresores).

Si se manipula un polvo de EMI < 3 mJ, se podra reque-rir la aplicacin de los sistemas de proteccin del prrafoanterior, teniendo en cuenta la resistividad del polvo, elvolumen del recipiente y las caractersticas del proceso.

Medidas para recipientes conductores y disipativos(sin recubrimiento)

Estos recipientes estn construidos con materiales de resis-tividad superficial y resistividad volumtrica inferior a 108y 106m respectivamente. La resistencia de fuga a tierradesde cualquier punto del recipiente debera ser inferiora 108. Adems de las medidas de seguridad generalesen todos los casos ya citadas, se deberan aplicar las quese indican a continuacin para cada caso.

Para recipientes de cualquier volumen con una de lasdimensiones 3 m(normalmente es el dimetro de siloshasta 100 m3) se pueden aplicar las medidas:

En mezclas inflamables de productos con EMI > 10 mJa)

ver las medidas de seguridad generalesEn mezclas inflamables con EMIb) 10 mJ, se deberanconsiderar las medidas de seguridad generales que pue-dan aplicarse y las medidas de prevencin y proteccin(reduccin de la cantidad de carga electrosttica acumu-lada sobre el polvo entrante al recipiente, inertizacin,recipientes resistentes a la presin de explosin, panelesde explosin, supresores). La reduccin de la cantidadde carga electrosttica en el polvo entrante, se podrarealizar p.e. con neutralizadores de ionizacin del aire,especialmente en recipientes pequeos. En ausenciade vapores inflamables la experiencia ha mostrado quelas medidas de prevencin y proteccin son muy pocasveces necesarias.

Para recipientes cuya menor dimensin es > 3 m (nor-malmente el dimetro de silos de capacidad > 100 m 3),la probabilidad de una descarga incendiaria desde unasuspensin de polvo cargado en aire, es desconocida hastaahora. Adems de las medidas de seguridad generalesse debera considerar la instalacin de alguna medida deproteccin contra explosiones. Las medidas tomadas se

deberan basar en la EMI del polvo y con asesoramientode expertos.

Si se puede justificar que no pueden ocurrir descargasincendiarias desde la suspensin de polvo con cargaelectrosttica en el aire, las medidas de proteccin del

prrafo anterior se pueden relajar y las medidas de seguri-dad generales deberan proporcionar proteccin adecuada.Ejemplos de situaciones en que las descargas incendiariasson improbables: recipientes de volumen hasta 0,2 m3; re-cipientes hasta 2 m3excepto si tienen una entrada elevadade carga electrosttica procedente p.e. de un micronizadoo de un transporte neumtico.

Medidas para recipientes conductores y disipativoscon recubrimientos conductores o disipativos

Un recubrimiento conductor tiene una resistencia superficial< 108y una resistencia a tierra < 108desde cualquierpunto del recubrimiento. Un recubrimiento disipativo se de-

fine como un material con una resistencia superficial < 1011

a HR = 50 % 109 a HR 30% segn el documentode CENELEC 4.2. Resistividad superficial = 10Resisten-cia superficial segn las definiciones del documento deCENELEC.

Se deberan aplicar las medidas de seguridad generalesy las recomendaciones siguientes:

Si existe la posibilidad de que se forme una nube depolvo sensible (EMI baja), entonces en la mayora desituaciones es esencial que el recubrimiento no se retiredel recipiente, por ejemplo para sacudir restos o residuosque suelen quedar en una bolsa que hace la funcin derecubrimiento dentro de un bidn. sta operacin estaceptada si el recubrimiento permanece en contacto

con tierra.Tambin se deberan aplicar todas las medidas pararecipientes conductores y disipativos sin recubrimientodel punto anterior.

Medidas para recipientes conductores y disipativoscon un recubrimiento no conductor

Un recubrimiento no conductor es un material con unaresistencia superficial > 1011. En otro documento de labibliografa se indica cuando la resistividad superficial

s>

1011/cuadrado. La resistencia superficial Rsse mide en un

ensayo con distancia entre electrodos la dcima parte dela empleada en la resistividad superficial s. Rs= s/10.

Se deberan aplicar las medidas de seguridad generalesy las recomendaciones siguientes:Slo se deberan utilizar recubrimientos no conductoressi son esenciales, p.e. por razones de compatibilidadqumica entre el recubrimiento y el producto manipulado.El riesgo de ignicin y la posibilidad de choque elctricopor descargas en brocha propagante dependen en granmedida de: el espesor y resistividad del recubrimiento;del procedimiento de manipulacin; de las propiedadeselctricas del producto que se manipula y para la exis-tencia de igniciones, de la naturaleza de las mezclasinflamables que pudieran estar presentes. En general lasdescargas en brocha propagante no tendrn lugar si elrecubrimiento no conductor tiene un voltaje de rupturainferior a 4 kV. En cada situacin se deben tener encuenta los aspectos mencionados y el asesoramientode expertos en caso necesario.Lo ideal sera no utilizar recubrimientos no conductoresen presencia de mezclas de gas inflamable o vapor/aire. Es esencial que el recubrimiento no se separe delrecipiente, situacin que se da si el recubrimiento no es

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solidario con el recipiente, p.e. para sacudir residuos orestos al final de un vaciado manual de bolsas. Es paraevitar descargas en brocha.Si la resistividad volumtrica del polvo es inferior a 10 6m se debera aplicar una puesta a tierra del propio

polvo p.e. mediante una o ms varillas metlicas o untubo metlico de llenado dentro del recipiente. Estoselementos deberan estar conectados a tierra y situa-dos dentro del recipiente antes de la adicin del polvoinflamable para que conforme cayera con carga elec-trosttica acumulada anteriormente, pudiera disiparse atravs del propio producto y de los elementos metlicosen contacto.Si se puede justificar que no pueden ocurrir descargasen brocha propagante y no existe la presencia de mez-clas de vapor inflamable/aire se deberan aplicar lasmedidas recomendadas para los recipientes conduc-tores y disipativos (sin recubrimiento)

Medidas para recipientes no conductores

Un recipiente no conductor se define como el construidocon materiales de resistividades volumtricas > 108my/o resistencias superficiales > 1011.

Se deberan aplicar las medidas de seguridad gene-rales teniendo adems en cuenta que el contenido (elpropio polvo) de los contenedores utilizados para polvosde resistividades volumtricas inferiores a 106m se de-bera conectar a tierra de la forma que se ha indicadoanteriormente.

Asimismo, los recipientes con capacidades 5 m3quese emplean para polvos secos, deberan cumplir las reco-mendaciones siguientes:

a) Las medidas de seguridad generales para mezclasinflamables con EMI > 10 mJb) Las medidas de seguridad generales para mezclas

inflamables con EMI < 10 mJ. Podra ser necesarioutilizar medidas adicionales de proteccin, excepto sise demuestra que la tasa de intensidad de carga esinsuficiente para dar lugar a descargas incendiarias. Verlos clculos realizados en las medidas de seguridadgenerales para todos los casos del punto 2.

Las medidas adicionales de proteccin incluyen la re-duccin de la carga electrosttica en el polvo que entraen el recipiente y la instalacin de alguno de los siste-

mas de proteccin conocidos (inertizacin, supresoresde explosin o paneles de venteo de explosin).

c) En caso de posibles descargas en brocha propagante,el voltaje de ruptura a travs de la pared del contene-dor debera ser inferior a 4 kV para evitar el riesgo de

ignicin. Para evitar el riesgo de choque elctrico, sedeberan insertar una o ms varillas puestas a tierradentro del contenedor para ayudar a la relajacin de lascargas acumuladas en el polvo. La posibilidad de queocurra una descarga en brocha propagante se puedereducir con una fase previa de vaciado en una tolvametlica puesta a tierra, a la que se le deberan aplicarlas medidas para recipientes conductores y disipativos(sin recubrimiento). Las descargas en cono incendiariasson improbables en recipientes hasta 2 m3excepto enpresencia de una atmsfera de gas o vapor inflamable.Ver las consideraciones expuestas en el punto 3 de laNTP 827.

En los recipientes con capacidad > 5 m3aumenta el riesgo

de descargas incendiarias desde el polvo depositado agranel y desde las paredes del recipiente. Se deberanaplicar las medidas generales de seguridad para todos loscasos incluidas al principio de este punto 2 y considerarla instalacin de alguno de los sistemas de proteccin deexplosiones. La decisin debera estar basada en la EMIdel producto y con asesoramiento de expertos.

Medidas para recipientes no conductores usados conrecubrimiento

Las medidas de seguridad son las mismas que para losrecipientes no conductores sin recubrimiento del apartadoanterior. Los recubrimientos conductores slo se deberan

utilizar dentro de recipientes no conductores si se evita laacumulacin de carga en ellos, p.e. mediante su puestaa tierra.

El recubrimiento no debera sacarse del recipiente, si seest en presencia de una atmsfera explosiva, especial-mente de gas o vapor inflamable, p.e. para sacudir en unvaciado los restos o residuos adheridos al recubrimiento.El recubrimiento puede ser una bolsa en el interior delrecipiente envase del producto. Ante la presencia de gasesy vapores inflamables con aire, se recomienda no utilizarrecubrimientos no conductores. Es para evitar las descar-gas en brocha.

TECHNICAL REPORT CLC/TR 50404.(1)Electrostatics. Code of practice for the avoidanceof hazards due to static electricity.Bruselas, CENELEC, Junio 2003.

GLOR, M.(2)Electrostatics Hazards in Powder Handling.Letchworth, Herts. England, Research Studies PressLtd., 1988, 171 p.

ECKHOFF, ROLF K.(3)Dust Explosions in the Process Industries.Oxford, Butterworth-Heinemann, 1991, 599 p.

MAURER, B.(4)Proceedings of the International Conference SafeHandling of Flammable Dusts,organized by VDI, Nrnberg 1983, VDI-Berichte, Vol.494, p. 119.

THORPE D.G.L., S. SING, P. CARTWRIGHT AND(5)A.G. BAILEY,

Journal of Electrostatics 16 (1985), p. 193.

HEALTH AND SAFETY EXECUTIVE.(6)Prevention of dust explosions in the foodindustry. http://www.hse.gov.uk/food/dust explosion.htm

BIBLIOGRAFA