3- Carga y Descarga Liquidos Inflamables

1.- Carga Y Descarga de líquidos

La generación de cargas electrostáticas es un fenómeno natural, asociado a la propia estructura atómica de la materia (movimiento relativo entre dos superficies en contacto).

Se genera principalmente por:

- Por fricción.

La magnitud de la carga depende principalmente de la velocidad de separación y/o fricción de los materiales y su resistividad eléctrica

Otros parámetros importantes en la generación de cargas son: • el estado de oxidación de la superficie de frotamiento• la presencia de agua no miscible y partículas como óxido de hierro • la naturaleza de los metales de recipientes y tuberías• la influencia de la temperatura (F), etc…

El gran peligro son las chispas que se producen entre un cuerpo cargado eléctricamente y un cuerpo próximo no cargado pero conectado eléctricamente a tierra.

El parámetro fundamental determinante de la peligrosidad de una chispa es la cantidad de energía liberada en el instante de producirse.

Carga Y Descarga de líquidos

2- Formación y acumulación de la electricidad estática

La generación de cargas electrostáticas en los trasvases de líquidos inflamables se produce fundamentalmente :

• Al fluir el líquido por una canalización y a través de filtros, válvulas o bombas.

• Al salir el líquido proyectado a través de la boca de impulsión.

• Al caer el líquido en el interior de recipientes para su llenado, con el consiguiente movimiento sobre las paredes, generando turbulencias y salpicaduras.

• Al removerse el líquido en el recipiente contenedor ya sea en operaciones de transporte o de agitación y mezcla.

Son también situaciones especialmente generadoras de cargas electrostáticas:

• La transferencia simultánea de dos fases, como por ejemplo el bombeo de una mezcla de hidrocarburos/ agua o hidrocarburos/aire.

• El arrastre o la sedimentación de sólidos en un liquido.

• La decantación de dos líquidos no miscibles, no solubles.

• El flujo ascendente de burbujas de gas a través de un líquido.

En esta generación de cargas son factores determinantes la resistividad del fluido y la velocidad de trasvase. También son aspectos importantes la forma y el sistema de llenado de los recipientes

3- Peligros de las descargas electrostáticas en las superficies de los líquidos

Si se transvasa un líquido cargado eléctricamente a un recipiente las cargas unitarias se irán acumulando en el interior del mismo, pero al repelerse entre sí se localizarán mayoritariamente hacia sus superficies exteriores tanto las que están en contacto con el recipiente como la superior en contacto con el aire.

Cabe considerar dos situaciones según que el recipiente metálico de llenado esté en contacto con tierra o aislado de ella.

- En el primer caso, y dado que el depósito está al potencial de tierra, externamente el depósito es eléctricamente neutro , pero en su interior existirán diferencias de potencial entre el líquido y las propias paredes del recipiente.

El control de esta situación solo podría lograrse garantizando una atmósfera interior ininflamable.

3- Peligros de las descargas electrostáticas en las superficies de los líquidos

En caso de que el recipiente esté muy aislado de tierra, por ejemplo los camiones-cisterna, la carga de la superficie líquida atrae una carga igual de signo contrario hacia el interior del recipiente, dejando una carga igual a la del líquido en la pared exterior de la cisterna suponiendo que ésta sea metálica.

Es entonces factible que se produzca una descarga electrostática por chispa, por ejemplo entre la boca del recipiente y la tubería de llenado, generando una situación de alto riesgo al ser posiblemente en tal zona la atmósfera inflamable.

3- Peligros de las descargas electrostáticas en las superficies de los líquidos

La carga de la superficie líquida atrae una carga igual de signo contrario hacia el interior del recipiente, dejando una carga igual a la del líquido en la pared exterior de la cisterna.

La carga de la superficie líquida atrae una carga igual de signo contrario hacia el interior del recipiente, dejando una carga igual a la del líquido en la pared exterior de la cisterna.

Es entonces factible que se produzca una

descarga electrostática por chispa

Es entonces factible que se produzca una

descarga electrostática por chispa

4- Cargas electrostáticas de personas

Las personas pueden acumular también cargas tanto por su movimiento y contacto con el medio exterior como por la influencia de campos eléctricos a los que estén expuestos.

El contacto con cuerpos susceptibles de carga puede producir la transmisión de cargas electrostáticas a las personas o objetos.

La acumulación de cargas también depende en gran medida de las características físicas de las personas, en especial del estado de su piel (seca o húmeda) y de su nivel de sudoración, aunque también influye la humedad ambiental.

El contacto con cuerpos susceptibles de carga o por proximidad a objetos cargados puede producir la transmisión de cargas electrostáticas a las personas

La acumulación de cargas eléctricas también depende de las características físicas de las personas ( estado piel, sudoración…) aunque también influye la humedad ambiental.

El cuerpo humano es considerado un buen conductor de la electricidad debido principalmente a su alto contenido en agua, aunque su vestimenta puede ser un factor negativo que facilite la acumulación de cargas, debido en ocasiones a la baja conductividad de aquélla.

4- Cargas electrostáticas de personas

5- Medidas de prevención y protección frente al riesgo de la electricidad estática

La generación de electricidad estática en el trasvase de muchos líquidos inflamables es inevitable.

Hemos de evitar la existencia de atmósferas inflamables.

Controlar que la generación de cargas.

Eliminación de generación de chispa.

5- Medidas de prevención y protección frente al riesgo de la electricidad estática

Consideraremos medidas de protección

Consideraremos medidas de prevención

• Control de atmósferas inflamables. • Control de velocidad de flujo de Líquidos .• Control del sistema de llenado de recipientes. • Empleo de aditivos antiestáticos. • Instalación eléctrica y equipos protegidos. • Control de impactos mecánicos y otros focos de ignición.

Consideraremos medidas de protección

• Interconexiones equipotenciales.• Puesta a tierra. • Control de los tiempos de relajación. • Ropa de trabajo del personal. • Control de la humedad ambiental. • Procedimientos seguros de trabajo.• Control de atmósferas inflamables

5.1- Control de atmósferas inflamables

Todo líquido inflamable contenido en un recipiente abierto y por encima de su punto de inflamación emite una cantidad de vapores capaz de formar con el aire mezclas inflamables.

Todo líquido inflamable contenido en un recipiente abierto y por encima de su punto de inflamación emite una cantidad de vapores capaz de formar con el aire mezclas inflamables.

Por esto, evitaremos la formación de atmósferas inflamables de dos formas:- Mediante el empleo de un gas inertizante - Mediante ventilación.

El principal agente inertizante es el nitrógeno.

5.1- Control de atmósferas inflamables

5.2- Control de la velocidad de flujo de líquidos y del sistema de llenado de recipientes

Es recomendable evitar altas velocidades de flujo a través de tuberías.

Las paredes que entren en contacto con los líquidos ofrezcan una superficie lo más lisa posible

Es necesario controlar especialmente la presencia de agua o impurezas por su notoria contribución en la generación de cargas.

La velocidad máxima (v) estará en función del diámetro interior del conducto (d).

La velocidad máxima (v) estará en función del diámetro interior del conducto (d).

5.2- Control de la velocidad de flujo de líquidos y del sistema de llenado de recipientes

Velocidad 3 m/s

Caudal 40 dm3/s

diámetro interior del conducto 125 mm

- No superar para líquidos de elevada resistividad la velocidad de 7 m/s.

- Para líquidos polarizables la velocidad podrá ser superior pero en ningún caso se alcanzarán los 10 m/s.

- Cuando se transvasen suspensiones de sólidos en líquidos inflamables, exista la presencia de agua, o bien existan mezclas insolubles, es recomendable transvasar a una velocidad inferior a 1 m/s.

- El caso del éter y del sulfuro de carbono, productos extremadamente peligrosos, para unos diámetros de conducción de hasta 12 mm. para el primero y de 24 mm. para el segundo, la velocidad máxima será de 1 m/s.

5.2- Control de la velocidad de flujo de líquidos y del sistema de llenado de recipientes

Llenado de recipientes con embudo tubular

desde instalación fija.

Carga de camiones cisterna.

máximo de 25 cm

5.2- Control de la velocidad de flujo de líquidos y del sistema de llenado de recipientes

Tubos llenado lleguen hasta el fondo del recipiente

5.3- Empleo de aditivos antiestáticos

Los agentes Antiestáticos son sustáncias químicas que se incorporan con el objeto de y así prevenir los problemas asociados con descargas electrostáticas.

Cuando la utilización de los hidrocarburos lo permita, un medio eficaz para limitar la acumulación de electricidad estática consiste en reducir su resistividad mediante la introducción de aditivos antiestáticos en muy pequeñas cantidades ( son sustancias disociables de diversa naturaleza y solubles en los hidrocarburos ).

Ejemplo de aditivo antiestático introducido en un plástico

5.4- Instalación eléctrica y equipos protegidos

La instalación eléctrica, equipos y demás materiales eléctricos empleados en el emplazamiento de las instalaciones de trasvasado y almacenamiento de líquidos inflamables se adecuarán a lo establecido en:

Especial atención hay que tener en los equipos portátiles a emplear en el transvase de líquidos inflamables, ya que por su movilidad o diversidad de uso (es frecuente observar el empleo de bombas con motor eléctrico no protegido o con insuficiente protección ante el producto que se está transvasando).

ITC Ml BT 026 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (RBT) (Orden de 13.1.88 -B.O.E. del 26.1.88ITC Ml BT 026 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (RBT) (Orden de 13.1.88 -B.O.E. del 26.1.88

5.5- Control de impactos mecánicos

Debe controlarse de la proximidad de las atmósferas peligrosas todo posible foco de ignición, aparte de las chispas por descargas electrostáticas.

Especial atención debe tenerse con los impactos mecánicos que deben ser evitados a toda costa.

Los elementos metálicos de los equipos de bombeo---- material especial antichispa, generalmente aleación de Al-Zn.

La sujeción solidaria del tubo de aspiración de las bombas portátiles al propio recipiente metálico a vaciar es necesaria.

Trasvase mediante bombas portátiles. Sujeción solidaria a los recipientes de los tubos de aspiración y de los tubos de carga.

5.6- Interconexiones equipotenciales y puesta a tierra

Tras el control apropiado sobre la generación y acumulación de cargas electrostáticas, debemos asegurar que las cargas que se formen puedan eliminarse fácilmente sin ocasionar peligro.

Ello se logra fundamentalmente mediante la interconexión de todas las superficies conductoras sobre las que se puede formar electricidad estática, y estando a su vez el conjunto conectado a tierra.

La conexión equipotencial será entre el recipiente a vaciar, el equipo de bombeo y sus conducciones, y el recipiente a llenar.

5.6- Interconexiones equipotenciales y puesta a tierra

En realidad un cuerpo conductor puede considerarse conectado a tierra cuando permanezca conectado a otro que ya esté puesto a tierra.

Por ello podemos evitar el conectar individualmente todos los elementos a la puesta a tierra, aunque es recomendable en la medida de lo posible .

5.7- Control de los tiempos de relajación

Tiempo de relajación = tiempos de espera:

Desde que finaliza el trasvase hasta que se inician operaciones que puedan generar por sí mismas focos de ignición, como por ejemplo apertura de tapas, toma de muestras, etc. que son capaces de aportar energías de activación por impactos o golpes mecánicos o incluso por chispas electrostáticas.

Estos tiempos de relajación quedarán establecidos con un amplio margen de seguridad en los procedimientos de trabajo en función principalmente del tipo de producto que se transvasa. Para líquidos inflamables conductores el tiempo de relajación mínimo será de 30 seg. y para no conductores 1 minuto.

5.8- Ropa de trabajo adecuada

EI personal que trabaje en instalaciones en las que se efectúen transvases de líquidos inflamables no usará ropa de fibras sintéticas ni lana, y la vestimenta será preferiblemente de algodón, incluso la ropa interior.

El calzado y en su caso los guantes, deberán ser conductores. Ello ofrecerá protección suficiente siempre que el suelo sea también conductor, aspecto éste que también tiene que ser considerado.

Los zapatos corrientes, con suela de cuero, ofrecen, sobre todo si hay humedad suficiente, conductividad elevada. No obstante es recomendable usar remaches metálicos que atraviesen la suela del zapato.

5.9- Control de la humedad ambiental y procedimientos seguros de trabajo

Para concluir, indicaremos que, de ser posible y de forma complementaria, el mantener una humedad relativa por encima del 60% es una medida muy recomendable en ambientes que puedan ser inflamables.

En realidad si la humedad es alta existirá una ligera película de humedad en todas las superficies que les suministrará una conductividad eléctrica que facilitará la eliminación de cargas estáticas a través del medio ambiente a medida que se generan.

Todas las medidas de prevención y protección anteriormente expuestas serán efectivas si se puede asegurar su aplicación y control mediante la capacitación del personal expuesto al riesgo, y el empleo de procedimientos seguros de trabajo, siendo verificado periódicamente su cumplimiento.

6- Carga i descarga de camiones cisterna

6.1- Generación y acumulación de electricidad estática

¿Porque se genera electricidad estática en la actividad de carga y descarga de camiones cisterna?

- Por el resultado de la filtración del producto: operación que puede producir muy altos niveles de cargas y que requiere, para su disipación, un periodo de tiempo considerable.

- Por el movimiento del líquido a través de los filtros de malla intercalados en los circuitos de manipulación.

- Por el simple movimiento del líquido a lo largo de la tubería.

6.1- Generación y acumulación de electricidad estática

Para que una carga electrostática pueda constituir una fuente de ignición en el interior de un recinto vacío, deben concurrir las condiciones siguientes:

• Existencia de elementos generadores de cargas electrostáticas.

• Acumulación suficiente de cargas e.e. como para generar chispas.

• Presencia de una mezcla inflamable susceptible de ignición.

6.2- Peligro creado por una descarga electrostática

Una descarga electrostática es capaz de causar una ignición, siempre y cuando la energía liberada sea mayor que la energía mínima de ignición de la mezcla combustible presente en ese momento.

Energía mínima de ignición en el aire de

productos de uso mas frecuente

La liberación de energía durante la descarga dependerá de la geometría de los elementos.

6.2- Peligro creado por una descarga electrostática

En la descarga necesaria se forman puentes en el espacio vacío entre los conductores. Ex. dos esferas grandes, conductoras y próximas.

1) Descarga tipo chispa

6.2- Peligro creado por una descarga electrostática

2) Descarga tipo brocha

La energía liberada en las descargas tipo "brocha" entre un conductor y una superficie cargada, sin llegar a formar puente, alcanza un valor intermedio entre la descarga tipo chispa y tipo corona.

3) Descarga tipo "corona" o "punta”

6.2- Peligro creado por una descarga electrostática

Esta es la menos peligrosa, ya que se inicia cuando el punto del que emana la descarga está todavía a considerable distancia de la superficie susceptible de ignición, con lo que la energía instantánea liberada es bastante baja.

6.3- Capacidad de carga electrostática de los líquidos

La posibilidad de que se originen situaciones de riesgo en el trasvase de ciertos líquidos está íntimamente ligado a su resistividad.

Tabla 1.-Resistividad eléctrica de líquidos no conductores (hidrocarburos aromáticos, éteres y esteres)

+ Resistividad eléctrica + carga electrostática + Resistividad eléctrica + carga electrostática

6.4- Mezclas inflamables aire-vapor

Los riesgos de ignición de chispas estáticas pueden minimizarse:

• Incidiendo en el proceso generación-acumulación-descarga estática.• Controlando las mezclas inflamables de aire-vapor en aquellos puntos donde las cargas estáticas puedan descargarse en forma de chispas o destellos.

La probabilidad de que una mezcla aire-vapor sea inflamable depende de la presión de vapor y del punto de inflamación del producto. Esta clasificación contempla tres clases de productos:

• de baja presión de vapor,• de presión intermedia• de alta presión de vapor.

6.4.1 - Productos de baja presión de vapor

Son productos con punto de inflamación superior a 38ºC.Ej: keroseno, diesel, jet A-1 (combustible turbina aviación comercial)

Normalmente se usan a temperaturas bastante por debajo de sus puntos de inflamación, no generan vapores inflamables en las condiciones normales de utilización.

En temperatura por encima de sus puntos de inflamación puede entrar en ignición, al contaminarse con productos de presión de vapor intermedia o alta o accedan a compartimentos con vapores inflamables procedentes de una utilización anterior.

Los productos de presión de vapor baja, pueden producir mezclas inflamables aire-vapor en el espacio vacío existente en los tanques de techo fijo.

6.4.1 - Productos de baja presión de vapor

aire-vapor

El vapor inflamable sería detectado mediante un comprobador de gases.

Bajo ciertas condiciones de manipulación, los kerosenos y jet A -1, desprenden una "espuma" o niebla que puede ser inflamable a temperaturas inferiores a la del "flash-point" del líquido.

Sin embargo, experiencias y mediciones de laboratorio han demostrado que la energía requerida para la ignición es significativamente mayor que la requerida para la ignición de sus mezclas de aire-vapor.

6.4.1 - Productos de baja presión de vapor

flash-point : El punto de inflamación de un material volátil es la menor temperatura a la que se puede vaporizar para formar una mezcla inflamable en el aire

6.4.2- Productos de presión de vapor intermedia

Líquidos inflamables con una presión de vapor inferior a 31 kPa y un punto de inflamación inferior a 38 ºC.

Son productos que pueden originar una mezcla inflamable en el espacio vacío, a temperaturas normales de utilización.

Ejemplos: jp-4 (combustible turbina aviación militar), disolventes (xileno, benceno y tolueno).

6.4.3- Productos de alta presión de vapor

Son aquellos en los que la presión de vapor está por encima de 31 kPa,

Ex. gasolina de automoción, gasolina de aviación, las naftas de alta presión de vapor y otros.

En condiciones de equilibrio y temperaturas normales, estos productos suelen proporcionar una mezcla demasiado rica como para que se inflamen en un recinto limitado. Por ello, los destellos estáticos interiores a este espacio no darán ignición.

No obstante lo anterior, pueden formarse mezclas inflamables en las inmediaciones de los puntos de venteos o bocas de carga, con el consiguiente riesgo de incendios por las chispas o destellos que surjan en estos entornos.

6.5- Prevención contra ignición por electricidad estática

6.5.1- Control de la velocidad de flujo y del sistema de llenado

Hasta fecha reciente era criterio generalizado que una velocidad de 4 a 7 m/s era la adecuada para impedir la acumulación de cargas dentro de unos límites aceptables.

"v" Velocidad lineal de flujo (m/s) "d" Diámetro brazo de carga (m)

La tabla 1: relaciona los valores de "v" y "vd" para distintos diámetros de tubería.

v . d < 0.5 v . d < 0.5

6.5.2- Incremento de la conductividad del producto manipulado

Resulta posible controlar la acumulación de e.e. mediante aditivos que incrementen la conductividad (disminución de la resistividad).

Aditivos: productos polares que se mezclan a concentraciones bajas y en muy pequeñas cantidades hasta conseguir disminuir la resistividad y en consecuencia incrementar la conductividad del producto manipulado.

6.5.3- Conexiones equipotenciales y puestas a tierra

Una vez conseguido el control apropiado sobre la generación y acumulación de cargas electrostáticas, se hace necesario crear las condiciones precisas para que las cargas que se puedan formar sean fácilmente eliminadas.

Ello se consigue mediante la interconexión de todas las superficies conductoras sobre las que se puede formar e.e, estando a su vez el conjunto conectado a tierra.

6.5.4- Continuidad eléctrica de la línea de llenado

Cuando la carga de cisternas se efectúa por arriba, todas las partes metálicas de la tubería de alimentación y brazo de carga deben tener continuidad eléctrica a partir del punto de conexión.

En tal sentido, las mangueras, en general, dispondrán de alma metálica continua, debiendo evitarse situaciones tales como la intercalación de una manguera no conductora equipada con acoplamientos metálicos, si éstos no están conexionados a la tubería de alimentación y tanque receptor.

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones pueden pasar por él.

El brazo de carga debe alcanzar el fondo del compartimiento, entrando en contacto físico con él, a cuyo fin, debe dotarse a su extremo de material blando antichispa, al tiempo que se evitan las turbulencias y remolinos con la presencia de deflectores o biseles. El brazo de carga a potencial de tierra hace partícipe al líquido de este potencial.

6.5.5- Brazos de carga

La turbulencia de flujo que originan los brazos de carga en el llenado de cisternas por arriba, puede contribuir asimismo a la generación de cargas.

6.5.6- Compartimentos no conductores. Revestimientos y recubrimientos internos en cisternas

El amplio abanico de posibilidades que en su funcionalidad ofrecen los materiales sintéticos derivados del petróleo, ha consagrado la incorporación de estos materiales en la fabricación de cisternas para el transporte de mercancías peligrosas en general.

El comportamiento de estos materiales en cuanto a los riesgos inherentes a la electricidad estática, no los hacen especialmente recomendables, a menos que desde criterios de diseño y procedimientos operacionales pueda constatarse su inocuidad.

6.3.7- Riesgos de electricidad estática en relación con el vestuario de trabajo

El cuerpo humano puede considerarse como un buen conductor de la electricidad, llegando en atmósfera seca a acumular un potencial del orden de los 10.000 V.

Medidas preventivas siguientes: • Evitar el uso de prendas a base de fibras, botas de goma, zapatos con suela de goma o material sintético similar no conductor. • Propiciar el uso de calzado conductor y suelos del mismo carácter.