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Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Elctrica
IE 0502 Proyecto Elctrico
Estimador de costos de mano de obra para instalaciones elctricas
en zonas peligrosas
Por: Julio Csar Santamara Gonzlez
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Junio del 2008
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Estimador de costos de mano de obra para instalaciones elctricas
en zonas peligrosas
Por: Julio Csar Santamara Gonzlez
Sometido a la Escuela de Ingeniera Elctrica
de la Facultad de Ingeniera
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERA ELCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
_________________________________ Ing. Juan Ramn Rodrguez
Solera
Profesor Gua
_________________________________
_________________________________ Ing. Peter Zeledn Mndez Ing. Luis
Fernando Andrs Jcome
Profesor lector Profesor lector
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ii
A Julio Santamara Flores
Por haber sembrado el camino con sabidura
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iii
RECONOCIMIENTOS
Agradezco profundamente la ayuda prestada por el Ing. Juan Ramn
Rodrguez en
la gua y coordinacin de la elaboracin del trabajo final de
graduacin. Quiero tambin
reconocer al Ing. Mauricio Araya la colaboracin prestada
mediante la facilitacin del
material de investigacin y el trabajo final de graduacin que
desarrollara, y que resulta ser
la punta de lanza de ste trabajo.
Quiero agradecer tambin al Ing. Rubn Gmez, al Ing. Esteban
Cascante y al Ing.
Jos Antonio Gamboa por la ayuda prestada, el material facilitado
y las experiencias
brindadas en la elaboracin de presupuestos de obras elctricas.
Agradezco tambin al Ing.
Greivin Rojas por su gran colaboracin en el desarrollo del
programa estimador. Mencin
de agradecimiento tambin para Rafael Mora, quien por la
naturaleza de su trabajo de
graduacin, se relaciona directamente con ste trabajo final de
graduacin.
Finalmente agradezco a las personas ms importantes en mi vida y
que ms me
ayudaron durante este camino, mis padres Ana Ruth y Osvaldo, y a
mis hermanas Daniela y
Karina, gracias por todo el apoyo que me han brindado durante mi
vida universitaria.
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iv
NDICE GENERAL
CAPTULO 1:
Introduccin..............................................................................
1 1.1 Objetivos
.....................................................................................................................3
1.1.1 Objetivo general
.................................................................................................3
1.1.2 Objetivos
especficos..........................................................................................3
1.2 Metodologa
................................................................................................................4
CAPTULO 2: Nociones sobre las fuentes de ignicin
.................................. 5 2.1 Energas mnimas de
ignicin....................................................................................6
2.2 Fuentes de
ignicin.....................................................................................................7
2.2.1 Arcos y
chispas...................................................................................................7
2.2.2 Llamas Expuestas
...............................................................................................9
2.2.3 Otras fuentes de
ignicin..................................................................................10
CAPTULO 3: Normativas referentes a las labores elctricas en
zonas peligrosas
............................................................................................................11
3.1 La Asociacin Nacional De Proteccin Contra Incendios
..............................................11 3.2 El Cdigo
Elctrico Nacional (NFPA
70)...............................................................12
3.2.1 Definicin de zonas peligrosas
........................................................................12
3.2.2 Clasificaciones de las zonas
peligrosas...........................................................13
3.3 NFPA 30 Cdigo de Lquidos Combustibles e Inflamables
..................................23 3.4 NFPA 70E Estndar para la
seguridad elctrica en el espacio de trabajo.............26 3.5 NFPA
493 Estndar para los equipos intrnsicamente seguros a utilizarse en
zonas peligrosas clase I, II y III, divisin 1
.............................................................................27
3.6 NFPA 496 Estndar para los encierros purgados y presurizados en
zonas peligrosas
...................................................................................................................................28
3.6 Otros estndares de referencia de la
NFPA.............................................................30
CAPTULO 4: Tcnicas de proteccin utilizadas en las zonas
peligrosas31 4.1 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas
peligrosas Clase I divisin 1 ............32
4.1.1 Encierros contra
explosin...............................................................................32
4.1.2 Equipo intrnsecamente
seguro........................................................................36
4.1.3 Equipo Purgado
................................................................................................37
4.2 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas clase I
divisin 2 .............38 4.2.1 Sistemas no
incendiarios..................................................................................38
4.2.2 Inmersin en
aceite...........................................................................................39
4.2.3 Luminarias y salidas elctricas contraexplosin
............................................40
4.3 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas clase II
divisiones 1 y 2 ..42 4.3.1 Equipo a prueba de ignicin de polvo
....................................................................42
4.3.2 Equipo
presurizado...........................................................................................43
4.4 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas clase
III divisiones 1 y 2.44
-
v
4.4.1 Requerimientos especiales
...............................................................................44
4.5 Tcnicas de proteccin, clasificacin por
zona.......................................................44
4.5.1 Clase I, zonas 0, 1 y 2
......................................................................................44
4.5.1 Zonas 20, 21 y 22
.............................................................................................45
CAPTULO 5: Requerimientos para instalaciones elctricas en zonas
peligrosas
............................................................................................................47
5.1 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase I
divisin 1 .....47
5.1.1 Cable con aislamiento mineral y recubrimiento metlico (MI)
............................47 5.1.2 Tubera conduit metlica rgida
(RMC) o intermedia (IMC) ........................48 5.1.3 Sellos
para conduit y cable
..............................................................................48
5.2 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase
I divisin 2 .....50 5.2.1 Cable para mediano voltaje (MV)
..........................................................................50
5.2.1 Cable con cubierta de metal
(MC)..........................................................................51
5.2 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase
II divisiones 1 y 2 51 5.3 Mtodos para cableado y canalizacin en
zonas peligrosas clase III divisiones 1 y 2 52 5.4 Puesta a tierra
en zonas
peligrosas...........................................................................52
CAPITULO 6: Estimacin de costos de mano de obra elctrica en zonas
peligrosas
............................................................................................................54
6.1 National Electrical Estimator
...................................................................................54
6.1.1 Utilizacin de las tablas del National Electrical
Estimator............................54 6.1.2 ndice de
dificultad...........................................................................................57
6.1.3 Instalaciones elctricas bajo condiciones normales
.......................................58 6.1.4 Instalaciones
elctricas en zonas peligrosas
...................................................59
6.2 Programa estimador de mano de obra
.....................................................................61
6.2.1 Generalidades sobre JAVA y la programacin orientada a
objetos..............61 6.2.2 Programa Estimador de Mano de
Obra...........................................................62
CONCLUSIONES
.............................................................................................71
RECOMENDACIONES...................................................................................73
BIBLIOGRAFA
...............................................................................................74
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vi
NDICE DE FIGURAS
Figura 2.1. Tringulo de fuego
...................................................................................................5
Figura 4.1 Esquema de permisiones y prohibiciones para tcnicas
de proteccin................31
Figura 4.2 Encierro contraexplosin para un motor
...............................................................33
Figura 4.3 Unin plana para un encierro
contraexplosin......................................................34
Figura 4.4 Espaciamiento entre dos superficies planas de un
encierro contraexplosin ......35
Figura 4.5 Unin roscada para un encierro contraexplosin.
.................................................35
Figura 4.5 Barrera de energa para una zona intrnsecamente segura
...................................37
Figura 4.7 Sistema de purgado para una zona
peligrosa.........................................................38
Figura 4.8. Controlador automtico de flujo listado como no
incendiario ............................39
Figura 4.9. Diagrama de la tcnica de inmersin en aceite
....................................................40
Figura 4.10. Luminaria
contraexplosin..................................................................................41
Figura 4.11. Tomacorriente
contraexplosin...........................................................................41
Figura 4.12. Tablero elctrico a prueba de ignicin por polvos
combustibles......................43
Figura 5.1. Cable tipo
MI..........................................................................................................47
Figura 5.2 Esquema de espesores de tubera metlicas tipo RMC, IMC
y EMT..................48
Figura 5.3 Requerimientos para ubicacin de sellos en zonas
peligrosas .............................49
Figura 5.4 Cable para mediano voltaje tipo
MV.....................................................................50
Figura 5.5 Cable tipo MC
.........................................................................................................51
Figura 5.6 Puesta a tierra de dos elementos en una zona
peligrosa........................................53
Figura 6.1. Men principal del programa estimador
...............................................................63
Figura 6.2. Pantalla para registro de
clientes...........................................................................64
Figura 6.3. Pantalla para registro de
materiales.......................................................................65
Figura 6.4. Pantalla para creacin de proyectos
......................................................................66
Figura 6.5. Pantalla para creacin de
presupuestos.................................................................68
Figura 6.6. Memoria de clculo generada para la creacin de
presupuestos.........................70
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vii
NDICE DE TABLAS
Tabla 2.1. Energa de ignicin mnima para algunos gases
inflamables .................................6
Tabla 2.2. Energa de ignicin mnima para algunos polvos
combustibles.............................7
Tabla 3.1 Clasificaciones de zonas peligrosas de acuerdo a la
NFPA-70 .............................22
Tabla 3.2. Lmites del espacio de trabajo en centros de servicio
de lquidos combustibles.25
Tabla 4.1 Tcnicas de proteccin a utilizar en las zonas
peligrosas ......................................46
Tabla 6.1 Tiempo de instalacin de tubera conduit metlica
intermedia (IMC)..................55
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viii
RESUMEN
El objetivo principal de este trabajo final de graduacin es
elaborar un programa
estimador de mano de obra para instalaciones elctricas, tomando
como referencia el
elaborado por el Ing. Mauricio Araya, y procurar mejoras en l.
El nfasis de este trabajo es
el de estimar los costos de mano de obra de instalaciones
elctricas en las zonas clasificadas
como peligrosas por la NFPA. Metodolgicamente, se inicia con el
estudio del trabajo
elaborado previamente y la determinacin de las mejoras a
realizarse, el llevarlo a una
plataforma gratuita, las mejoras en la interfaz para el usuario.
Adems se analizan las
nociones principales sobre la generacin de incendios, la
normativa de la NFPA
concerniente a las labores elctricas en las zonas clasificadas
como peligrosas y los
mtodos de proteccin utilizados en las instalaciones elctricas en
estos lugares
El resultado principal de este trabajo final de graduacin es el
Programa Estimador
de Mano de Obra, el cual permite la elaboracin de presupuestos
de obras elctricas de
una manera menos subjetiva, tomando como base los ndices de
National Electrical
Estimator. De esto se puede concluir, adems de los factores que
afectan las instalaciones
elctricas en zonas normales, la estimacin de costos de
instalaciones elctricas en zonas
peligrosas se ve afectada por una gran cantidad de elementos
adicionales los cuales
incrementan el nivel de dificultad de las labores, y pese al uso
de herramientas como el
National Electrical Estimator, la estimacin de estas labores
requiere un conocimiento
adquirido mediante la experiencia profesional, para la
elaboracin de buenas estimaciones.
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1
CAPTULO 1: Introduccin
Desde el momento de concepcin de un proyecto de construccin
adems de los
detalles concernientes al diseo, las caractersticas
constructivas, el cumplimiento con las
normas establecidas y las especificaciones del cliente, el
ingeniero es responsable en gran
medida de la parte econmica del proyecto. El presupuesto de la
obra es parte integral de la
evolucin del proyecto desde su origen conceptual hasta su
ejecucin.
La estimacin costos de proyectos constructivos, y en este caso
la parte elctrica,
resulta en cierta forma algo subjetivo. Esto porque se efecta a
partir de esquemas, planos
constructivos y especificaciones de proyecto, los cuales tan
solo son guas constructivas
pues las condiciones en el campo resultan normalmente muy
diferentes. La estimacin de
mano de obra no est exenta de esta subjetividad, pues, se debe
tambin tomar en cuenta
que el trabajo es realizado por personas cuya pericia, motivacin
y estado de salud, slo por
mencionar algunos factores, no pueden conocerse objetivamente.
Sin embargo los
programas estimadores de mano de obra, resultan ser un
complemento para lograr
determinar aproximadamente los costos por ste rubro, en la etapa
de presupuesto de un
proyecto
Un programa que permita la estimacin de obras y que adems
permita el
almacenamiento de informacin til, ofrece una solucin que
facilita la elaboracin de
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2
presupuestos de una manera ms expedita. Sin embargo no se debe
dejar de lado el
conocimiento de las normas, la experiencia del trabajo en campo
y la anticipacin de
condiciones como puntos clave en la elaboracin de un buen
presupuesto
En el caso especfico de este trabajo, se considera los trabajos
elctricos a realizarse
en las denominadas zonas peligrosas. Una zona peligrosa de forma
muy general se puede
definir como todos aquellos lugares en cuyo medio ambiente hay o
podra haber presencia
de materiales combustibles. Por obvias razones, los materiales y
las tcnicas de
construccin en estos ambientes resultan muy diferentes, lo cual
afecta directamente la
forma de presupuestar los trabajos en estos lugares.
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3
1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo general
Desarrollar un programa en lenguaje de programacin JAVA que d
continuidad y
mejore programa estimador de mano de obra elaborado como
proyecto elctrico
durante el segundo periodo del 2007 por el estudiante Mauricio
Araya. El nfasis de
ste trabajo final de graduacin est orientado a las instalaciones
elctricas en zonas
peligrosas
1.1.2 Objetivos especficos
- Conocer las tcnicas de estimacin de mano de obra para
instalaciones elctricas
utilizadas en pases desarrollados
- Estudiar el documento National Electrical Estimator utilizado
en los Estados
Unidos de Amrica para la estimacin de obras elctricas
- Estudiar las normas de la National Fire Protection Association
(NFPA),
relacionadas con el condicionamiento de las labores en zonas
peligrosas
-Desarrollar una herramienta computacional amable con el
usuario, que tenga
aplicacin prctica en el tema que se describe
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4
1.2 Metodologa
Para la realizacin del proyecto se requiere de la realizacin de
diferentes
actividades, las cuales se describen a continuacin:
? Estudio del proyecto elctrico elaborado por Mauricio Araya
durante el
segundo ciclo del 2007, tanto del documento escrito as como el
programa
elaborado
? Aprendizaje de la plataforma JAVA, para lograr la continuidad
y mejora del
programa
? Consideracin e implementacin de mejoras dentro del programa,
para efecto
de mejores estimaciones de mano de obra
? Investigacin de las normas de la National Fire Protection
Association que
definen las normas y clasificaciones de instalaciones elctricas,
a construirse en
las zonas denominadas peligrosas
? Investigacin del National Electrical Estimator, a efecto de
determinar aspectos
relevantes para la estimacin de mano de obra en zonas
peligrosas,
? Revisin en campo de las prcticas de trabajo en instalaciones
dentro de zonas
peligrosas.
? Elaboracin de la base de datos de instalacin de materiales en
zonas peligrosas
dentro del programa
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5
CAPTULO 2: Nociones sobre las fuentes de ignicin
Para que la combustin, a nivel de incendios o explosiones
ocurra, es necesario que
se tenga la presencia de tres elementos fundamentales; un
combustible, una fuente de calor
(esto es, la fuente de ignicin) y oxgeno. La contribucin de
estos tres elementos se
presenta de manera grfica como el Triangulo de fuego, el cual
observamos en la figura
2.1.
Figura 2.1. Tringulo de fuego
En las zonas peligrosas, el elemento combustible puede ser un
gas inflamable, un
vapor generado por combustible lquido, polvos combustibles, o
fibras que pueden ser
fcilmente combustibles. Cuando uno de estos elementos se mezcla
con oxgeno en
determinadas proporciones, es posible que esta sustancia se
convierta en una mezcla
explosiva. En este punto solo es necesario que exista una fuente
de ignicin para que inicie
el proceso de combustin.
En las zonas peligrosas es intrnseca la existencia de elementos
combustibles as
como la presencia de oxigeno en los ambientes. Es por esto que
la nica manera de asilar
uno de los elementos que componen el triangulo de incendio, en
una zona peligrosa, es
eliminando o minimizando las fuentes de ignicin.
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6
2.1 Energas mnimas de ignicin
Una determinada cantidad de energa es necesaria para incendiar
un material
inflamable. Esta cantidad de energa depende primordialmente de
tres factores: el tipo de
material, la concentracin de este en el ambiente con un agente
oxidante, y el tiempo de
exposicin a las fuentes de calor. Por ejemplo, en la tabla 2.1,
se presentan las mnimas
energas de ignicin para algunos de los gases inflamables ms
comunes, en condiciones de
prueba y en concentraciones de 1 mg/cm3.
Tabla 2.1. Energa de ignicin mnima para algunos gases
inflamables
Material Inflamable (Gases) Energa de ignicin mnima (mW/s)
Acetileno 0,017
Hidrgeno 0,017
Etileno 0,08
Metano 0,3
Fuente: Electrical Installations in Hazardous Locations, pgina
43
Para los polvos combustibles, las energas de ignicin son
significativamente
mayores, en la tabla 2.2, se muestran las energas de ignicin
mnimas para polvos
combustibles, en condiciones de prueba y en concentraciones de 1
mg/cm3
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7
Tabla 2.2. Energa de ignicin mnima para algunos polvos
combustibles
Material Inflamable (Polvos Combustibles) Energa de ignicin
mnima (W/s)
Aluminio 15
Magnesio 40
Carbn 30
Azufre 15
Fuente: Electrical Installations in Hazardous Locations, pgina
44
2.2 Fuentes de ignicin
2.2.1 Arcos y chispas
Las condiciones de energas mnimas de ignicin pueden ser
fcilmente alcanzadas
mediante arcos elctricos o chispas
Arcos elctricos de equipos elctricos
Los equipos elctricos, tales como controladores de motores,
disyuntores,
interruptores y relees son utilizados frecuentemente en
instalaciones elctricas en zonas
peligrosas. En los contactos de estos equipos se generan arcos
los cuales son capaces de
alcanzar las energas mnimas de ignicin. Es por ello que es
necesario el aislamiento de
estos contactos para prevenir las explosiones. [1, p 44]
Adems de los arcos que se producen en los contactos de los
equipos de
interrupcin y de conmutacin, los arcos se producen tambin por
fallas en los aislamientos
entre dos puntos a diferentes tensiones.
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8
Electricidad esttica
La electricidad esttica es fuente de ignicin muy comn. La
electricidad esttica es
la electrificacin de materiales a travs de contacto fsico y
posterior separacin, esto
produce la polarizacin de los elementos en el ambiente, lo cual,
puede producir chispas
que significan un riesgo de incendio u explosin en un ambiente
inflamable. [Ibd., p 225]
Cuando dos cuerpos entran en contacto generando un movimiento de
roce, los
electrones libres se transfieren de un cuerpo al otro,
polarizando positivamente uno de los
cuerpos y negativamente el otro. Esto genera una fuerza de
atraccin entre ellos. Si los
cuerpos se separan sbitamente, se realiza un trabajo en
contraposicin a la fuerza de
atraccin, esta energa resultante puede ser mayor a la energa
mnima de ignicin de las
mezclas explosivas en el ambiente, y desatar una explosin. Las
descargas atmosfricas son
un ejemplo claro de la electricidad esttica
Chispas mecnicas
Las chispas mecnicas son generadas por dos objetos que se
golpean, y son una
causa comn de explosiones e incendios. Por ejemplo estas se dan
cuando se muelen
materiales, o cuando bajo condiciones normales un cuerpo en
movimiento choca contra
otro cuerpo en estado estacionario o en movimiento. Es
importante recordar que el choque
de dos cuerpos para generar chispas es uno de los mtodos ms
antiguos para producir
fuego.
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2.2.2 Llamas Expuestas
Resulta obvio, las llamas expuestas son una fuente de ignicin
que podra desatar un
incendio o una explosin dentro de un lugar determinado, Sin
embargo, las llamas
expuestas son un mtodo de prevencin de transmisin de gases
inflamables, donde, stos
son quemados en un rea alejada de las zonas seguras. Por
ejemplo, se tiene, las antorchas
colocadas en las partes superiores de las torres extractoras de
petrleo, donde se utiliza este
mtodo para evitar la transmisin de gases inflamables
Labores de soldadura y corte de materiales
Cuando las labores de soldadura y el corte de materiales, en
trabajos a nivel
industrial, se realizan de manera impropia, esta, se convierten
en una de las causas ms
comunes de explosiones e incendios en las zonas peligrosas.
Hornos y calderas
Los hornos y las calderas son una fuente de ignicin, debida a
las altas temperaturas
que involucran estos equipos. Adems, la gran mayora de hornos y
calderas son manejados
por medio de combustibles fsiles, de ah la atmsfera combustible
presente.
Superficies calientes
Cuando se tienen superficies calientes dentro de una zona
peligrosa, y sta alcanza
la temperatura mnima de ignicin del material presente en el
ambiente, es una fuente
potencial de peligro de incendio o explosin. Algunos ejemplos
son cables elctricos a
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10
temperaturas por encima de los niveles normales, as como las
superficies de las luminarias
y los motores instalados en las zonas peligrosas.
2.2.3 Otras fuentes de ignicin
Pese a que las fuentes de ignicin mencionadas anteriormente son
las ms comunes,
no son las nicas que pueden estar presentes en una zona
peligrosa. Tambin se debe tomar
en consideracin las fuentes de ignicin que incluyen
? Ondas electromagnticas de alta frecuencia, como por ejemplo,
ondas de televisin,
radio, instalaciones de radar
? Radiacin ptica, tales como fuentes lser
? Radiacin ionizante, por ejemplo la que se produce de gases
radioactivos de poca
densidad
? Ondas ultrasnicas, como la que se genera por equipos de
medicin de densidades
? Compresin repentina, por ejemplo, cuando una cmara de vaco
falla o se despresuriza
repentinamente
? Reacciones qumicas que generen ignicin espontnea
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11
CAPTULO 3: Normativas referentes a las labores elctricas en
zonas peligrosas
Las labores de diseo y construccin de instalaciones elctricas
estn definidas por
diferentes organismos internacionales que emiten las normativas
concernientes. En Costa
Rica, se adoptan como normativas las establecidas por la
Asociacin Nacional de
Proteccin contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingls),
principalmente de la
normativa NFPA 70 (National Electrical Code, NEC), que se
establece como Cdigo
Elctrico Nacional. Sin embargo existen gran cantidad de
normativas de la NFPA que
regulan las labores de construccin dentro de las zonas
peligrosas.
3.1 La Asociacin Nacional De Proteccin Contra Incendios
La Asociacin Nacional de Proteccin contra Incendios (NFPA) es
una de
diferentes organizaciones que publican estndares relativos a la
regulacin de las labores de
construccin elctrica y mecnica de las facilidades en las zonas
peligrosas. Dado que esta
es una organizacin estadounidense, esta sujeta al Instituto
Nacional Americano de
Estndares (ANSI por sus siglas en ingls).
El objetivo primordial de esta organizacin es el de salvaguardar
al hombre y su
entorno, del fuego destructivo, usando tcnicas cientficas y de
ingeniera, as como la
educacin [1, p 2].
Los cdigos y los estndares son elaborados por un comit
designado, y es mediante
el consenso que se dictan las normas que se van a incluir en las
normativas. Estos comits
son conformados por profesionales seleccionados por su
experiencia profesional y
acadmica, para cada tema en especfico.
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12
3.2 El Cdigo Elctrico Nacional (NFPA 70)
El Cdigo Elctrico Nacional, es parte de la gran cantidad de
cdigos, prcticas
recomendadas y publicaciones de la NFPA, sin embargo es quiz el
de mayor difusin y
adopcin en los Estados Unidos de Amrica, y en otros pases a
nivel latinoamericano.
El Cdigo Elctrico Nacional, conocido tambin como NEC, es
publicado por la
NFPA desde 1911, sin embargo el primer texto fue desarrollado en
1897, como uno de los
esfuerzos, de muchas compaas aseguradoras, empresas elctricas y
arquitectnicas, que
tenan intereses en comn. Este cdigo se actualiza cada 3 aos [3,
p 70-1]
La edicin del Cdigo Elctrico Nacional del 2008, esta dividida en
nueve
captulos, dentro de los cuales el Captulo 5, incluye las normas
referentes a las
instalaciones elctricas ubicaciones especiales, y dentro de l
los artculos desde el 500
hasta el 516 hacen referencia a las definidas zonas
peligrosas.
3.2.1 Definicin de zonas peligrosas
El artculo 500 del NEC, tiene como objetivo, definir los
requerimientos para el
cableado de equipos elctricos y electrnicos, en todos las
tensiones, ( ) en donde exista
peligro de fuego y explosiones debidas a la presencia de gases o
vapores inflamables,
lquidos inflamables, polvos combustibles o fibras o materiales
desprendibles inflamables
[Ibd., p 70-340]
Sin embargo con sta definicin, es posible clasificar una casa de
habitacin, en la
que se tengan electrodomsticos que funcionan con gas natural,
como una zona peligrosa.
No es que no se haya presentado una situacin de explosin por una
simple cocina de gas,
el contexto lleva a deducir que la ocurrencia de estos eventos
es significativamente pequea
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13
en comparacin con la cantidad de hogares en los que existen
cocinas de gas. De ah que no
se considere este tipo de lugares como zonas peligrosas [1, p
11]. El cdigo define entonces
diferentes tipos de clasificaciones para tipificar las
diferentes zonas peligrosas, en
dependencia de la presencia y el tipo de elementos combustibles
inflamables existan.
3.2.2 Clasificaciones de las zonas peligrosas
Las secciones 500.5 (B), 500.5 (C), 500.5 (D), describen tres
tipos de zonas
peligrosas, la clase I que corresponde a los gases o vapores
inflamables, la clase II que
corresponde a los polvos combustibles, y la clase III que
corresponde a las fibras o
materiales desprendibles fcilmente inflamables. Esto no implica
que una zona no pueda
ser clasificada dentro de ms de una de estas categoras. [8, p
653]
Adems las clases I y II, y divisiones de las mismas, se dividen
en grupos en
dependencia del tipo especfico de material o materiales que se
contienen (Secciones
500.6(A) y 500.6 (B)). Esto porque diferentes materiales tienen
diferentes niveles de
peligrosidad, por ejemplo, el equipo que se utiliza para
instalaciones donde se manipula
gasolina, no puede ser el mismo que se utiliza donde se manipula
hidrgeno o acetileno. La
clasificacin por grupos se realiza tomando en cuenta cuatro
factores determinantes
Mxima brecha segura experimental (MESG):
En los equipos contraexplosin utilizados en las zonas
peligrosas, existen brechas entre
las uniones de estos equipos. En dependencia del material que se
utilice, existe una mxima
apertura de esa brecha que, teniendo de un lado una condicin de
combustin, el fuego no
se propagara al otro lado de la brecha. Este principio es muy
utilizado en las minas de
carbn, en donde la presencia de metano es un peligro latente, y
se trabaja con equipos
como lmparas y motores a prueba de explosiones
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14
Coeficiente de corriente mnima de ignicin (MIC):
El coeficiente derivado de comparar la corriente mnima para
generar una chispa por
induccin para encender una mezcla explosiva determinada, entre
la corriente mnima de
ignicin necesaria para generar una chispa por induccin para
encender una mezcla
explosiva de metano
Temperatura de Ignicin:
La temperatura de ignicin es un elemento crtico en la
aceptabilidad de los equipos que
se pueden utilizar en las diferentes zonas peligrosas. Los
equipos contraexplosin estn
diseados para contener y evitar la propagacin de las
explosiones, sin embargo, si la
superficie externa del encierro contraexplosin tiene una
temperatura superior a la
temperatura de ignicin del gas o vapor, la superficie externa
del encierro actuara en ese
caso como un fuente de ignicin.
Presin de Explosin:
Esta clasificacin se refiere principalmente a las presiones
generadas por los diferentes
materiales durante las explosiones
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15
3.2.2.1 Zonas peligrosas clase I
Las zonas clasificadas clase I, son aquellas zonas en las cuales
gases o vapores
inflamables existan en el aire en cantidades suficientes para
producir explosiones. Las
zonas clase I, se subdividen en dos divisiones
Clase I, divisin 1:
Una zona peligrosa cae dentro de esta clasificacin si se cumple
al menos una de las
siguientes condiciones
? En las que, bajo condiciones normales, existan concentraciones
inflamables de vapores o gases inflamables
? En las que frecuentemente, debido a labores de reparaciones,
mantenimiento o fugas, existan concentraciones inflamables de gases
o vapores inflamables
? En las que, debido a fallas en equipos o procesos, se liberen
concentraciones inflamables de gases o vapores inflamables, y
adems, simultneamente cause fallas en
los sistemas elctricos y stos se conviertan una fuente de
ignicin
Clase I, divisin 2:
Una zona peligrosa cae dentro de esta clasificacin si se cumple
al menos una de las
siguientes condiciones
? En las que lquidos voltiles inflamables o gases inflamables
sean manipulados,
-
16
procesados o usados, pero en casos en los que los lquidos,
vapores o gases estn
normalmente confinados a contenedores o sistemas cerrados, de
los cuales, estos
puedan escapar nicamente debido a fallas, ruptura o cualquier
operacin anormal
? En las que concentraciones inflamables de gases o vapores
inflamables sean evacuadas por un sistema de ventilacin mecnico, y
se puedan convertir en un peligro debido a la
falla u operacin anormal de estos sistemas
? En las que estn adyacentes a una zona peligrosa clasificada
como clase I, divisin 1, y en la cual las concentraciones
inflamables de gases o vapores inflamables, puedan
ocasionalmente estar comunicadas, a menos que esa comunicacin
sea prevenida
mediante ventilacin a presin de una fuente de aire limpio
efectiva.
Clasificaciones por grupo, clase I
Los materiales que abarca la clase I se clasifican los
siguientes grupos
? Grupo A: Acetileno ? Grupo B: Gas inflamable, lquidos que
producen vapores inflamables, lquidos
combustibles, lquidos inflamables que producen vapores, que
combinados con oxgeno
podran arder o explotar, los cuales tienen un MESG menor o igual
a 0,45 mm, o un
coeficiente de corriente mnimo de ignicin MIC menor o igual a
0,40. Un material
tpico de este grupo es el Hidrgeno
? Grupo C: Gas inflamable, lquidos que producen vapores
inflamables, lquidos combustibles, lquidos inflamables que producen
vapores, que combinados con oxgeno
podran arder o explotar, los cuales tienen un MESG mayor a 0,45
mm pero menor o
igual a 0,75 mm, o un coeficiente de corriente mnimo de ignicin
MIC mayor a 0,40,
pero menor o igual a 0,80. Un material tpico de este grupo es el
Etileno
? Grupo D: Gas inflamable, lquidos que producen vapores
inflamables, lquidos combustibles, lquidos inflamables que producen
vapores, que combinados con oxgeno
-
17
podran arder o explotar, los cuales tienen un MESG mayor a 0,75
mm, o un coeficiente
de corriente mnimo de ignicin MIC mayor a 0,80. Un ejemplo tpico
es el Propano
3.2.2.2 Zonas peligrosas clase II
Las zonas peligrosas clase II son aquellas zonas donde el
peligro proviene de polvos
combustibles
Clase II, divisin 1
Una zona peligrosa cae dentro de esta clasificacin si se cumple
al menos un de las
siguientes condiciones
? En las cuales, los polvos combustibles estn en el aire, bajo
condiciones normales, en cantidades suficientes para producir
explosivos o mezclas inflamables
? En donde, debido a fallas mecnicas, u operacin anormal de
maquinaria o equipo, pueda causar explosivos o mezclas inflamables,
en simultaneidad con fallas en los
sistemas elctricos las cuales puedan convertirse en una fuente
de ignicin
? En cuales los polvos combustibles clasificados como Grupo E
estn presentes en cantidades suficientes como para considerarse
peligrosos
Clase II, divisin 2
Una zona peligrosa cae dentro de esta clasificacin si se cumple
al menos un de las
siguientes condiciones
? En las cuales, los polvos combustibles, debido a operaciones
anormales, puedan estar presentes en el aire en cantidades
suficientes para producir mezclas inflamables
-
18
explosivas
? Donde acumulaciones de polvos combustibles estn presentes,
pero, normalmente en cantidades insuficientes como para interferir
con la operacin normal de los sistemas
elctricos u otros equipos pero en capacidad, como resultado de
la mal funcin de los
sistemas de proceso y manipulacin, suspenderse en el aire
? En cuales las acumulaciones de polvos combustibles dentro, o
en la vecindad de los equipos elctricos pueda ser suficiente como
para interferir con la disipacin de calor de
los mismos, o pudiere significar como inflamable por operaciones
anormales o falla de
los equipos elctricos
Clasificaciones por grupo, clase II
Los materiales que abarca la clase II se clasifican en los
siguientes grupos
? Grupo E: Atmsferas que contienen polvos combustibles metlicos,
incluyendo aluminio, magnesio, y sus aleaciones comerciales, u
otros polvos combustibles
metlicos cuyos tamaos de partcula, abrasividad y conductividad
presenten peligros
en el uso de equipo elctrico
? Grupo F: Atmsferas que contienen polvos combustibles
carbnicos, los cuales posean ms del 8% total de partculas voltiles
atrapadas, o han sido sensibilizados mediante
otros materiales que puedan significar un riesgo de explosin. Un
ejemplo de estos
materiales que pueden producir polvos combustibles carbnicos son
el carbn o el
carbn vegetal.
? Grupo G: Atmsferas que contienen polvos combustibles no
incluidos en los grupos E o F, entre los cuales estn los polvos
combustibles de las harinas, granos, plsticos y otros
qumicos
-
19
3.2.2.3 Zonas peligrosas clase III
Las zonas peligrosas clase III, son aquellas donde existe
presencia de fibras o
materiales desprendibles fcilmente combustibles, las cuales
usualmente no se encuentran
en el aire en cantidades suficientes para producir mezclas
explosivas
Clase III, divisin 1
Lugares en los cuales fibras fcilmente combustibles, o
materiales produciendo
fibras desprendibles combustibles, son manipulados,
manufacturados o utilizados
Clase III, divisin 2
Lugares en los cuales fibras fcilmente combustibles son
almacenadas o
manipuladas, pero no para efectos de manufactura
3.2.2.4 Clasificacin por zona
Desde la edicin de la NFPA -70 de 1996 se ha introducido un
nuevo concepto,
para clasificar las zonas peligrosas, el mtodo de clasificacin
por zonas. El propsito de la
insercin de este tipo de clasificacin es de incluir el mtodo de
clasificacin de zonas
peligrosas de la normativa internacional de la IEC (Comisin
Electrotcnica Internacional)
en la normativa NFPA. Para estos efectos se designaron dos
artculos, el 505 que describe
-
20
los lugares en los que se tiene presente lquidos o gases
inflamables, y el 506 que
corresponde a los polvos combustibles y las fibras
inflamables
Clasificacin por zona, clase I, zona 0, 1 y 2
? Zona 0: Son las zonas en las que se encuentran lquidos o gases
inflamables en concentraciones que puedan provocar mezclas
explosivas en el ambiente, y que
adems se encuentren en l continuamente durante largos periodos
de tiempo
? Zona 1: Son las zonas en las que se encuentran lquidos o gases
inflamables en concentraciones que puedan provocar mezclas
explosivas en el ambiente, durante
ciertos periodos de tiempo bajo condiciones de operacin
normales, o que tales
concentraciones se encuentren en el ambiente frecuentemente
debido al
mantenimiento o reparacin de los equipos.
? Zona 2: Son las zonas en la que se encuentran lquidos o gases
inflamables en concentraciones que puedan provocar mezclas
explosivas en el ambiente, durante
condiciones de operacin anormal, y su existencia es debida a
fugas que existen
durante cortos periodos de tiempo
Los materiales tambin se clasifican dentro de stas zonas en
dependencia de su
mxima brecha segura experimental (MESG), y del coeficiente de
corriente mnima de
ignicin (MIC)
Grupo IIA: Atmsferas que contengan acetona, amoniaco, alcohol
etlico, gasolina,
metano, propano, gases o lquidos inflamables, en concentraciones
que puedan
significar una condicin de peligro de explosin, que tengan una
mxima brecha segura
-
21
experimental (MESG) mayor a 0,90 mm, o un coeficiente de
corriente mnima de
ignicin (MIC) mayor a 0,80
Grupo IIB: Atmsferas que contengan acetaldehdo, etileno, gases o
lquidos
inflamables, en concentraciones que puedan significar una
condicin de peligro de
explosin, que tengan una mxima brecha segura experimental (MESG)
mayor a 0,55
mm pero menor a 0.90 mm, o un coeficiente de corriente mnima de
ignicin (MIC)
mayor a 0,45 pero menor a 0.80
Grupo IIC: Atmsferas que contengan acetileno, hidrgeno, gases o
lquidos
inflamables, en concentraciones que puedan significar una
condicin de peligro de
explosin, que tengan una mxima brecha segura experimental (MESG)
menor a 0,55
mm, o un coeficiente de corriente mnima de ignicin (MIC) menor a
0,45
Clasificacin por zona, zonas 20, 21 y 22
? Zona 20: Son los lugares en los que se encuentran polvos
combustibles o fibras inflamables en concentraciones que puedan
provocar mezclas explosivas en el
ambiente, y que adems se encuentren en l continuamente durante
largos periodos
de tiempo
? Zona 21: Son los lugares en los que se encuentran polvos
combustibles o fibras inflamables en concentraciones que puedan
provocar mezclas explosivas en el
ambiente, durante ciertos periodos de tiempo bajo condiciones de
operacin
normales, o que tales concentraciones se encuentren en el
ambiente frecuentemente
debido al mantenimiento o reparacin de los equipos.
-
22
? Zona 22: Son los lugares en la que se encuentran polvos
combustibles o fibras inflamables en concentraciones que puedan
provocar mezclas explosivas en el
ambiente, durante condiciones de operacin anormal, y su
existencia es debida a
fugas que existen durante cortos periodos de tiempo
En la tabla 3.1 se presenta un resumen con las diferentes
clasificaciones de zonas
peligrosas de acuerdo a la NFPA-70
Tabla 3.1 Clasificaciones de zonas peligrosas de acuerdo a la
NFPA-70
Clase Divisin Grupo Zona Grupo
0 1 A - B - C - D 1
CLASE I (Gases o lquidos inflamables)
2 A - B - C - D 2
IIA - IIB - IIC
20 1 E - F - G
21 CLASE II
(Polvos Combustibles)
2 E - F - G 22
20 1 ---
21 CLASE III
(Fibras Inflamables)
2 --- 22
-
23
3.3 NFPA 30 Cdigo de Lquidos Combustibles e Inflamables
El origen de la NFPA-30 se remonta a 1913 cuando se editaba en
los Estados
Unidos como un ordenamiento municipal llamado Prcticas sugeridas
para la
manipulacin y el uso de lquidos inflamables. Sin embargo, a
partir de 1957, la NFPA la
modific y elabor la NFPA-30, El Cdigo de Lquidos Combustibles e
Inflamables. [4, p
30-2]
ste cdigo aplica para todas las sustancias lquidas, combustibles
e inflamables,
salvo aquellas que se encuentren en estado slido por encima de
los 37,8C. La NFPA-30
establece los lineamientos para el uso y la manipulacin de gran
variedad de combustibles
lquidos. Adems establece condiciones especiales para el uso y la
manipulacin de
sustancias lquidas combustibles e inflamables especiales, pues
estas presentan
caractersticas especiales tales como, autoignicin cuando estn
expuestas al aire, son
altamente reactivas a otras sustancias presentes, descomposicin
explosiva, entre otras.
El Cdigo de lquidos combustibles hace la separacin entre un
lquido combustible
y un lquido inflamable
Lquidos Inflamables, son aquellos cuyas temperaturas mnimas de
ignicin est por debajo
de los 37.8C, y tienen presiones de vapor que no exceden los 28
kPa. Estos a su vez se
clasifican en dependencia de su temperatura mnima de ignicin
como:
Clase IA: Temperatura mnima de ignicin menor a 22,8C y punto de
ebullicin por
debajo de los 37,8C
-
24
Clase IB: Temperatura mnima de ignicin menor a 22,8C y punto de
ebullicin por
encima de los 37,8C
Clase IC: Temperatura mnima de ignicin entre 22,8C y 37,8C
Lquidos Combustibles, son aquellos cuyas temperaturas mnimas de
ignicin est por
encima de los 37,8C. Estos a su vez se clasifican en dependencia
de su temperatura
mnima de ignicin como
Clase II: Temperatura mnima de ignicin entre 37,8C y 60C
Clase IIIA: Temperatura mnima de ignicin entre 60C y 93,4C
Clase IIIB: Temperatura mnima de ignicin mayor a 93,4C
Esta norma tambin define algunos lineamientos para instalaciones
elctricas en
zonas donde es comn el uso de lquidos combustibles e
inflamables, por ejemplo en
plantas industriales, centros de servicio de combustible,
refineras, plantas qumicas y
destiladoras.
En los lugares que se manipulan combustibles lquidos e
inflamables, el rea de
trabajo debe ampliarse para asegurar un mbito de espacio de
trabajo seguro por las
emanaciones de gases provocadas por los mismos lquidos. En la
tabla 3.2, se presenta la
extensin requerida por la norma NFPA-30 para la extensin de los
lmites de la zona
delimitada como peligrosa, as como la clasificacin por divisin
de las mismas, en centros
de servicio de combustibles lquidos
-
25
Tabla 3.2. Lmites del espacio de trabajo en centros de servicio
de lquidos combustibles
Lugar
Agrupacin
NEC grupo D,
por divisin
Extensin de rea peligrosa
1
Todo el espacio por debajo del nivel del
suelo, el cual es clasificado dentro de la
divisin 1 o 2 Apertura de
llenado
2
Hasta 0,45 metros sobre el nivel del
suelo con un radio horizontal de 3 metros
desde el punto de conexin
1 Hasta 3 metros sobre la apertura de
descarga y 3 metros de radio horizontal
Tanque de
suministro bajo
tierra
Ventilacin
2
Desde 3 metros, hasta 5 metros desde la
apertura de descarga, y en un radio
desde 3 metros hasta 5 metros
1 Toda el rea dentro del dispensador
hasta 4 metros sobre el dispensador Dispensadores
2 Hasta 0,45 metros desde el dispensador
en todas las direcciones Unidades
dispensadoras
Caja de
servicio 1
Todo el espacio por debajo del nivel del
suelo, el cual es clasificado dentro de la
divisin 1 o 2
-
26
3.4 NFPA 70E Estndar para la seguridad elctrica en el espacio de
trabajo
La NFPA 70E en su captulo 5 es dedicada a las zonas peligrosas.
Esta posee
lineamientos que son apropiados para determinar el tipo y el
diseo de los equipos y las
instalaciones, que proveen seguridad ante los peligros derivados
de la combustibilidad e
inflamabilidad de los vapores, gases, lquidos, polvos y otro
tipo de materiales que se tienen
presente en una zona peligrosa. stos lineamientos estn referidos
al sistema elctrico en su
dimensin de cableado y equipos instalados dentro de una zona
peligrosa. Adems contiene
reglas especficas para los mtodos con los que se realiza el
cableado, conexiones
elctricas, aislamiento de conductores, adems de todos aquellos
equipos que se ven
involucrados intrnsecamente en una instalacin elctrica tales
como tableros,
transformadores, disyuntores entre otros.
Algunos de los requerimientos para asegurar que las labores a
realizarse en una
zona peligrosa sean seguras son establecidos por la NFPA-70E de
forma muy puntual, los
cuales estn asociados al tipo de equipo y el tipo de clase o
divisin en la que se agrupa la
zona.
Debido a esto, de manera general para la proteccin de los
trabajadores y su espacio
de trabajo se mencionan algunos requerimientos concernientes a
la identificacin de
sistemas: todos los equipos a utilizar deben estar sealizados,
de manera que se indique la
clasificacin de la zona, y el grupo de materiales para el cual
esta diseado, deben indicarse
los rangos de temperatura de operacin (esta temperatura no debe
sobrepasar la temperatura
de ignicin del material o los materiales que se encuentran en el
ambiente de la zona
peligrosa). Los sistemas que no producen calor, por ejemplo, las
cajas de registro, tuberas
para canalizaciones, uniones y conectores, no requiere estar
sealizados
-
27
3.5 NFPA 493 Estndar para los equipos intrnsicamente seguros a
utilizarse en zonas peligrosas clase I, II y III, divisin 1
La NFPA-493 inicialmente es concebida en el ao de 1967 bajo el
nombre de
Estndar para procesos de equipos de control intrnsecamente
seguros para usarse en
zonas peligrosas clase I. En el ao de 1975 se adopt como la NFPA
493
El propsito de la NFPA-493 es el de proveer lineamientos para la
construccin y
utilizacin de equipos intrnsecamente seguros, los cuales no son
capaces de causar
ignicin al ser utilizados en una zona peligrosa. [6, p 2]
Un aparato intrnsecamente seguro es aquel dispositivo en el
cual, una chispa
producida por la operacin normal, o por una condicin de falla,
no es capaz en presencia
de un ambiente explosivo, de causar la ignicin de la mezcla
explosiva.
La seguridad intrnseca se evala bajo el cumplimiento de dos
perspectivas
1. La energa disponible en la zona peligrosa, no es capaz de
generar la ignicin,
debido a la apariciones de arcos elctricos, o aumentos de
temperatura, bajo
condiciones de operaciones normales, la operacin normal incluye
los siguientes
aspectos
? Voltaje de alimentacin al mnimo ? Condiciones del ambiente
dentro de los mbitos para los cuales el equipo
est listado
? Las tolerancias de todos los componentes combinadas de manera
que representen la condicin mas desfavorable
-
28
2. La energa disponible en la zona peligrosa, no es capaz de
generar la ignicin,
debido a las apariciones de arcos elctricos, o aumentos de
temperatura, bajo
condiciones de operaciones de fallas. La operacin bajo
condiciones de falla incluye
los siguientes aspectos
? La falla mas desfavorable, aplicando un factor de 1,5 a la
energa disponible ? La combinacin de las dos fallas ms
desfavorables, condicin a la que no
aplica ningn factor a la energa disponible
? Las tolerancias de todos los componentes combinadas de manera
que representen la condicin mas desfavorable
La NFPA-493, establece en los subsecuentes captulos, los
procedimientos para
construir, probar y listar un determinado equipo como
intrnsecamente seguro.
3.6 NFPA 496 Estndar para los encierros purgados y presurizados
en zonas peligrosas La NFPA-496 es originada en 1982, sin embargo
la parte concerniente a los equipos
con encierros purgados se origina como un estndar tentativo en
el ao de 1966. En el ao
de 1970 se adopt la parte correspondiente a los encierros
presurizados.
El propsito de la NFPA-496 es proveer los lineamientos para el
diseo de encierros
purgados y presurizados, as como las medidas de seguridad
asociadas, con la intencin de
eliminar o reducir las condiciones peligrosas dentro de los
encierros [7, p-2]
-
29
Al igual que en la NFPA-70, en su artculo 500, se establece la
clasificacin por
divisin para cada una de las clases
Divisin 1: Zona normalmente peligrosa
Divisin 2: Zona peligrosa bajo condiciones de falla
La NFPA-496 establece algunas definiciones importantes sobre la
presurizacin o el
purgado de encierros.
Presurizacin:
El proceso de proveer al encierro con aire limpio o un gas
inerte, con o sin un flujo
continuo, a suficiente presin para prevenir la entrada de polvos
combustibles
Purgado:
El proceso de proveer al encierro con aire limpio o un gas
inerte, a un flujo y presin
positiva para reducir el ambiente a un nivel seguro, de
cualquier mezcla explosiva que se
encuentre inicialmente en el lugar.
? Purgado tipo X: Reduce una zona desde divisin 1 a no peligrosa
? Purgado tipo Y: Reduce una zona desde divisin 1 a divisin 2 ?
Purgado tipo Z: Reduce una zona desde divisin 2 a no peligrosa
-
30
3.6 Otros estndares de referencia de la NFPA Algunos estndares,
cdigos o prcticas recomendadas con lineamientos y
consideraciones referentes a las zonas peligrosas se presentan a
continuacin
? NFPA 30A: Cdigo para centros de dispensa de combustible, y
garajes de
reparacin
? NFPA 45: Estndar para la proteccin contra incendios en
laboratorios que utilizan qumicos
? NFPA 51: Estndar para el diseo y la instalacin de Oxigeno-Gas
Combustible, para procesos de soldadura, cortado y procesos
asociados
? NFPA 54: Cdigo de gas natural ? NFPA 58: Cdigo de Gas licuado
de petrleo ? NFPA 61: Estndar para la prevencin de incendios, y
explosiones debidas a polvos
combustibles en actividades relacionadas con la agricultura y
facilidades de
produccin de alimentos
? NFPA 99: Estndar para facilidades relacionadas con el cuidado
de la salud ? NFPA 407: Estndar para centros de servicio de
combustible para aeronaves ? NFPA 495: Cdigo de materiales
explosivos ? NFPA 497: Prcticas recomendadas para la clasificacin
de lquidos combustibles,
gases o vapores, as como de las zonas peligrosas, para
instalaciones elctricas en
reas de procesamiento de qumicos
? NFPA 499: Prcticas recomendadas para la clasificacin de polvos
combustibles, as como de las zonas peligrosas, para instalaciones
elctricas en reas de
procesamiento de qumicos
? NFPA 654: Estndar para la prevencin de incendios o explosiones
debidas a polvos combustibles, de procesos relacionados a la
manufactura y manejo de
combustibles slidos particularizados
-
31
CAPTULO 4: Tcnicas de proteccin utilizadas en las zonas
peligrosas Cuando se instala equipo elctrico en una zona peligrosa,
es necesario tomar en
consideracin muchas medidas para prevenir que el equipo encienda
una atmsfera
inflamable, propague el fuego o explote. Todos los sistemas de
proteccin estn diseados
para eliminar uno o ms vrtices del triangulo de fuego (captulo
2, figura 2.1), y todos lo
hacen de diferentes formas, por ejemplo, encierros purgados y
presurizados separan el
combustible de la fuente de ignicin; sistemas intrnsecamente
seguros, mantienen la
energa disponible en la zona peligrosa muy por debajo de los
limites que establece la
temperatura mnima de ignicin; la inmersin en aceite protege los
contactos elctricos de
de otra manera seran capaces de ignicin de una atmsfera
combustible.
En ste capitulo se presentan las tcnicas de proteccin a utilizar
en las zonas
peligrosas de acuerdo a los lineamientos que ofrece en el
capitulo 5 la NFPA-70. Es
importante mencionar que las tcnicas de proteccin aplicadas para
las zonas clase I son
vlidas para las clase II y III; las tcnicas de proteccin para
las clase II son vlidas para la
clase III; sin embargo no se permite la aplicacin en viceversa.
Adems un equipo listado
como divisin 1 se puede utilizar como listado para divisin 2,
pero un equipo listado como
divisin 2 no puede ser utilizado como divisin 1. En la figura
4.1 se muestran estas
permisiones y prohibiciones
Figura 4.1 Esquema de permisiones y prohibiciones para tcnicas
de proteccin
-
32
4.1 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas Clase
I
divisin 1
4.1.1 Encierros contra explosin
Los aparatos contraexplosin estn determinados por la NFPA-70,
como tcnicas
de proteccin permitidas para zonas clasificadas como clase I,
divisiones 1 y 2.
Esta tcnica de proteccin consiste en un encierro contraexplosin
el cual es capaz,
de que dada una explosin dentro del encierro, la soporte y no
permita que se propague al
exterior y encienda una atmsfera inflamable. [1, p 145-146]
La intencin es que los materiales con que se construyen tengan
la suficiente fuerza
para soportar los esfuerzos mecnicos a los que se pueden ver
sometidos los componentes
durante una explosin, debido a las fuertes presiones internas
generadas por la explosin
sobre los componentes. Es claro que los encierros contraexplosin
poseen uniones entre sus
partes, entonces es posible pensar que vapores o gases
inflamables existentes en el
ambiente, penetren al encierro, a travs de esas uniones. Adems,
los aparatos
contraexplosin se construyen considerando, como criterio de
diseo, el tipo de explosin
que pueda generar el gas o vapor en cuestin, y que adems no sea
una fuente de ignicin
de la atmsfera inflamable circundante al encierro debido a la
propagacin de chipas o
aumento de la temperatura de su alrededor durante la operacin.
En la figura 4.2 se puede
apreciar un encierro contraexplosin para un motor
-
33
Figura 4.2 Encierro contraexplosin para un motor 1
Tipos de uniones
El sellado hermtico de los equipos elctricos es sumamente
imprctico porque
equipo como motores, disyuntores convencionales,
desconectadores, por mencionar
algunos, tienen partes mviles; ejemplo de esto es el eje de un
motor elctrico. Adems en
muchas oportunidades es necesario tener acceso al interior de
los encierros ya sea para fines
operativos o de mantenimiento. Es por sta razn que los encierros
poseen diferentes tipos
de uniones.
1 Fotografa tomada de National Electrical Code Handbook (2005),
pgina 691
-
34
Unin tipo plana
En la figura 4.3 se presenta un esquema de una unin tipo plana
en un encierro
contraexplosin
Figura 4.3 Unin plana para un encierro contraexplosin
Las uniones planas se relacionan directamente con la mxima
brecha experimental.
Cuando una explosin ocurre dentro del encierro, la cubierta del
mismo debe tener la fuerza
suficiente para soportar las presiones internas generadas. Sin
embargo durante una
explosin los gases tratan de escapar por cualquier brecha que
exista. Adems el espacio
existente entre superficies planas se incrementa en dependencia
de la dureza del material
con el que se construye el encierro contraexplosin. En la figura
4.4 se puede apreciar la
diferencia de espaciamiento entre dos superficies planas de un
encierro contraexplosin,
antes de una explosin y durante la explosin.
-
35
Figura 4.4 Espaciamiento entre dos superficies planas de un
encierro contraexplosin
Unin tipo roscada
La unin roscada es de las ms comunes en los sistemas elctricos
que se utilizan en
las zonas peligrosas. Esta es quiz el tipo de unin ms efectiva,
pues esta no se abre
durante condiciones de explosin, y que adems presenta una
trayectoria mas larga para la
salida de los gases y vapores inflamables. Sin embargo para que
ste tipo de uniones sea
efectiva, es necesario que sean realizadas con suficiente par
aplicado para que sta quede
apretada. En la figura 4.5 se presenta un ejemplo de una unin de
tipo roscada.
Figura 4.5 Unin roscada para un encierro contraexplosin.
-
36
Temperatura Superficial
Los encierros contra explosin deben estar marcados en la parte
superior con
informacin referente al incremento de temperatura, o rango de
incremento de temperatura,
bajo condiciones de operacin normales o anormales anticipadas.
Adems es necesario que
se indique para que tipo de clase, divisin y grupo el encierro
es diseado y probado. Los
problemas de incrementos de temperatura debidos a sobrecargas o
fallas de arco se
pretende sean reducidos o aliviados mediante el cumplimiento de
los requerimientos de la
NFPA-70.
Existe un espesor mnimo requerido de los encierros
contraexplosin, basado en el
material del que se compone y el mtodo de fabricacin que se
utiliza. Cuando se presenta
una falla, la intencin es que el espesor del encierro acte como
un disipador de calor,
mientras la proteccin de falla de arco entra en accin. Adems
otra funcin de los
encierros es la de proteger las partes vivas de esfuerzos
mecnicos sobre los mismos.
4.1.2 Equipo intrnsecamente seguro
Los equipos intrnsecamente seguros son aquellos incapaces de
liberar energas
(elctricas y trmicas) bajo condiciones normales o anormales, que
puedan causar la
ignicin de una atmsfera explosiva. Las condiciones anormales
incluyen el dao
accidental, fallo de componentes, o aplicacin de sobrevoltaje.
Los equipos y circuitos
intrnsecamente seguros son un concepto, en el cual la intencin
es mantener la energa
disponible en los circuitos en las zonas peligrosas por debajo
de la energa mnima de
ignicin de la mezcla o materiales explosivos presentes en el
rea.
La clave para hacer que un circuito elctrico sea intrnsicamente
seguro se basa en
un principio, prevenir la intrusin de energas no deseadas e
inseguras. Uno de los mtodos
-
37
mas comunes son las barreras intrnsecamente seguras, las cuales
limitan la entrada de
energa disponible a la zona peligrosa. En la figura 4.6 se
presenta un ejemplo de barrera
intrnsecamente segura
Figura 4.5 Barrera de energa para una zona intrnsecamente segura
2
4.1.3 Equipo Purgado
Los peligros en las zonas peligrosas pueden ser disminuidos
mediante la aplicacin
de la adecuada presin positiva, aplicada desde una fuente de
aire limpio. Este mtodo de
proteccin se utiliza cuando hay encierros que estn rodeados por
una atmsfera de gases o
vapores inflamables, o cuando estos provienen desde dentro de
los encierros.
El aire utilizado para el purgado puede ser aire limpio, o en su
defecto, un gas
inerte. Por ejemplo, para atmsferas muy corrosivas el gas mas
comnmente utilizado es
nitrgeno seco. Adems para todos los flujos positivos de presin
que llevan los gases
2 Fotografa tomada del National Electrical Code Handbook 2005,
pgina 714
-
38
peligrosos deben ser descargados a un rea segura, y adems tambin
se debe asegurar el
mantenimiento del sistema de ventilacin. En la figura 4.7 se
presenta un esquemtico de
un sistema de purgado.
Figura 4.7 Sistema de purgado para una zona peligrosa
4.2 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas clase
I
divisin 2
4.2.1 Sistemas no incendiarios
Los sistemas no incendiarios se definen como incapaces de causar
ignicin bajo
condiciones de operacin normales. Esto quiere decir que es mnima
la probabilidad de que
se presente una falla en el equipo, y que a la vez, se presente
una falla en el ambiente que
produzca una atmsfera inflamable. Bsicamente es posible
relacionar ste tipo de equipos
con los equipos intrnsecamente seguros, con la diferencia de que
estos estn diseados
para condiciones normales. [1, p 207]
Los sistemas no incendiarios se componen de circuitos no
incendiarios, contactos
no incendiarios, componentes no incendiarios y equipo no
incendiario. Estos sistemas bajo
-
39
condiciones normales no son capaces de liberar energa suficiente
para encender una
atmsfera explosiva. En la figura 4.8 se presenta un ejemplo de
equipos no incendiarios
Figura 4.8. Controlador automtico de flujo listado como no
incendiario3
4.2.2 Inmersin en aceite
Este mtodo de proteccin es aplicado para prevenir la interaccin
entre una
atmsfera explosiva y contactos de un equipo elctrico. Aceite no
inflamable, o de
inflamabilidad baja es utilizado como medio de separacin,
inclusive, el aceite en muchas
ocasiones tiene funcin como agente para enfriar los equipos.
Este mtodo es muchas veces
usado para equipos que no requieren un mantenimiento muy
frecuente, tal es el caso de los
transformadores o en su defecto, para equipos que poseen partes
mviles como en
transmisiones mecnicas. En la figura 4.9 se presenta un esquema
de la tcnica de
inmersin en aceite
3 Fotografa tomada de Liquid Controls,
http://www.lcmeter.com/products
-
40
Figura 4.9. Diagrama de la tcnica de inmersin en aceite
4.2.3 Luminarias y salidas elctricas contraexplosin
Las luminarias y los tomacorrientes contraexplosin son tratados
diferentes que el
resto de equipos principalmente porque son una fuente de calor.
Los sistemas de
iluminacin actual incluyen una amplia gama de opciones como por
ejemplo fluorescentes,
incandescentes, luminarias incandescentes de vapor de sodio o
mercurio, luminarias de alta
intensidad de descarga, entre muchas otras. Por esta razn la
norma especifica que una
luminaria en particular no sea necesario que especifique el
grupo de material para el cual
esta diseada, sin embargo, debe indicar la clase y divisin para
la cual est listada, as
como los rangos de temperatura si estos sobrepasan los 110C.
Estas temperaturas deben
estar dadas para la parte de la luminaria que durante su
funcionamiento adquiera la mayor
temperatura. En la figura 4.10 se observa una luminaria
contraexplosin.
Los tomacorrientes contraexplosin poseen un diseo el cual
incluye un
desconectador. ste no puede estar en la posicin de encendido si
no hay algn aparato
conectado al tomacorriente. Por otra parte, cuando algo se ha
conectado, no puede ser
removido a menos que el desconectador sea colocado en la posicin
de apagado. En la
figura 4.11 se muestra un ejemplo de tomacorriente
contraexplosin
-
41
Figura 4.10. Luminaria contraexplosin4
Figura 4.11. Tomacorriente contraexplosin5
4 y 5 Fotografas tomadas del National Electrical Code Handbook
2005, pgina 695 y 696
-
42
4.3 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas clase
II
divisiones 1 y 2
4.3.1 Equipo a prueba de ignicin de polvo
El mtodo de proteccin ms comn utilizado en las zonas
clasificadas como clase
II es equipo de a prueba de ignicin de polvos combustibles.
Estos equipos estn en
encierros que no permiten la entrada de cantidades peligrosas de
polvos combustibles, ni
tampoco permitir arcos, chispas u otros tipos de fallas que
tengan capacidad de encender
una atmsfera circundante en la que se encuentren en suspensin
partculas de polvo
combustible. En este sentido los equipos a prueba de ignicin de
polvo tienen
requerimientos similares a los equipos contraexplosin, con las
diferencias que respectan a
los tipos de materiales a encontrar en las zonas clase I
(lquidos o gases inflamables), de las
zonas clase II (polvos combustibles).
A diferencia de los lquidos o gases caractersticos de las zonas
peligrosas clase I,
los polvos combustibles se pueden mantener fuera del equipo
mediante uniones ms
comunes como las de tipo presin.
Es importante mencionar un cuidado especial que se debe tener
con los equipos a
prueba de ignicin de polvo, respecto a la temperatura
superficial de los encierros. Por
ejemplo, existen depsitos de materiales orgnicos en solucin,
estos materiales tienen una
determinada temperatura de ignicin. Sin embargo si se est en
presencia de calor, los
materiales orgnicos se ven sometidos a un proceso de
deshidratacin, lo cual disminuye
dramticamente la temperatura de ignicin inicial, lo cual puede
significar una condicin de
peligro provocada con la temperatura superficial del encierro
del equipo. En la figura 4.12
se muestra un tablero elctrico a prueba de ignicin de polvo
-
43
Figura 4.12. Tablero elctrico a prueba de ignicin por polvos
combustibles6
4.3.2 Equipo presurizado
Este mtodo de proteccin es el equivalente al equipo purgado de
las zonas
peligrosas clasificadas como clase I. Para encierros pequeos, es
posible retirar las
partculas de polvos combustibles del interior, y luego
presurizar el equipo. La presin
mnima permitida es de 25 Pa, para densidades de polvo en el
ambiente no mayores a 2083
Kg/m3.
6 Fotografa tomada del National Electrical Code Handbook 2005,
pgina 704
-
44
4.4 Tcnicas de proteccin utilizadas en zonas peligrosas clase
III
divisiones 1 y 2
4.4.1 Requerimientos especiales
Equipos elctricos como luminarias, motores, tomacorrientes,
tableros entre otros
deben ser diseados para prevenir la entrada de fibras y el
escape de arcos y chispas al
exterior que puedan encender las fibras inflamables. Adems se
requiere que los equipos
posean un sistema de alarma que indique fallas en el sistema de
tierra, y desconecte
automticamente los contactos
4.5 Tcnicas de proteccin, clasificacin por zona
Dado que tambin existe la clasificacin por zona, las tcnicas de
proteccin tambin
se listan de forma acorde al mtodo y tipo de proteccin para cada
zona en particular, y
cada una se denota por una sigla en particular para su
identificacin
4.5.1 Clase I, zonas 0, 1 y 2
? Equipo a prueba de fuego d: Proteccin donde el encierro puede
soportar una explosin interna, sin sufrir algn dao debido a la
explosin y sin causar la ignicin
de atmsferas explosivas circundantes. (equipo
contraexplosin)
? Equipo purgado y presurizado p: Proteccin contra el ingreso de
atmsferas externas, las cuales podran ser explosivas, mediante el
mantenimiento de un flujo de
presin positiva empleando un gas inerte
-
45
? Equipo de seguridad incrementada e: Equipo que bajo
condiciones normales o anormales no produce arcos ni chispas, en
los cuales se incrementan las previsiones
para evitar incrementos de temperatura
? Equipo de seguridad intrnseca i.a.o i.b.: Equipo que se limita
la cantidad de energa disponible, bajo condiciones normales o de
falla, y el mismo es incapaz de
encender una mezcla explosiva. El sistema de proteccin esta
diseado para trabajar
bajo una condicin de falla doble (i.a.), o una condicin de falla
sencilla (i.b.)
? Equipo de proteccin n: Equipo que bajo condiciones de operacin
normales, no es capaz de encender una atmsfera explosiva
circundante, y una condicin de falla
no es comn que ocurra.
? Inmersin en aceite o: Tipo de proteccin en la cual los equipos
elctricos son inmersos en un lquido de tal forma que una atmsfera
explosiva sobre el lquido o en
el exterior del encierro no pueda ser encendido.
? Llenado con polvo q: Proteccin en la que las partes elctricas
capaces de encender una atmsfera explosiva son fijadas en posicin y
completamente llenadas con
material para prevenir la ignicin de una atmsfera explosiva.
(vidrio o polvo de
cuarzo)
? Encapsulado m: Proteccin en la que las partes elctricas que
pueden encender una atmsfera explosiva por medio de calor o
chispas, son encapsuladas de tal forma que
esta atmsfera explosiva circundante no pueda ser encendida
4.5.1 Zonas 20, 21 y 22
Los mtodos de proteccin utilizados en las zonas 20, 21 y 22 son
los mismos que
se utilizan en las zonas clasificadas como clase II y clase
III
-
46
En la tabla 4.1 se presenta un resumen de los mtodos de
proteccin as como las
clasificaciones por clase y zona, para los cuales las tcnicas de
proteccin estn aprobadas
Tabla 4.1 Tcnicas de proteccin a utilizar en las zonas
peligrosas
Clase Divisin Zona Mtodo de proteccin
0 Sistemas Intrnsecamente seguros
1 1
Equipo contraexplosin
Encapsulado
Seguridad incrementada
Equipo purgado o presurizado X o Y CLASE I
(Gases y
Lquidos)
2 2
Sistemas no incendiarios
Inmersin en aceite
Llenado con polvo
Encapsulado
Equipo de proteccin
Equipo purgado o presurizado Z
Equipo no incendiario
20 Equipo intrnsecamente seguro
1 21
Equipo a prueba de ignicin de polvo
Equipo Presurizado X o Y CLASE II
(Polvos
Combustibles) 2 22
Equipo hermtico al polvo
Equipo Presurizado Z
Equipo no incendiario
20 Equipo intrnsecamente seguro
1 21
Equipo a prueba de ignicin de polvo
Equipo Presurizado X o Y CLASE III
(Fibras
Inflamables)
2 22 Equipo a prueba de ignicin de polvo
Equipo Presurizado X o Y
-
47
CAPTULO 5: Requerimientos para instalaciones elctricas en zonas
peligrosas
5.1 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase
I
divisin 1
Se establece principalmente para stas zonas la utilizacin de
tubera conduit rgida
RMC, o intermedia IMC, o la utilizacin de cable con aislamiento
mineral tipo MI
5.1.1 Cable con aislamiento mineral y recubrimiento metlico
(MI)
El cable tipo MI (aislamiento mineral y recubrimiento metlico),
es un cable
compuesto de una disposicin de uno o mas conductores de cobre
slidos, aislados
mediante un mineral refractario altamente comprimido, y
recubierto por una capa de cobre
o acero, el cual impide el paso hacia lo interno del conductor
de cualquier tipo de lquidos o
gases. Las terminaciones de ste cable deben realizarse mediante
las junturas adecuadas. En
la figura 5.1 se muestra un esquema que muestra los componentes
de un cable tipo MI [9, p
93]
Figura 5.1. Cable tipo MI
-
48
5.1.2 Tubera conduit metlica rgida (RMC) o intermedia (IMC)
La tubera conduit rgida es fabricada con acero o aluminio, y es
la tubera metlica
de mayor espesor. Los dimetros de esta tubera van desde los 13
mm hasta los 150 mm. La
tubera IMC es similar a la RMC, la diferencia es el espesor,
pues el espesor de la tubera
IMC es menor (Aproximadamente 3,7 mm menos). En la figura 5.2 se
presentan un
esquemtico que representa las diferencias de espesor entre
diferentes tuberas metlicas
Figura 5.2 Esquema de espesores de tubera metlicas tipo RMC, IMC
y EMT
Las uniones de tipo roscada deben tener al menos cinco pasos
completos, y todas las
uniones deben estar listadas para tales efectos. Las uniones que
requieran flexibilidad,
debern estar listadas para tales condiciones de peligro.
5.1.3 Sellos para conduit y cable
En las zonas peligrosas clasificadas clase I, divisin 1 los
sellos son utilizados, en
cada una de las tuberas, en la zona de interfaz entre una zona
peligrosa o no peligrosa. Esto
es porque los gases inflamables pueden ser transmitidos entre
una zona u otra a travs de la
tubera conduit debido a los flujos de aire, para estos efectos
los sellos se rellenan con un
compuesto que impide el paso de gases a travs de l. La NFPA
establece la necesidad de la
-
49
colocacin de sellos para evitar el trasiego de gas inflamable en
el que el conduit actuara
como una tubera. Los sellos tambin se deben instalar en la
interfaz de un encierro
contraexplosin.
En caso de que sea posible la acumulacin de materiales
explosivos dentro de las
tuberas, los sellos deben tener algn sistema para poder drenar
estas acumulaciones no
deseadas. En la figura 5.3 se muestra la colocacin de sellos
requeridos en la interfaz de
una zona peligrosa y en la salida de un encierro contra
explosin
Figura 5.3 Requerimientos para ubicacin de sellos en zonas
peligrosas
-
50
5.2 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase
I
divisin 2
Para las zonas clase I divisin 2, se permiten los mtodos de
cableado y
canalizacin utilizados para las zonas clase I divisin 1, adems
del cable tipo MV y tipo
MC. Adems se tienen los mismos requerimientos para la ubicacin
de sellos en la
instalacin
5.2.1 Cable para mediano voltaje (MV)
El cable para mediano voltaje (MV) esta listado para voltajes
mayores a 2000 V o
ms, est compuesto de varias capas.
A) El cable conductor el cual es trenzado
B) Recubrimiento de proteccin para el conductor
C) Aislamiento de Etileno-Propileno (EPR)
D) Recubrimiento de proteccin para el aislamiento
E) Recubrimiento de cinta de cobre
F) Cubierta aislante de PVC
En la figura 5.4 se presenta un ejemplo de ste tipo de cable
Figura 5.4 Cable para mediano voltaje tipo MV7 7 Fotografa
tomada de Eland Cables,
http://www.eland.co.uk/electrical-cables/
-
51
5.2.1 Cable con cubierta de metal (MC)
El cable con cubierta metlica (MC), est listado para usos hasta
2000V, y se
compone de diferentes conductores de cobre o aluminio, slidos o
trenzados, cubiertos con
un aislamiento termoplstico, recubiertos en conjunto por una
cinta de propileno y
colocados dentro de una armadura de acero galvanizado o
aluminio. En la figura 5.5 se
presenta un ejemplo de ste tipo de cable
Figura 5.5 Cable tipo MC8
5.2 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase
II
divisiones 1 y 2
Los mtodos para cableado y canalizacin en las zonas peligrosas
clasificadas como
clase II, divisin 1 incluye la tubera conduit RMC e IMC de tipo
roscada, as como el
cable tipo MI, con todas las junturas listadas para el tipo de
aplicacin. Es importante que
todos los elementos tales como uniones, conectores rgidos o
flexibles (donde sean
necesarios) sean listados como hermticos al polvo.
8 Fotografa tomada del National Electrical Code Handbook (2005),
pgina 347
-
52
Para las zonas peligrosas clasificadas como clase II, divisin 2
esta aprobado el uso
de tubera metlica roscada tipo RMC, IMC o EMT. Se puede utilizar
cables tipo MC o MI
todos ellos con las correspondientes uniones, conectores o
junturas hermticas al polvo.
Para todas las zonas peligrosas clase II, se requiere la
colocacin de sellos, tal como
es especificado para las zonas clase I
5.3 Mtodos para cableado y canalizacin en zonas peligrosas clase
III
divisiones 1 y 2
Los materiales aprobados para las zonas peligrosas clase III en
sus divisiones 1 y 2,
incluyen la tubera tipo RMC, IMC, EMT, PVC todas ellas con
uniones hermticas al polvo
5.4 Puesta a tierra en zonas peligrosas
La puesta a tierra en las zonas peligrosas es necesaria para la
seguridad, pues un buen
aterrizaje del sistema previene en buena forma la probabilidad
de una explosin. Los
equipos contraexplosin estn diseados para soportar explosiones
internas, por esta razn,
estos encierros son normalmente corrugados. Cuando ocurre una
falla de arco dentro del
encierro, esta incrementa la temperatura del metal y es cuestin
de tiempo para que sta
temperatura alcance la temperatura mnima de ignicin de la mezcla
explosiva en el
ambiente. Por esta razn, si se tiene una buena puesta a tierra
del encierro contraexplosin,
se genera un trayecto de baja impedancia entre el encierro y la
puesta a tierra en el panel de
circuitos, lo que asegura la entrada en operacin del dispositivo
de proteccin de
sobrecarga.
-
53
Bajo condiciones de altas corrientes pasando dentro de tuberas,
todos los puntos de
unin son potenciales fuentes de chispas, y de ah, fuentes de
ignicin. Si las uniones son
de tipo roscada, estas previenen el paso de las chispas, pero
cuando no es posible este tipo
de uniones, es necesario colocar un conductor de puente entre
las superficies para asegurar
diferencias de potencial, as como para establecer trayectorias
de baja impedancia. En la
figura 5.6 se presenta un ejemplo de puente entre dos
superficies que no estn conectadas
por uniones tipo roscada
Figura 5.6 Puesta a tierra de dos elementos en una zona
peligrosa
Adems de la posibilidad de la existencia de arcos o chispas, la
electricidad esttica
es una posible fuente de ignicin. Cuando la diferencia de
potencial entre una superficie y
el ambiente es suficientemente alta, la atmsfera se ioniza y es
posible la generacin de
chispas. De ah que sea importante la puesta a tierra de todo el
sistema que pueda ser
susceptible a la electricidad esttica [1, p 221]
-
54
CAPITULO 6: Estimacin de costos de mano de obra elctrica en
zonas peligrosas
6.1 National Electrical Estimator
En pases como Estados Unidos, el mtodo mas aceptado y mas
difundido para
establecer los costos de mano de obra para instalaciones
elctricas es el National Electrical
Estimator. Este documento indica mediante una serie de tablas,
para diferentes tipos de
materiales, los tiempos que se tarda la instalacin de dicho
material. Para cada material se
indica en columnas: el tiempo de instalacin por cuadrilla o
ndice de labor (Crafts@hrs),
la unidad de medida del material (unit), el costo del material
(material cost), el costo de
labor (labor cost) y el costo instalacin (installed cost).
6.1.1 Utilizacin de las tablas del National Electrical
Estimator
Es importante mencionar que los datos provedos por el National
Electrical Estimator
en las columnas de costo de material, costo de labor y el costo
de instalacin aplican
durante cierto periodo de tiempo, en cierta ubicacin geogrfica
(Norteamrica) y es por
ello que no toma en cuenta costos de importacin de los
materiales, y variaciones de costo
en dependencia de ubicaciones geogrficas. Por estas razones
estas columnas no resultan
tiles para ubicaciones geogrficas diferentes. Las columnas de
tiempo de instalacin por
cuadrilla y de unidad de medida si son, en cierta forma,
aplicables en lugares geogrficos
distintos, en diferentes periodos de tiempo.
En la tabla 1 se muestra una seccin de ejemplo para la tubera
conduit metlica
intermedia (IMC)
-
55
Tabla 6.1 Tiempo de instalacin de tubera conduit metlica
intermedia (IMC)
Tubera conduit metlica intermedia (IMC)
Descripcin ndice de Labor
(Crafts@Hrs) Unidad
13mm (1/2) [email protected] CLF
19mm (3/4) [email protected] CLF
25mm (1) [email protected] CLF
31mm (1-1/4) [email protected] CLF
38mm (1-1/2) [email protected] CLF
50mm (2) [email protected] CLF
62mm (2-1/2) [email protected] CLF
Fuente: National Electrical Estimator 2006, pgina 52
Para comprender la manera de utilizar la informacin suministrada
por la tabla, se
presentan a continuacin dos ejemplos ilustrativos
Ejemplo 1
Se indica que para la instalacin de 100 pies lineales (1 CLF =
100 pies = 33 metros
aproximadamente) de tubera IMC de 13 mm de dimetro, un miembro
de la cuadrilla (L1)
se tardara en colocar la tubera aproximadamente 3.75 horas (3
horas con 45 minutos). Si
se requiere instalar 0.1 CLF (que son aproximadamente 10 pies =
3 metros
aproximadamente) de tubera IMC que corresponde al valor estndar
comercial de longitud
del un tubo IMC de 13mm de dimetro, un miembro de la cuadrilla
se tardara entonces
-
56
375.01.075.3 ????? CantidadrIndiceLaboDuracion (1)
Tal que 0,375 horas resultan ser aproximadamente 22,5 minutos,
el tiempo que tarda
un miembro de la cuadrilla en instalar un tubo IMC de 13 mm de
dimetro
Ejemplo 2
Se indica que para la instalacin de 100 pies lineales (1 CLF =
100 pies = 33 metros
aproximadamente) de tubera tipo IMC de 51mm de dimetro, dos
miembros de la cuadrilla
(L2) se tardan en instalar la tubera aproximadamente 9 horas. Si
se requiere instalar 0.1
CLF (que son aproximadamente 10 pies = 3 metros aproximadamente)
de tubera IMC, que
corresponde al valor estndar comercial de longitud del un tubo
IMC de 51mm de
dimetro, un miembro de la cuadrilla se tardara entonces
8.11.092 ?????? CantidadrIndiceLaboDuracion (2)
De manera que 1.8 horas son aproximadamente 1 hora con 48
minutos, el tiempo que
se tarda e instalar una persona de la cuadrilla un tubo IMC de
50 mm de dimetro.
Es importante rescatar que pese a que para instalar un tubo IMC
de 50 mm de
dimetro se requiere al menos 2 o mas miembros de la cuadrilla,
sin embargo, para efectos
de estimacin de costos se requiere obtener el valor
unitario.
-
57
6.1.2 ndice de dificultad
Es importante analizar el dato que presenta el ndice de labor
presentado por el
National Electrical Estimator. Citando el prlogo del libro Todas
las tablas asumen
condiciones normales, esto significa que no hay, o existen muy
pocos, factores que pueden
atrasar la productividad del trabajo [10, p 6], de ah que se
recomiende la introduccin
de un factor multiplicador que compense los incrementos de
tiempos de instalacin debidos
a la existencia de factores que afectan la productividad.
Existen muchas condiciones de trabajo cuando se realizan
instalaciones elctricas, y
cada una de ellas con diferentes factores que afectan la
productividad del trabajo. De ah
que resulte complicado lograr determinar, en porcentajes
definidos exactos, de que forma
estos factores contribuyen cuantitativamente en incrementar el
grado de dificultad de una
labor especfica. Citando de nuevo el prlogo del National
Electrical Estimator El
contenido de estas tablas no tiene como objetivo suplantar el
juzgamiento bien informado
de los profesionales, sin embargo, cuando se co