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Anlisis de Escapes para Gases y Vapores 2

ANLISIS DE ESCAPES PARA GASES Y VAPORES La clasificacin por zonas es la base fundamental de las labores preventivas a desarrollar en los lugares de trabajo donde puedan presentarse atmsferas explosivas. Es este sin duda el aspecto ms importante y de mayor aplicacin prctica de lo visto hasta el momento. OBJETIVOS Adquirir las competencias necesarias relacionadas con los aspectos ms importantes de la caracterizacin de escapes. CONOCIMIENTOS Clasificacin por Zonas para Gases y Vapores. Caracterizacin del Escape. Dimensiones de los Orificios de Escape. Tasa de Escape. Cantidades Mnimas. Punto de Destello. Factores que Influyen en la Extensin y Forma de la Atmsfera Explosiva. Acciones para Impedir la Expansin de Atmsferas Explosivas.


CLASIFICACIN POR ZONAS PARA GASES Y VAPORES La Norma UNE-EN 60079-10: Material elctrico para atmsferas de gas explosivas. Parte 10: Clasificacin de emplazamientos peligrosos, define una serie de pasos para la clasificacin de zonas donde los riesgos son debidos a la presencia de gas o vapor inflamables.

Pautas a Seguir para la Clasificacin de Zonas

Identificacin de emplazamientos. Identificacin de sustancias inflamables. Identificacin de fuentes de escape. Grados de escape: se establece la frecuencia y duracin de emisin de

sustancias inflamables.

Anlisis de las influencias de todos los escapes: se analizan las influencias de todos los escapes sobre la clasificacin.

Clculo de la tasa de escape: se estima o calcula la tasa de escape, que caracteriza el caudal que emite una fuente.

Definicin del grado y de la disponibilidad de la ventilacin: se definen para cada lugar los valores de referencia de la temperatura ambiente y las caractersticas de la ventilacin.

Determinacin del tipo de zona peligrosa. Clculo de la extensin de la zona. Clasificacin del lugar peligroso.


CARACTERIZACIN DEL ESCAPE Las sustancias inflamables pueden escapar de los sistemas de contencin de modo diverso en relacin con el estado y la velocidad de emisin.

Estado

Gas o vapor. Lquido, que apenas se evapora durante el escape

(lquido a temperatura considerablemente inferior a su punto de ebullicin).

Lquido o gas licuado, que se evapora total o parcialmente durante el escape (lquido a temperatura superior a su punto de ebullicin).

Velocidad de Escape

Baja.

Alta.

Modalidades de Escape y de Dispersin Los gases y vapores emitidos tienden a difundirse en el aire hasta ocupar todo el espacio disponible.


Fluido Emitido Velocidad de Escape Modalidad de Dispersin

Alta Chorro que se mezcla con el aire. Gas o Vapor

Baja Neblina de gas o vapor.

Alta Chorro de lquido que forma un charco desde el que se evapora lentamente. Lquido que no se

Evapora en la Emisin

Baja Hilillo o gotas que forman un charco prximo al escape desde el que se produce la evaporacin.

Alta Chorro de vapor o niebla que se evapora durante la cada al suelo. Lquido que se Evapora en la

Emisin Baja

Rastro de lquido en evaporacin durante la cada que forma un charco desde el que se evapora rpidamente.

Gas o Vapor La emisin de gas o vapor a baja velocidad forma un penacho; las molculas tienen una baja cantidad de movimiento, por lo que se alejan de la fuente de escape y se diluyen en el aire, bien por difusin o bien por dilucin turbulenta. Si la velocidad de emisin es alta se forma un chorro que se acaba diluyendo en el aire nicamente por transferencia de cantidad de movimiento. El chorro es dominante respecto a la influencia del aire y toma una forma cnica en la direccin de emisin, pero a medida que las molculas del gas o vapor se alejan de la fuente de escape pierden velocidad, se van diluyendo con el aire, y la direccin del chorro sufre la influencia de la direccin del aire. La dilucin de los gases emitidos en forma de chorro depende del orificio y velocidad de salida. Lquidos La emisin de un lquido inflamable se evapora dependiendo de sus caractersticas y la diferencia entre las condiciones de presin y temperatura en las que se encontraba en el interior del sistema de contencin respecto a las del ambiente. Si el lquido sale a una temperatura inferior a la temperatura de ebullicin correspondiente a la presin atmosfrica del ambiente, el caudal de evaporacin es pequeo; el lquido precipita formando un charco en el terreno desde donde continuar evaporndose. Si sale a una temperatura superior, en el punto de escape sufre en parte nebulizacin y, principalmente, una vaporizacin repentina e instantnea.


La parte del lquido que no se evapora o nebuliza en la emisin, va a formar un charco desde el que se contina evaporando. Cuando la velocidad de salida del lquido desde su sistema de contencin es pequea o la fuente de escape es amplia, el charco se forma sobre el suelo debajo del punto de escape. Si la velocidad es grande y la fuente de escape no es muy amplia, el lquido sale rociado y puede recorrer una cierta distancia antes de caer a tierra y formar un charco. Si el lquido sale a una temperatura superior a la temperatura de ignicin de su vapor (llamada tambin temperatura de autoignicin, temperatura a la que se produce la inflamacin sin necesidad de contacto con llama), en contacto con la atmsfera se autoinflama originando un peligro de incendio ms que de explosin, generando lo que se denomina un dardo de fuego cuando el lquido es emitido a alta velocidad. Los gases que en el interior de sus sistema de contencin se encuentran en estado lquido por su baja temperatura o alta presin, cuando son emitidos, se evaporan absorbiendo calor del ambiente, la masa se enfra y esto puede dar origen a nieblas y fenmenos muy complejos de cambio de estado, antes de la completa evaporacin.


DIMENSIONES DE LOS ORIFICIOS DE ESCAPE La estimacin de las dimensiones de los orificios de escape es de gran importancia, para conocer cual ser el comportamiento del escape, aunque esta estimacin es de difcil valoracin. Las fuentes de emisin consideradas son:

Bridas.

Vlvulas.

Vlvulas de seguridad, discos de seguridad y juntas hidrulicas.

Bombas centrfugas.

Compresores alternativos.

Compresores centrfugos.

Conexiones de pequeas dimensiones.

Puntos de drenaje y de toma de muestras.

Bridas Para definir las dimensiones del orificio de emisin, se considera el desgaste de la junta. En la prctica industrial, el orificio se define considerando las dimensiones de la arandela, el tipo y el espesor de la junta.

Tipos de Bridas

Junta de Fibra Comprimida

2,5 mm2 normalmente y hasta 1 mm de espesor multiplicado por la longitud a lo largo de toda la seccin de junta en un fallo grave.

Junta en Espiral 0,25 mm2 normalmente y hasta 0,05 mm de espesor multiplicado por la longitud a lo largo de toda la seccin de la junta en un fallo grave.

Junta en Anillo Metal Sobre

Metal 0,1 mm2 y hasta 0,5 mm2 en un fallo grave.


Vlvulas Para definir las dimensiones de orificio de emisin, se considera la emisin por el vstago. En la prctica industrial, el rea del orificio de escape por el vstago, se puede considerar: 0,25 mm2 para vlvulas de uso general sobre tuberas de dimetro igual o menor a 150 mm.

2,5 mm2 para vlvulas de uso general sobre tuberas de dimetro mayor a 150 mm y para vlvulas con servicio peligroso sobre tuberas de cualquier dimetro.

Vlvulas de Seguridad, Discos de Seguridad y Juntas Hidrulicas Las vlvulas de seguridad, los discos de seguridad y las juntas hidrulicas son dispositivos de seguridad aptos para evitar la superacin de la presin a la que estn tarados (habitualmente entre el 0 y el 10% por encima de la presin nominal) durante el funcionamiento ordinario de la instalacin para la proteccin de recipientes y tuberas. En caso de que se puedan excluir de forma razonada las anomalas de operacin como errores de maniobra, aportes de calor, etc., la apertura de las vlvulas de seguridad, la rotura de los discos de seguridad y la superacin de la presin de las juntas hidrulicas se pueden considerar irrelevantes a fines de la clasificacin de los lugares en objeto. Cuando las anomalas de operacin no puedan ser excluidas, se consideran escapes de grado secundario, slo si la valoracin de la probabilidad de presencia de atmsfera explosiva debida a su apertura es inferior a 10-3 en un ao. En ausencia de informaciones ms precisas, los escapes posibles deben ser considerados de grado primario y tomar un rea:

Para las vlvulas de seguridad sin junta entre asiento y obturador, 1 mm2 con presin del sistema de contencin muy baja, 0,25 mm2 con presin del sistema de contencin muy alta, variable entre 1 mm2 y 0,25 mm2 para presiones intermedias.

Para las vlvulas de seguridad con junta entre asiento y obturador o cuando est insertado sobre la tubera de descarga de la vlvula de seguridad un sistema de sifn con lquido que permita revelar eventuales fugas, 0,25 mm2.


Para las juntas hidrulicas el rea del orificio debe valorarse caso por caso siendo los sistemas muy diferentes entre ellos.

Vlvula de Seguridad

Dispositivo empleado para evacuar el caudal de fluido necesario de tal forma que no se sobrepase la presin de timbre del elemento protegido.


Discos de Ruptura

Dispositivo de alivio instantneo de las sobrepresin, fabricado normalmente en grafito o metal que se abre cuando se alcanza la presin de ruptura y es sinnimo de disco de seguridad y disco frgil.

Tipos

Abovedado Convencional

Abovedado Invertido

Plano

Juntas Hidrulicas

Juntas de seguridad para aplicaciones hidrulicas.


Bombas Centrifugas con Juntas Mecnicas de Estanquidad Para definir las dimensiones del orificio de emisin, se considera la emisin por la junta. La rotura de una junta mecnica puede ser debida a:

Una instalacin defectuosa. Rotura o agrietamiento. Por instalacin defectuosa, el rea del orificio de emisin est generalmente definida:

A= x l x d Donde:

A: rea del orificio anular de emisin, en mm2. l: altura del intersticio (espesor del orificio anular), en mm. d: dimetro del rbol, en mm. Cuando sobre la junta se instala una abrazadera para el control del flujo de salida, el rea del orificio puede reducirse en un factor variable entre 3 y 5. Para una bomba, con eje de dimetro igual a 25 mm, el rea del orificio puede tomarse como:

25 mm2 con junta mecnica sin la abrazadera de control del flujo en salida.

5 mm2 con junta mecnica provista de abrazadera de control del flujo en salida.

Para bombas con eje de otras dimensiones, el rea del orificio puede ser proporcional al dimetro.

Compresores Para medir las dimensiones del orificio de emisin, hay que diferenciar entre los distintos tipos de compresores:


Compresores Alternativos

Deben de considerarse tanto las emisiones por las juntas, como las emisiones por otros puntos de las vlvulas.

El rea del orificio tiende a estar en el intervalo entre 1 y 5 mm2, por lo que generalmente se puede tomar el valor de 2,5 mm2.

Compresores Centrfugos

Se considera la emisin por las juntas. stas pueden romperse debido a:

Una instalacin defectuosa. Un agrietamiento.

El rea del orificio de un compresor con eje de dimetro 150 mm ser:

Por Instalacin Defectuosa

250 mm2 con junta de laberinto.

50 mm2 con junta de anillo flotante.

Por Rotura o Agrietado

5 mm2 con junta de laberinto.

1 mm2 con junta de anillo flotante.

Para compresores con eje de otras dimensiones el rea del orificio puede ser proporcional al dimetro.

Conexiones de Pequeas Dimensiones Las conexiones para la unin de la instrumentacin de proceso son ejemplos tpicos de conexiones de pequeas dimensiones. Normalmente el fallo empieza con un orificio pequeo y, slo si no se interviene, alcanza las dimensiones de la rotura completa del tubo. Por tanto, cuando la rotura completa se considera improbable porque est prevista una intervencin oportuna o por otros motivos vlidos, pueden considerarse orificios ms pequeos entre 0,1 y 1 mm2 y tomando un valor medio de 0,25 mm2.

Puntos de drenaje y de Toma de Muestras Los puntos de drenaje estn constituidos generalmente por vlvulas que pueden ser manuales o de cierre automtico. Los puntos de toma de muestras pueden ser de:


Dosis predeterminadas.

Circuito cerrado.

Circuito abierto.

Dimetro de Escape

Puntos de Drenaje Entre 15, 25, 40 y 50 mm.

Puntos de Toma de Muestra 20 mm.


TASA DE ESCAPE Una vez que se evala el grado de escape, que hace referencia a la frecuencia y duracin del escape, se debe determinar la tasa de escape, para poder evaluar la extensin de la zona afectada.

La tasa de escape es la cantidad de sustancia inflamable emitida por unidad de tiempo desde una fuente.

Existen varios factores que se deben considerar por su influencia en la tasa de escape:

Factores Influyentes en la Tasa de Escape

Geometra Fuga.

Superficie abierta, etc.

Velocidad

La tasa de escape aumenta con la velocidad de ste.

Si el producto se encuentra en el interior de un equipo del proceso, la velocidad de escape depende de la presin y de la geometra de la fuente de escape y de su dispersin.

El gas y vapor procedente de una fuga a alta velocidad se diluirn ms que los procedentes de una fuga a baja velocidad.

Concentracin La concentracin de un producto aumenta la tasa de escape.

Volatilidad

Depende de la tensin de vapor del lquido que fuga; se puede usar como orientacin el punto o temperatura de inflamabilidad. Si la temperatura del proceso est por debajo de la de inflamabilidad, no puede existir atmsfera explosiva.

El punto o temperatura de inflamabilidad de un lquido, tambin llamado punto de destello o flash point en la literatura tcnica inglesa, se define en el siguiente conocimiento de la Unidad Didctica. Por debajo de dicha temperatura, la concentracin de vapor siempre es inferior al LIE (lmite inferior de explosividad).

Temperatura La tasa de escape aumenta con la temperatura, ya que aumenta la tensin de vapor en la superficie del lquido.


Clculo de la Tasa de Escape Para el clculo de la tasa de escape se puede utilizar la expresin general para determinar la masa que es emitida a travs de un orificio o tobera:

5.0

11

12

+

=

+

RTMPaCG d

Donde:

G: Caudal msico de sustancia emitida por el escape (kg s -1). Cd: Coeficiente de descarga, que es la relacin entre el caudal real que pasa a travs del

aparato y el caudal ideal. Puede alcanzar un valor mximo de 0,8.

a: rea transversal (m2). P: Presin aguas arriba (N . m-2). : relacin entre los calores especficos Cp /Cv (1,4 para la mayora de los gases).

M: masa molecular de la sustancia emitida (g mol -1). R: constante de los gases (8314 J kmol -1 K-1). T: temperatura absoluta (K). A partir de esta expresin se obtienen frmulas aplicables a los distintos tipos de escapes en funcin del estado de la sustancia inflamable: Distancia Peligrosa en Fugas de Gas o Vapor La denominada distancia peligrosa, es la distancia a la fuente de emisin por debajo de la cual siempre existe zona clasificada en todas las direcciones. En funcin del tipo de recinto, es decir que se encuentre en el exterior o en un ambiente o local cerrado, la distancia peligrosa, dz (m), se calcula mediante las siguientes expresiones:

Ambiente Abierto 55.0423002.1)(

=wLIEMfGmdza

Ambiente Cerrado 55.0423002.1)(

=wLIEMfGKmd zzc


Donde:

dza: distancia peligrosa en ambiente abierto, (m). dzc: distancia peligrosa en ambiente cerrado, (m). G: tasa de escape de gas o vapor, (kgs-1). f: eficacia de la ventilacin, toma valores de 1 a 5 y es adimensional. M: masa molecular de la sustancia emitida, (gmol -1). LIE: lmite inferior de explosividad, (% en volumen). w: velocidad del aire, (ms-1). Kz: coeficiente de seguridad, adimensional. En el caso de ambiente cerrado, la frmula es la misma que para un ambiente abierto aadiendo el coeficiente de seguridad, kz, que se calcula como:

= %%76

9.0 LIEMX

z

m

eK Donde,

e: base de los logaritmos neperianos. Xm: concentracin media de sustancia (fraccin molar o volumtrica) en el espacio cerrado. M: masa molecular de la sustancia emitida,( gmol -1). LIE: lmite inferior de explosividad, (% en volumen). El coeficiente kz slo se utiliza si es mayor o igual que 1. La distancia peligrosa en ambiente cerrado nunca puede disminuir en relacin con la que se obtendra, en las mismas condiciones, en ambiente abierto. Para poder calcular este coeficiente de seguridad es necesario conocer la concentracin media en el espacio cerrado al cabo de t segundos de iniciado el escape, que se calcula como:

( )gasa

tCg

m QeQ

Xea

=

1001


Donde:

Xm: concentracin media de sustancia (fraccin molar o volumtrica) en el espacio cerrado, al cabo de t segundos de iniciado el escape.

Ca: renovaciones de aire en el ambiente interior, (s-1), siendo:

a

aa V

QC = donde, Va, es el volumen del ambiente interior considerado.

te: tiempo desde el inicio del escape, (s). Qa: caudal efectivo de aire de ventilacin en el ambiente interno, (m3s-1). Lquido a T Inferior a su Punto de Ebullicin El caudal msico del escape, en Kg./s, mediante: ( )[ ] 5.051013.1 = PaG l l : densidad del lquido (Kg./m3). La velocidad de escape del lquido se calcula mediante: ( )[ ] 5.05 /10 lPv = Si el chorro de lquido sale formando un ngulo por encima de la horizontal, se calcula la distancia d, en m, hasta donde llega el chorro del lquido mediante:

5.02 )/2( ghvd = v: velocidad de escape del lquido (m/s). h: altura de la fuga (m). g: aceleracin de la gravedad (m/s2).

Si el chorro sale por debajo de la horizontal formando con ella un ngulo , se calcula la distancia mediante:

[ ] gvsenghvsenvd / )2 cos 5.0 = El caudal msico de vapor, Gvap, en kg/s, producido por la evaporizacin del lquido del charco se calcula mediante:

2.03 /102 RMAPG vvap=

A: rea del charco (m2). Pv: presin de vapor del lquido.


La velocidad de vaporizacin o caudal de escapa en volumen Q, en m3/s, se calcula mediante:

210/2.8 TpAKQ vg=

Kg: coeficiente de transferencia de masa. Este coeficiente est relacionado con el nmero de Reynolds, R, mediante la expresin, vlida para una velocidad del viento de 2 m/s y una viscosidad cinemtica del aire de : /105.1 25 sm

2.03 /102 RKg=

Se calcula el rea del charco formado A (m2) mediante:

( )[ ] pMRPaA l = 2.05.052 101065.5

A: rea del orificio de la fuga (m2). R: nmero de Reynolds, que se puede

determinar a partir del tamao del charco. Normalmente se calcula el rea para un valor medio de R0.2 de 16. Con el valor del rea obtenido se determina R0.2 y el nuevo valor se utiliza para volver a calcular y ajustar el rea.

La extensin X (m), se calcula mediante: [ ] 14.12.025.0 10/8.5 LELgRpTAX =

El rea peligrosa ser la que va desde el punto donde se produce el escape hasta el centro del charco en horizontal (d) ms el radio del charco (r), ms la extensin debida al propio charco (X) alrededor y por encima de ste:


Fugas de Lquido a Temperatura Superior a su Punto de Ebullicin Se calcula la fraccin de la masa que sale por la fuga en forma de vapor, Mg mediante:

( ) LCTTM lclg /=

Donde:

Tl: temperatura del lquido que escapa (K). Tc: temperatura que proporciona una presin Pc. Pc: 0.55 x presin de vapor (Kg/m2). Cl: capacidad calorfica del lquido (KJ/Kg.K). L: calor latente de vaporizacin (KJ/kg.).

Se calcula la fraccin del lquido que se evapora en la mezcla saliente Mvap, mediante: ( )[ ] lblvap CLTTM = /1 Tb: temperatura de ebullicin del lquido (K).

La densidad de la mezcla gas/lquido m (kg/m3), puede obtenerse a partir de la densidad del vapor ( v ) y la densidad del lquido ( l ), mediante: ( )[ ])/)1((//1 lgvgm MM += El caudal msico de mezcla que se emite por el escape G (kg/s):

( )[ ] 5.028.0 clm PPAG = El caudal msico de vapor junto a la fuga a presin atmosfrica, Gvap, se obtiene a partir: ( )[ ] lblvap CTTG /= La extensin debida al vapor, que se multiplica por 1,5 si el escape est a menos de 1,5 m del suelo es: [ ] 5.05.05.123 /1010,2 TMLELGX = Para el lquido restante, se supone que se formar un charco a una distancia d, si el chorro de lquido sale formando un ngulo por encima de la horizontal:

5.02 )/2( ghvd = v: velocidad de escape del lquido (m/s). h: altura de la fuga (m). g: aceleracin de la gravedad (m/s2).


Si el chorro sale por debajo de la horizontal formando con ella un ngulo , se calcula la distancia mediante: [ ] gvsenghvsenvd / )2( cos 5.0 = La vaporizacin se producir en cuanto se ponga en contacto con el suelo, calculndose la extensin mediante:

Datos Sobre Tasas de Escape Los caudales de escape pueden estimarse basndose en datos estadsticos que sin duda resultan tiles a la hora de hacer valoraciones de emisin. Hay que tener en cuenta que en una instalacin bien mantenida las emisiones de estructurales pueden ser menores a aquellas que se indican en la siguiente tabla:

Escapes Caractersticos de Algunos Componentes

Gas 1.9 * 10-8

Productos petrolferos ligeros(d< 934 Kg./m3 a 15 C) 2.1 * 10-8

Productos petrolferos pesados (d> 934kg/m3 a 15 C) 5.2 * 10-10

Conexiones (con juntas o fileteadas), accesorios de tuberas.

Gas y/o productos petrolferos en plataforma marina (offshore) 3.0 * 10

-9

Gas 5.6 * 10-7



Vlvulas manuales y automticas (excluidas las vlvulas de seguridad y de salida a la atmsfera)

Gas y/o productos petrolferos en plataforma marina (offshore) 1.1 * 10

-7

Gas 5.6 * 10-8



Venteos, drenajes, purgas y tomamuestras interceptados por vlvulas (excluidas las vlvulas de seguridad y de salida a la atmsfera) Gas y/o productos petrolferos en plataforma marina

(offshore) 5.1 * 10-8

Gas 1.5 * 10-6



Venteos de vlvulas de seguridad cerradas, vlvulas de salida a la atmsfera cerradas, juntas de combas y compresores, escotillas, bocas de hombre, brazos de carga y todos los dems componentes.

Gas y/o productos petrolferos en plataforma marina (offshore)

5.4 * 10-7

[ ] 5.0M /8.10 LELGTX =


Prdidas Mximas Admisibles Para Vlvulas de Seguridad

Las prdidas mximas admisibles para las vlvulas de seguridad en instalaciones relativas al gas con junta de metal sobre metal, segn Norma API 527: 07-1991.

Estas prdidas pueden ser utilizadas para definir las emisiones estructurales considerando que con el tiempo pueden aumentar dependiendo de la influencia externa y de las condiciones de ejercicio.

En las vlvulas de seguridad de instalaciones de gases con junta blanda, por ejemplo de tefln, no se admiten prdidas en el asiento de la vlvula.

Se pueden calcular los caudales de prdidas mximas iniciales en la junta externa de aparatos alimentados por gas. Estas prdidas pueden ser utilizadas para definir los escapes estructurales, sabiendo que con el tiempo estos escapes pueden aumentar.

Vlvula de Seguridad Presin Nominal (MPa) Prdidas Mximas Admisibles (kg/s)

0,103-6,896 1,4 .10-7

10,3 2,2 .10-7

13 2,8 .10-7

Vlvulas con orificio de descarga de dimetro 8,7 mm.

17,2-41,4 3,6 .10-7

0,103-6,896 7,1 .10-7

10,3 1,1 .10-7

13 1,4 .10-7

17,2-41,4 1,8 .10-7

20,7 2,2 .10-7

27,6 2,8 .10-7

38,5 3,6 .10-7

Vlvulas con orificio de descarga de dimetro > 8,7 mm.

41,4 3,6 .10-7


CANTIDADES MNIMAS. PUNTOS DE DESTELLO La cantidad de sustancia peligrosa que se fuga o tiene la posibilidad de fugarse es un factor que condiciona el riesgo de atmsfera explosiva. Cuanto mayor sea dicha cantidad, tanto mayor ser la zona sometida al riesgo de atmsfera explosiva, y por el contrario, si la sustancia inflamable es muy reducida, cabe esperar que el riesgo disminuya o incluso desaparezca. Existen unas cantidades mnimas de almacenamiento y de proceso, por debajo de las cuales no deber ser necesaria la clasificacin de zonas. Puede establecerse una clasificacin de fluidos combustibles en base a su punto de destello, a efectos de determinar volmenes mnimos por debajo de los cuales la presencia de fluidos combustibles no da lugar a una clasificacin en reas de riesgo. Debemos tener en cuenta que no es posible establecer unos valores exactos de las cantidades mnimas que implican una clasificacin de zonas, sino transmitir la idea de que pequeos volmenes de sustancias inflamables pueden ser aceptables. Las cuantas admisibles deben ser analizadas en cada caso concreto, por ello la norma UNE-EN 60079-10: Material elctricos para atmsferas de gas explosivas, no incluye ninguna indicacin sobre cantidades mnimas.

Punto de Destello El punto de destello es un parmetro slo aplicable a sustancias combustibles que en condiciones atmosfricas son lquidos. Es muy importante de cara a la seguridad, por constituir una medida de peligro de incendio.

Punto de inflamabilidad, de destello (PD): temperatura ms baja del lquido a la que, bajo ciertas condiciones normalizadas (P = 760 mm Hg), el lquido desprende vapores en cantidad tal que puede originar la formacin de una mezcla de vapor-aire inflamable.

De la definicin de punto de destello, se desprende que si se puede asegurar que la temperatura ambiente va a ser inferior a la de destello de la sustancia inflamable manipulada, no existir atmsfera explosiva, siempre que el lquido inflamable no se someta a operaciones como por ejemplo pulverizacin o micronizacin.

Mtodos Para Determinar el Punto de Destello

Mediante el aparato Cleveland (IP36/84 y ASTM D92-78). Mediante el ensayo en vaso cerrado utilizando el aparato de Pensky-Martens (IP 34/88

y ASTM D93-80).


FACTORES INFLUYENTES EN LA EXTENSIN Y FORMA DE LA ATMSFERA EXPLOSIVA Los factores que influyen en la extensin y forma de la atmsfera explosiva son:

Lmite de explosividad.

Densidad relativa del gas o vapor.

Geometra del emplazamiento.

Lmite de Explosividad Existen dos lmites de inflamabilidad o explosividad:

Lmite Inferior de Explosividad (LIE)

Lmite inferior del intervalo de concentraciones de la sustancia en el aire, para el que la mezcla es explosiva.

Lmite Superior de Explosividad (LSE)

Lmite superior del intervalo de concentraciones de la sustancia en el aire, para el que la mezcla es explosiva.

Para una determinada tasa de escape, cuanto menor sea el LIE de una sustancia mayor ser la extensin de la zona. Para las mezclas, incluidas aquellas que contienen inertes, la comprobacin de la inflamabilidad puede efectuarse calculando el lmite inferior de explosividad de la mezcla (LIE), por medio de la ley de Le Chatelier:

= ni i

imezcla

LIEx

LIE

1

1

Donde:

LIEmezcla = Lmite inferior de explosividad de la mezcla (% volumen). LIEi= lmite inferior de explosividad del componente inflamable i (% volumen). Xi= fraccin molar o volumtrica del componente genrico i.


Densidad en el Volumen de las Zonas La densidad relativa del gas afecta a la extensin de la zona, dado que si el gas es ms ligero que el aire tiende a elevarse, y si es ms pesado tender a acumularse en el suelo. Por tanto la extensin de la zona a nivel del suelo aumenta a medida que aumenta la densidad relativa, aparte de afectar a emplazamientos por debajo del nivel del suelo como pozos, arquetas, etc. Por el contrario, a medida que disminuye la densidad relativa, la zona estar ms desplazada hacia arriba, encontrndose las concentraciones ms altas de atmsfera explosiva a nivel del suelo. A estos efectos, se consideran gases ms pesados que el aire aquellos con densidades relativas superiores a 1.2, y ms ligeros que el aire los que tengan densidades relativas inferiores a 0.8.

Geometra del Emplazamiento La geometra del emplazamiento condiciona la forma y extensin de las zonas alrededor de las fuentes de escape. La existencia de muros y cerramientos puede imponer lmites fsicos al paso de la atmsfera explosiva, delimitando la extensin de la zona. En un proceso con gases ms densos que el aire, el alcance de las zonas se hace extensivo a los pozos, zanjas y depresiones por debajo del nivel del suelo que existan cerca de la fuente de escape. Tambin la existencia de barreras y la geometra de los recintos y aperturas, pueden influir de manera decisiva en la eficacia de la ventilacin, y por tanto en la dilucin del gas o vapor en el aire, lo que finalmente determina el tipo y extensin de la zona.

Emplazamiento: Lugar a espacio tridimensional.


ACCIONES PARA IMPEDIR LA EXPANSIN DE ATMSFERAS EXPLOSIVAS Cuando la fuente de escape est situada fuera del emplazamiento o en una regin contigua, se puede evitar la penetracin de una cantidad significativa de gas o vapor al interior del emplazamiento utilizando una serie de medidas.

Medidas

Barreras fsicas. Manteniendo una sobrepresin esttica en las zonas adyacentes a las regiones

peligrosas que impida el paso de atmsfera peligrosa. Purgando el emplazamiento con una cantidad de aire suficiente para garantizar que el

aire escape por todas las aberturas por las que la atmsfera explosiva podra entrar.

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Anlisis de Escapes para Gases y Vapores ECA Instituto de Tecnologa y Formacin, S.A.

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