Riesgos producidos por la electricidad estática, en el manejo de inflamables

Rivas, Paula

Ingeniero en Prevención de Riesgos Universidad Técnica Federico Santa María

Jefe de Calidad, Seguridad y Ambiente/Brenntag Chile Camino Lo Sierra 02966, San Bernardo

Santiago de Chile

02-4402555/ privas@brenntagla.com

ABSTRACT

La electricidad estática, o la acumulación de carga electrostática, se encuentran alrededor nuestro. En la vida diaria, una chispa de estática en la escala mecánica del centro comercial, se considera como una molestia. En una atmósfera inflamable, puede causar una catástrofe. Muchos incendios en fábricas y lesiones a las personas (en nuestro país hemos registrado varios de estos casos) tienen su origen en una chispa de estática que prende un vapor, gas o atmósfera con polvo. Sin embargo, existen diversas medidas de prevención y protección que pueden adoptarse para minimizar los riesgos y controlar esta amenaza, a las instalaciones a las personas y al medio ambiente.

INTRODUCCIÓN

La generación de cargas electrostáticas es un fenómeno natural, asociado a la propia estructura atómica de la materia, que se produce como resultado del movimiento relativo entre dos superficies en contacto, generalmente de sustancias diferentes, tanto líquidas como sólidas, una de las cuales, o las dos, no es buena conductora de la electricidad. Dos son los procesos fundamentales de formación de las cargas: el contacto-separación de sustancias y la fricción.

La electricidad estática representa un desequilibrio temporal en la repartición de las cargas en la superficie de dos materiales en contacto por transferencia de electrones, creando un campo eléctrico y una diferencia de potencial entre aquellos que puede ser muy elevada.

La magnitud de la carga depende principalmente de la velocidad de separación y/o fricción de los materiales y de su resistividad eléctrica, otros parámetros tales como el estado de oxidación de la superficie de frotamiento, la presencia de agua no miscible y partículas como óxido de hierro, la naturaleza de los metales de recipientes y tuberías, la influencia de la temperatura, etc. tienen también su importancia sobre la generación de cargas y su polaridad. Cuando cuerpos conductores están separados por un aislante o incluso por el aire constituyen un condensador al quedar cargados uno con una carga positiva y otro con otra carga igual pero negativa. Al establecer una vía conductora se libera tal energía almacenada descargándose y produciendo posiblemente una chispa. Es esta recombinación brusca mediante chispa de las cargas separadas que constituye el riesgo.

Generalmente tales chispas, denominadas técnicamente descargas disruptivas, se producen a través del aire entre un cuerpo cargado eléctricamente y un cuerpo próximo no cargado, pero conectado eléctricamente a tierra, al encontrarse ambos a una distancia muy corta. A menor distancia también menor es la tensión necesaria para que se produzca la chispa.

El parámetro fundamental determinante de la peligrosidad de una chispa es la cantidad de energía liberada en el instante de producirse. Esta energía se manifiesta en forma de radiaciones, (que hacen visible la chispa), de ionización y de calor. Esquemáticamente es esta última la desencadenante de la reacción de combustión. Cuando tales descargas electrostáticas con chispa se producen en una atmósfera inflamable, es relativamente fácil que se inicie el incendio, dado que la energía de activación que aportan acostumbra ser superior a la que se precisa para la combustión de gases y vapores, que suele ser del orden de 0,25 mJ. El peligro de inflamación existe cuando la chispa es generada por una diferencia de potencial superior a los 1.000 V.

Para que se produzcan incendios o explosiones deberán cumplirse conjuntamente las tres siguientes condiciones:

• La  existencia  de  una  mezcla  combustible  o  comburente  susceptible  de explosión o incendio por encontrarse dentro de su rango de inflamabilidad.
• La acumulación de una carga electrostática lo suficientemente alta para crear una diferencia de potencial generadora de chispa.
• La producción de la descarga electrostática (chispa) iniciadora, de energía suficiente para inflamar una mezcla peligro.

Se pueden adoptar un sinnúmero de medidas de seguridad orientadas a prevenir que se junten las tres condiciones nombradas anteriormente y que se produzca por ende incendios y/o explosiones.

CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA

1.1     Definición de electricidad estática

La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro.

La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde el proceso de frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables, o cuando partículas ionizadas se depositan en un material.

Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidad de

electricidad estática. Este efecto no se debe a la fricción pues dos superficies no conductoras pueden cargarse por efecto de posarse una sobre la otra. Se debe a que al frotar dos objetos aumenta el contacto entre las dos superficies. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas superficiales. Algunos ejemplos de estas sustancias son el caucho, el plástico o el vidrio. Los objetos conductores raramente generan desequilibrios de cargas, excepto, por ejemplo, cuando una superficie metálica recibe el impacto de un sólido o un líquido no conductor. La carga que se transfiere durante la electrificación por contacto se almacena a la superficie de cada objeto, a fin de estar lo más separada posible y así reducir la repulsión entre las cargas.

1.2.Peligro de explosión y carga electrostática

1.2.1. Peligro de explosión

El peligro de explosión puede existir, cuando se producen, almacenan o elaboran gases, líquidos o polvos inflamables y por ello se presentan gases, vapores, neblinas (gotas de líquido) o polvos que se mezclan con el aire (mezcla explosiva).

1.2.2. Mezcla explosiva

Una mezcla explosiva se presenta cuando los gases, vapores, neblinas o polvos explosivos se encuentran en tal cantidad en el aire, que después de una inflamación ocurre una propagación independiente de las llamas (explosión).

1.2.3. Elementos que contribuyen a una explosión

Puede producirse una explosión, cuando al mismo tiempo y en el mismo sitio se encuentran:

• – Inflamables (gas, vapor, neblina, polvo) en suficiente cantidad y distribución, y
• – Suficiente oxígeno para la combustión (por lo general aire), y
• – Un foco efectivo de ignición.

1.2.4. Focos de ignición

En la práctica existe un sinnúmero de diversos focos de ignición (por ej. superficies calientes, fuegos, llamas, brasas, chispas y descargas electrostáticas de origen mecánico y eléctrico) que, entre otras razones, se diferencian entre sí por su energía. Las mezclas explosivas también tienen una diversa inflamabilidad.

No todo foco de ignición es suficientemente rico en energía como para inflamar todo tipo de mezclas explosivas, es decir, no todo foco de ignición es efectivo para provocar una inflamación en alguna situación dada.

Por lo general, es necesario estudiar de cerca el foco de ignición, a fin de poder evaluar el peligro de inflamación que podría tener una mezcla explosiva específica.

Figura 1: Ejemplos de focos de ignición

1.2.5. Cargas electrostáticas peligrosas

Una carga electrostática por si misma no necesariamente representa un peligro de inflamabilidad. Recién en el momento, en que la carga es tan alta que por el gran campo eléctrico creado se pueden producir descargas, entonces puede existir un peligro de inflamación.

CAPÍTULO II PROCESOS DE DESCARGA DE ELECTRICIDAD ESTÁTICA

2.1- Pasos para el proceso de descarga de la electricidad estática

Los pasos particulares que provocan la descarga son, en principio, siempre los mismos:

2.1.1. Separación de cargas:

Por los procesos de separación (generalmente del producto y partes de la instalación) se cargan las superficies que se encuentran en contacto.

Todo procedimiento, por el cual las superficies que han estado en contacto (incluso por poco tiempo) son separadas, es un proceso de separación. En los siguientes procedimientos, por ejemplo, se produce un proceso de separación:

• – trasegar o trasvasar productos
• – caminar (personas) sobre el piso
• – desenrollar una lámina
• – mover una cinta transportadora sobre una polea
• – Fluir un líquido por un tubo
• – Filtrar una suspensión
• – Nebulizar un líquido
• – Verter un producto a granel de un saco o envase
• – Transportar de forma neumática un producto a granel por una tubería
• – Chocar de partículas de polvo contra la pared de un separador.

Figura 2: Ejemplos de procesos de separación

La generación de cargas electrostáticas en los trasvases de líquidos inflamables se produce fundamentalmente por la separación mecánica de éstos encontacto directo con la superficie sólida a través de la cual fluyen o sobre la cual se depositan o agitan. Básicamente, las cargas se generan:

• Al fluir el líquido por una canalización y a través de filtros, válvulas o bombas.
• Al salir el líquido proyectado a través de la boca de impulsión.
• Al caer el líquido en el interior de recipientes para su llenado, con el consiguiente movimiento sobre las paredes, generando turbulencias y salpicaduras.
• Al removerse el líquido en el recipiente contenedor ya sea en operaciones de

transporte o de agitación y mezcla.

Figura 3: Formación de la electricidad estática

a) Flujo de tuberías

b) Pulverización o aspersión

c) Llenado de recipientes a chorro libre,

d) Agitación

Son también situaciones especialmente generadoras de cargas electrostáticas:

• La transferencia simultánea de dos fases, como por ejemplo el bombeo de una mezcla de hidrocarburos/ agua o hidrocarburos/aire.
• El arrastre o la sedimentación de sólidos en un líquido.
• La decantación de dos líquidos no miscibles.
• El flujo ascendente de burbujas de gas a través de un líquido.

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

Cuanto más baja sea la resistividad de un liquido, menos peligroso deberemos considerarlo. Aunque no existe un limite preciso al respecto, puede afirmarse que cuando la resistividad o resistencia específica de un líquido sea inferior o igual a 1010 W cm. la probabilidad de que se generen cargas electrostáticas peligrosas es baja. Los líquidos inflamables de estructura polar como los alcoholes (etílico, propílico, etc.), ácidos y bases, ésteres, etc. están dentro de este grupo.

Cuando tal resistividad sea superior a 1010 W cm. pero inferior a 1012 W cm hay que efectuar un control del riesgo, tanto en la adopción de medidas de prevención y de protección, como de vigilancia de la posible presencia de impurezas o aditivos que pudieran hacer variar ostensiblemente su resistividad.

Por encima de una resistividad de 1012 W cm. es necesario adoptar rigurosas medidas de seguridad dado que se trata de líquidos muy peligrosos ante este riesgo. En este grupo se encuentran líquidos inflamables de estructura no polar ya sean hidrocarburos de cadena lineal larga o ramificada como los derivados aromáticos. Por encima de los 1015 W cm. de resistividad la experiencia demuestra que los líquidos dejan de ser peligrosos ya que no existe acumulación de cargas, al ser su formación prácticamente despreciable.

Ahora bien, tal parámetro aisladamente no es determinante en la valoración del riesgo. Han sucedido también accidentes en transvases de líquidos en principio no tan peligrosos, como el alcohol etílico (7,4.108 W cm.) y el acetato de etilo (1,0.109 W cm.), manejados en condiciones deficientes.

En general los disolventes alifáticos y los hidrocarburos de bajo punto de ebullición tienen tendencia a almacenar menos cargas que los de punto más alto. Evidentemente cuanto mayor sea la velocidad de flujo del líquido mayor será la generación de cargas y también mayor será ésta si el líquido es proyectado por aspersión o pulverización que si es vertido a chorro. En cuanto al sistema de llenado de recipientes, un vertido libre por gravedad o por impulsión desde una abertura superior genera muchas más cargas que si es efectuado mediante bombeo por tubería conectada a la parte inferior o mediante tubería superior que alcance el fondo del recipiente.

2.1.2. Acumulación de cargas en partes de la instalación y en productos:

Las cargas se pueden acumular sobre productos, partes de la instalación, materiales de embalaje, personas etc.

La acumulación de la electricidad estática es la resultante de dos acciones antagonistas: la formación y la disipación natural de las cargas eléctricas. Cuando la conductividad de un material es suficientemente elevada para asegurar la disipación rápida de las cargas formadas, no pueden crearse potenciales peligrosos y, en numerosos casos, las cargas se recombinan tras fracciones de segundo de haber sido formadas.

En cambio, cuando se trata de transvases de líquidos de elevada resistividad, los tiempos de relajación una vez detenido su movimiento hasta que de forma natural se eliminan las cargas generadas suelen ser de segundos o incluso de minutos. La experiencia demuestra que, aunque las cargas en operaciones de transvase son principalmente generadas al fluir los líquidos por las canalizaciones, el riesgo en ellas es prácticamente inexistente dada la ausencia de fase gaseosa inflamable. En cambio el riesgo surge cuando el líquido llega al interior del recipiente, en el que precisamente se produce la acumulación de cargas en un espacio confinado peligroso. La repartición de cargas en el propio líquido no es homogénea, creando sobre la superficie libre del mismo cargas eléctricas puntuales que son tanto o más importantes que las que se forman en la interfase líquido/ fase gaseosa inflamable.

Factores causales de muchos de los accidentes investigados, y relativos a la facilidad en la formación de cargas han sido la presencia de agua en los hidrocarburos o efectuarse el transvase simultáneo de dos fases heterogéneas, y la mala concepción del sistema de llenado de los recipientes.

Las cargas pueden acumularse en o sobre, según lo siguiente:

a) Partes capaces de conducir pero que están aisladas de la tierra, por ejemplo:

• El cuerpo humano, cuando se utilizan zapatos aislantes o el suelo no es conductor.
• Un tubo de metal, aislado por empaques no conductores.
• Un envase de metal parado sobre una base aislante.
• Polvo de metal que se llena dentro de un envase de madera aislante.

b) Superficies de materiales o productos aislantes, por ejemplo:

• Superficie de un saco sintético.
• Superficie de una tubería sintética.
• Superficie de una tela sintética para filtros.

c) Líquidos, suspensiones y emulsiones aislantes.

d) Productos a granel aislados y depositados.

e) Nubes de partículas de polvo cargadas y/o gotitas.

2.1.3. Salida de la carga:

Mientras de los sitios de acumulación de cargas exista una conexión (de puesta a) a tierra con suficiente conductividad, la carga puede ser conducida sin peligro hacia la tierra.

Las cargas salen, cuando el objeto cargado es capaz de conducir la electrostática y está conectado a tierra.

2.1.4. Parámetros utilizados para medir la conductividad electrostática (salida de las cargas):

Para valorar la conductividad de cargas lo decisivo es la resistencia eléctrica. Dependiendo de la situación a evaluarse, se utilizan diversos parámetros de resistencia, por ejemplo:

• La resistencia específica, es el valor específico para cada materia sobre la resistencia de una sustancia sólida, líquida o pulverizada (es un valor constante del material).
• La Conductividad, es el valor recíproco de la resistencia específica de una sustancia (constante del material). Este dato se obtiene sobre todo para líquidos.
• La Resistencia Superficial, se utiliza para valorar la salida de cargas de la superficie de una sustancia.
• La Resistencia de Paso, es la resistencia total entre los puntos de un objeto y que depende del material y de la geometría del mismo (por ej. la resistencia de paso entre la parte interior y la superficie de rodadura de un zapato)
• La Resistencia de Escape, es la resistencia total entre un punto y la tierra. A menudo de lo denomina también Resistencia de Conexión a Tierra.

2.1.5. Descarga:

Si la acumulación de cargas es cada vez mayor porque las cargas que ocurren durante los procesos de separación no pueden pasar hacia tierra, o no a la velocidad necesaria, entonces se produce una descarga en el momento de rebasar el nivel máximo.

Si el campo eléctrico se vuelve demasiado cargado por la alta densidad de las cargas (acumulación de cargas en un espacio pequeño), entonces se produce la descarga o salida de cargas al alcanzar el nivel máximo de carga. Para valorar la inflamabilidad (efectiva) de una descarga se tomará como parámetro la energía liberada durante la descarga. Dependiendo de la situación, la energía descargada puede ser solamente una pequeña parte de toda la energía acumulada. Por laexperiencia y sobre la base de observaciones teóricas, se sabe en que condiciones se libera toda la energía o solamente una parte de la energía acumulada, durante un proceso de descarga. Pueden delimitarse diversos tipos de descargas que, por su parte, pueden clasificarse en distintos niveles de energía, y por tanto, en diversos niveles de inflamabilidad (energía equivalente). La delimitación se realiza sobre la base de la conductibilidad, de la geometría y el ordenamiento espacial de los objetos cargados.

La descarga se produce cuando el campo eléctrico alcanza su nivel máximo superior, a raíz de la gran densidad espacial o superficial de cargas (acumulación de cargas).

• Inflamabilidad de una descarga: Dependiendo de cada situación en particular las descargas pueden tener diversa cantidad de energía. Su inflamabilidad también depende del monto de energía liberada. Las descargas pueden subdividirse en diferentes tipos de descarga, con diverso nivel de inflamabilidad.
• Sensibilidad de las mezclas explosivas a inflamarse: La sensibilidad a la inflamabilidad de una sustancia, vista desde la inflamación por descargas causadas por cargas electrostáticas, se define por la energía mínima de inflamabilidad de la mezcla explosiva en cuestión.
• Energía mínima de inflamabilidad: Se toma como la energía mínima de inflamabilidad de una mezcla explosiva, la energía más baja necesaria, a manera de una chispa de descarga de un condensador, capaz de inflamar la mezcla más inflamable posible, compuesta por un inflamable y aire, en condiciones normales. La energía mínima de inflamabilidad de las mezclas usuales de vapores de disolvente y aire es aproximadamente 0,3 hasta 1 mJ.

Las sustancias muy inflamables como el acetileno, hidrogeno y sulfuro de carbono, mezclado con el aire, tienen valores de energía mínima de inflamabilidad menores a 0,025 mJ.

La energía mínima de inflamabilidad de los polvos inflamables tiene un amplio espectro. Algunos polvos tienen energía mínima de inflamabilidad menos a 10 mj, otros en cambio, están incluso por debajo de 1 mJ.

En principio rige: la energía mínima de inflamabilidad de una mezcla de polvo y aire es tanto menor, cuanto más fino y seco el producto, mientras más alta sea la temperatura de la nube de polvo y mientras más baja su turbulencia.

Mezclar un nivel mínimo de gases o vapores inflamables, aún en concentraciones inferiores al límite de explosión de la respectiva mezcla de gas y/o vapor con aire, puede provocar que la energía mínima de inflamabilidad de una mezcla de polvo con aire sea aún menor (formación de una mezcla híbrida).

La energía mínima de inflamabilidad es el parámetro más importante para describir la sensibilidad a la inflamabilidad que tiene una mezcla explosiva, en relación con el foco de ignición denominado “electricidad estática”

La efectiva inflamabilidad de una carga, en relación con la inflamación de una mezcla explosiva, se determina a partir de la medida de la energía mí9nima de inflamabilidad de la mezcla explosiva y la energía liberada (inflamabilidad) de una carga.

2.1.6 Los tipos de descargas que se conocen:

• Descarga en chispa. Descarga total entre dos objetos conductores a distinta tensión y a una distancia cercana comparada con el radio de curvatura de sus superficies. El campo eléctrico entre los conductores debe superar los 3 MV/m.
• Descarga en abanico. Se produce entre un conductor y una superficie cargada que puede ser conductora o no conductora, o entre una conductora y una nube cargada. La luminosidad parte del conductor en el punto en que se alcanza la intensidad de campo más elevada y termina en el espacio entre conductor y superficie. El radio de curvatura del conductor es aproximadamente de 0.5 cm.
• Descarga Corona. Similar a la anterior con la diferencia de que la luminosidad se produce solamente en la proximidad inmediata del punto conductor y con un radio de curvatura del conductor típico < 1mm
• Descarga en abanico propagante. Se produce entre un electrodo metálico esférico puesto a tierra al aproximarlo a una hoja aislante fuertemente cargada en contacto con una lámina metálica puesta a tierra y también en procesos de trasiego a alta velocidad en conducciones o recipientes muy aislantes.
• Descarga en cono. Se observa en el llenado de grandes silos y contenedores con materiales a granel muy aislantes y consisten en descargas ramificadas

sobre la superficie del material hacia la zona en contacto con el recipiente conductor. Recibe este nombre por la forma que adopta el materialalmacenado.

ENERGÍA MÍNIMA DE IGNICIÓN (EMI). Es la energía mínima necesaria en forma de descarga para que se produzca la ignición de una mezcla de un material combustible y aire bajo condiciones estándar.

Separación de Cargas

Acumulación de cargas en la instalación

Acumulación de cargas en el producto

Salida de la carga Salida de la carga

Descarga

Descarga

Atmósfera Explosiva

Inflamación Inflamación

Figura 4: Esquema Básico de la electrostática: desde la separación de cargas hasta la posible inflamación en una atmósfera capaz de explotar.

CAPÍTULO III MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y PROTECCIÓN FRENTE AL RIESGO DE ELECTRICIDAD ESTÁTICA

3.1. Introducción.

Distinguiremos entre las medidas preventivas, que tienen por objeto evitar la existencia de atmósferas inflamables y controlar que la generación de cargas sea lo más baja posible, de aquellas otras medidas que denominaremos de protección que tienen por objeto controlar las descargas disruptivas, a fin de evitar que éstas se produzcan o bien en caso de producirse que no sean peligrosas. En este grupo de medidas de protección se encuentran las que controlan la acumulación de cargas, facilitando su eliminación gradual sin chispas.

3.2.Medidas de prevención.

3.2.1. Control de atmósferas inflamables.

Todo líquido inflamable contenido en un recipiente abierto y por encima de su punto de inflamación emite una cantidad de vapores capaz de formar con el aire mezclas inflamables. Es por ello necesario tener en cuenta que el riesgo no estará suficientemente controlado si sólo abordamos la eliminación y control de los focos de ignición, ya que aparte de la electricidad estática pueden ocurrir otros.

Las medidas preventivas que evitan la formación de mezclas vapor-aire inflamable deben tener siempre un carácter prioritario, dado que ofrecen un más alto grado de fiabilidad frente al riesgo.

Todo recipiente a vaciar o llenar debe permanecer, ya sea a través del tubo de aireación o de otra abertura, en constante comunicación con un fluido gaseoso, que será el propio aire, a no ser que se prevea otra sustancia gaseosa, por una simple razón de equilibrio de volúmenes. Por esto, evitaremos la formación de atmósferas inflamables de dos formas:

3.2.1.1. Mediante el empleo de un gas inertizante.

El principal agente inertizante es el nitrógeno, no siendo aconsejable el uso del anhídrido carbónico y del vapor de agua, ya que estas sustancias generan a su vez mucha electricidad estática.

En la actualidad en la industria petroquímica suele aplicarse como agente inertizante gas inflamable de la propia planta y, asegurando con rigurosas medidas de control que la atmósfera no será peligrosa al superarse notoriamente el límite superior de inflamabilidad de la mezcla gaseosa.

La cantidad de gas inertizante a aportar está en función del tipo de gas empleado como tal y de los vapores inflamables existentes, lo que exige reducir el contenido del oxígeno por debajo del nivel mínimo para cada caso. Para la mayoría de líquidos combustibles es en general suficiente reducir la proporción del oxígeno del aire a un 11%.

A fin de evitar que el consumo del agente inertizante sea excesivamente alto se utiliza un sistema de vaciado con atmósfera en circuito cerrado, incorporando válvulas de regulación automatizadas para admitir o expulsar el gas inertizante, a medida que el nivel del liquido en el recipiente disminuya o aumente. En el almacenamiento de líquidos bajo gas protector y en los depósitos de techo flotante, no se precisan adicionales medidas preventivas.

3.2.1.2. Mediante ventilación forzada

Mediante ventilación forzada es también factible asegurar que la atmósfera interior de un recipiente abierto se sitúe por debajo de su límite inferior de inflamabilidad (LI.I.). Se trata de lograr mediante el aporte del suficiente caudal de aire exterior aplicado adecuadamente para realizar un barrido uniforme de la atmósfera interior que se contrarreste la cantidad de materia inflamable evaporada, consiguiendo una concentración ambiental por debajo del 20% del L.I.I. Si bien tal sistema no es de uso generalizado cabe considerar su aplicación siempre que se haga con el rigor necesario.

3.2.2. Control de velocidad de flujo de líquidos y del sistema de llenado de recipientes.

Es recomendable evitar altas velocidades de flujo a través de tuberías, asegurando que las paredes que entren en contacto con los líquidos ofrezcan una superficie lo más lisa posible, y controlando especialmente la presencia de agua o impurezas por su notoria contribución en la generación de cargas.

La velocidad máxima (v) estará en función del diámetro interior del conducto(d) de acuerdo a la siguiente ecuación (ver Fig. 2), no superándose para líquidos de elevada resistividad la velocidad de 7 m/s. vxd < 0,5 m2/s.

Figura 5 Gráfica para la determinación de velocidad/caudal máximo de flujo en función del diámetro interior de la tubería para evitar la generación excesiva de cargas.

Figura 6: Velocidades y valores de vd en tuberías

Cuando se trate de líquidos polarizables la velocidad podrá ser ligeramente superior aunque en ningún caso se alcanzarán los 10 m/s.

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

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

Para diámetros mayores la velocidad máxima será obviamente inferior. Respecto al sistema de trasvase, es necesario que éste se efectúe en lo posible mediante instalaciones fijas, estando las tuberías conectadas a los recipientes tanto de vaciado como de llenado. Las aberturas de las bocas de carga y descarga son zonas especialmente peligrosas si están abiertas. Se evitará la proyección por aspersión o pulverización, y también el vertido a chorro libre. Es necesario utilizar tubos de llenado que lleguen hasta el fondo de los recipientes. Mientras una buena parte del extremo final de dicho tubo no esté sumergido la velocidad de transvase deberá ser muy reducida. En el caso de recipientes móviles de pequeña capacidad se emplearán de forma similar embudos con tubo de llenado (ver figura 7 y figura 8).

Figura 7: Llenado de recipiente con embudo tubular desde instalación fija

Figura 8: Carga de camiones cisterna

La distancia entre el extremo del tubo y el fondo del recipiente será como máximo de 25 cm. Cuando sea factible la presencia de impurezas sedimentables o agua, el tubo de llenado en su extremo final será horizontal, dispuesto de tal forma que no proyecte el líquido sobre el fondo de los recipientes.

3.2.3. Empleo de aditivos antiestáticos.

Cuando la utilización de los hidrocarburos lo permita, un medio eficaz para limitar la acumulación de la electricidad estática consiste en reducir su resistividad mediante la introducción de aditivos antiestáticos en muy pequeñas cantidades (del orden de 1 mg/m3), hasta un valor aproximado de 1010 W cm.

Tales aditivos son sustancias disociables de diversa naturaleza y solubles en los hidrocarburos, tales como el dietilhexilsulfosuccinato de sodio, o el dinonilnaftaleno sulfonato de etilen diamina que es al mismo tiempo un agente anticorrosivo.

3.2.4. Instalación eléctrica y equipos protegidos.

La instalación eléctrica, equipos y demás materiales eléctricos empleados en el emplazamiento de las instalaciones de trasvasado y almacenamiento de líquidos inflamables se adecuarán a lo establecido en la Instrucción Complementaria Ml BT 026 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (Orden de 13.1.88 -B.O.E. del 26.1.88) u otras normativas similares, referente a las prescripciones particulares para locales con riesgo de incendio y explosión. También es de obligado cumplimiento la Norma UNE 20-322-86 "Clasificación de emplazamientos con riesgo de explosión debido a la presencia de gases, vapores y nieblas inflamables.

Especial atención hay que tener en los equipos portátiles a emplear en el transvase de líquidos inflamables, ya que por su movilidad o diversidad de uso es frecuente observar el empleo de bombas con motor eléctrico no protegido o con insuficiente protección ante el producto que se está transvasando. Es imprescindible verificar muy a menudo la placa de identificación del motor en el que se especifica el tipo y grado de protección.

Las bombas portátiles de accionamiento neumático son preferibles para transvases desde recipientes móviles de capacidad igual o inferior a los 200 I., aunque su uso sería muy peligroso introducidas en recintos confinados, ya que provocarían enriquecimiento en oxígeno de la atmósfera interior y facilitando con ello la inflamabilidad.

3.2.5. Control de impactos mecánicos

Debe controlarse de la proximidad de las atmósferas peligrosas todo posible foco de ignición, aparte de las chispas por descargas electrostáticas. Especial atención debe tenerse con los impactos mecánicos que deben ser evitados a toda costa. Los elementos metálicos de los equipos de bombeo, como los tubos de aspiración de las bombas portátiles y las boquillas de proyección, deben estar constituidas por un material especial anti-chispa, generalmente aleación de Al-Zn.

La sujeción solidaria del tubo de aspiración de las bombas portátiles al propio recipiente metálico a vaciar es necesaria. Ello se puede lograr mediante el acoplamiento de un anillo con rosca exterior al tubo de aspiración para su roscado a una de dos aberturas del bidón. (Ver Fig. 9).

Figura 9 Trasvase mediante bombas portátiles. Sujeción solidaria a los recipientes de los tubos de aspiración y de los tubos de carga.

Tales acoplamientos, que no son muy utilizados, a pesar de su estandarización pueden ser suministrados por los mismos fabricantes de las bombas.

3.3.Medidas de protección

3.3.1. Interconexiones equipotenciales y puestas a tierra.

Tras el control apropiado sobre la generación y acumulación de cargas electrostáticas, debemos asegurar que las cargas que se formen puedan eliminarse fácilmente sin ocasionar peligro. Ello se logra fundamentalmente mediante la interconexión de todas las superficies conductoras sobre las que se puede formar electricidad estática, y estando a su vez el conjunto conectado a tierra. La conexión equipotencial será entre el recipiente a vaciar, el equipo de bombeo y sus conducciones, y el recipiente a llenar.

Un cuerpo conductor puede considerarse conectado a tierra cuando permanezca conectado a otro que ya esté puesto a tierra. Por ello podemos evitar el conectar individualmente todos los elementos a la puesta a tierra, aunque es recomendable en la medida de lo posible que los recipientes y la propia instalación de trasvase estén por su situación unidos a tierra, sin necesidad de efectuar conexiones manuales que siempre pueden ser descuidadas.

Ello se puede lograr fácilmente conectando la instalación fija a la puesta a tierra y depositando los recipientes móviles sobre suelo conductor durante el trasvase. La resistencia de la puesta a tierra debe ser baja. Se considera resistencia aceptable frente al riesgo en cuestión, la que sea inferior a 106 W, ya que en realidad las corrientes eléctricas que se pueden generar son de muy baja intensidad (del orden de los microamperios). En tal sentido cualquier puesta a tierra válida para la protección contra contactos eléctricos indirectos también lo será frente a las descargas electrostáticas, aunque es aconsejabl e su diferenciación. Las interconexiones y la puesta a tierra además de tratarse de materiales conductores requieren disponer de suficiente resistencia mecánica, protección frente a la corrosión y suficiente flexibilidad, especialmente para aquellas conducciones que requieran su frecuente conexión y desconexión.

Los sistemas de conexión de tales conducciones deben ser cuidados para garantizar su fijación a los puntos establecidos en recipientes e instalaciones. En la fig.10 se muestran diferentes tipos de conexión. Especial precaución debe tenerse en que las conexiones se efectúen en puntos alejados de las bocas de los recipientes, y previamente al inicio de la operación de trasvase.

Figura 10 Sistemas de sujeción de las tomas a tierra a los cuerpos metálicos de recipientes y tuberías:

a) Grapa de tornillo

b) Apriete por abrazadera a tubo o barra.

c) Pinza con resorte.

Circunstancia frecuente observada en accidentes por este riesgo ha sido la del descuido en efectuar las conexiones equipotenciales, a pesar de que los cables ya existían.

Una posible solución que aminora tal factor humano de riesgo es fijar solidariamente y de forma permanente al cuerpo metálico de la bomba portátil dos cables conductores con sus correspondientes pinzas en los extremos, ya que, al quedar colgados, mostrarán a golpe de vista y siempre que se haya formado al personal debidamente, la ineludible necesidad de conectar las pinzas a cada uno de los recipientes entre los que se efectúa el transvase.

Las mangueras flexibles de los equipos portátiles de bombeo deben ser conductoras (resistencia máxima 106 W). Cuando se emplee material no conductor (goma, resina, etc.) la conductividad deberá ser asegurada mediante un alma metálica que irá sujeta a tos extremos metálicos del equipo de bombeo, como el cuerpo de la bomba y la boquilla de descarga.

Es frecuente observar que algún extremo de tales almas metálicas no está conectado, ya que al cambiarse la manguera se descuidó efectuar la conexión equipotencial. Este aspecto debe ser cuidadosamente vigilado, de la misma forma que es preciso que se verifique periódicamente la interconexión equipotencial y puesta a tierra de toda la instalación, por ejemplo el puenteado de las bridas de las tuberías.

Tal medida de protección obviamente es útil cuando la instalación de transvase y los recipientes sean metálicos, condicionantes que deben ser exigibles cuando exista tal riesgo.

3.3.1.1. Usos de sistemas de auto-chequeo.

Muchos objetos conductores capaces de acumular gran cantidad de electricidad estática, tienen capas aislantes en la superficie que podrían impedir la formación de un contacto de baja resistencia. Esto puede deberse a la pintura del recubrimiento de bidones, camiones cisterna u otros equipos móviles, o puede ser el resultado de una acumulación de producto causada por las condiciones normales de trabajo. Muchas pinzas para puesta a tierra y conexión equipotencial presentan una resistencia muy elevada cuando se aplican a objetos conductores con superficies aislantes. Lo que es peor, si se utilizan pinzas estándar para soldadura o pinzas cocodrilo livianas para conexiones a tierra en lugar de pinzas diseñadas y homologadas, para tal efecto, estos dispositivos tendrán una tasa de fallas aún más elevadas.

Para resolver esta problemática se recomiendan pinzas de seguridad intrínseca para puesta a tierra, con auto-chequeo. Desde el punto de vista del operario, estos dispositivos se usan de modo i déntico a las pinzas convencionales de puesta a tierra. La diferencia está en la tranquilidad que le dan al operario, ya que no sólo se ha fijado la pinza físicamente, sino que también está cumpliendo con su función de seguridad de disipar cualquier carga estática generada. Estas pinzas utilizan circuitos electrónicos activos de monitorización, alimentados por una pila de baja energía que llevan en su interior. El circuito sólo se cierra cuando la pinza logra establecer un contacto de baja resistencia con el objeto que se va a poner a tierra, y el operario recibe confirmación visual de ello por medio de un indicador (por lo general un LED que parpadea). La pinza de puesta a tierra con auto- chequeo también comprueba es estado del cable hacia atrás, hasta el punto de puesta a tierra elegido. Dejará también de mostrar la señal de confirmación si el cable se ha aflojado o cortado.

Para alcanzar un nivel más elevado de seguridad, también pueden utilizarse sistema de control de tierra que no solo permitan al operario una verificación visual, sino que también cuentan con sistemas de bloqueo que se pueden vincular a bombas, válvulas, alarmas o sistemas de mando del proceso. Esto significa que el proceso no se puede poner en marcha hasta que el objeto conductos haya si do correctamente puesto a tierra; y que si esto varía durante el funcionamiento (porque se ha quitado accidentalmente una pinza, por ejemplo), el sistema pasará automáticamente a un estado de inhabilitación y detendría el proceso. Por lo general, estos sistemas se alimentan desde la red eléctrica general, y utilizan circuitos de seguridad intrínseca homologados para mantener la energía de monitorización en un nivel seguro. Los sistemas de monitorización de tierra y los sistemas de bloqueo utilizan, típicamente, en aplicaciones de seguridad crítica tales como carga y descarga de camiones cisterna e IBC, procesos de mezcla,operaciones de secado de lecho fluido y siempre que exista una elevada probabilidad que se acumule una carga estática en atmósferas inflamables de energía mínima de ignición muy baja.

Figura 11: Sistema de autochequeo.

Figura 12: Auto-chequeo para envases Figura 13: Auto chequeo para camiones

3.3.1.2. Esquemas de aplicación de puestas a tierra para bidones y recipientes.

A continuación se detallan esquemas que ilustran como crear conexiones a tierra fiables en diversos elementos móviles de fábrica de uso común en las industrias, químicas, farmacéutica y de alimentos.

La mayoría de estas aplicaciones exigen tener disponibles un punto o una red de puesta a tierra reconocida o exclusiva. Por lo general, estas adoptan la forma de barras que van por las paredes y están conectadas a varias varillas, pozos o mallas de puesta a tierra que se han enterrado en el suelo. Los dispositivos de puesta a tierra pueden entonces conectarse a esta red de puesta a tierra de la planta, a fin de proveer una conexión entre la misma y el elemento móvil de la planta. Es importante verificar que se cumplan estrictamente las instrucciones del fabricante cuando se instalen dispositivos y sistemas de puesta a tierra y de conexión equipotencial.

– Caso 1, puesta a tierra de bidones y recipientes.

Figura 14: Puesta a tierra para elementos móviles

Los elementos móviles se pueden conectar a tierra por medio de la barra de conexión equipotencial utilizando los tipos de pinzas y cables que se muestran. La pinza debe estar diseñada de manera que agarre el recipiente de forma segura, y penetre a través de cualquier capa de pintura o de óxido. Tratándose de un dispositivo mecánico, debe estar homologado para el uso en la correspondiente zona de riesgo. Los núcleos de los cables y las conexiones deben tener suficiente resistencia mecánica como para resultar dañadas por los movimientos que se repiten cuando la pinza de acerca y se aleja del recipiente.

– Caso   2,   Puesta   a   tierra   de   bidones   y   recipientes   en   estanterías   de almacenamiento.

Figura 15: Puesta a tierra para fraccionamiento

Cuando se trasvasa un producto es importante asegurar que los recipientes utilizados estén conectados a tierra. Esto puede lograrse poniéndolos a tierra con pinzas y cables conectados a su vez a una barra de puesta a tierra.

NFPA 77 indica que: La conexión equipotencial deberá realizarse con una pinza que tiene pinzas de acero templado, capaces de penetrar a través de la pintura, óxido y materiales acumulados usando la fuerza ejercida por un tornillo o resorte muy duro.

– Caso 3, Puesta a tierra de recipientes y pequeños bidones móviles.

Figura 16: Puesta a tierra de recipientes.

Se pueden poner dos recipientes a tierra conectando el principal al punto de puesta a tierra y realizando una conexión equipotencial al del segundo bidón pequeño al primero, de acuerdo a la figura. Las pinzas de acero inoxidable e recomiendan para las aplicaciones en farmacéuticas y salas limpias, o en aquellos casos en que la se necesite una gran cantidad de resistencia a la corrosión.

NFPA 77 indica que: Durante el llenado, los bidones metálicos pequeños y los equipos de llenado vinculados deben estar vinculados por una conexión equipotencial y puestos a tierra.

– Caso 4, puesta a tierra de bidones en un almacén de bidones o en una sala de procesamiento.

Figura 17: Puesta a tierra en almacén de bidones.

Las pinzas con auto-chequeo alimentadas a pila son útiles cuando no han de estar conectadas a un elemento de planta por mucho tiempo. Si se necesita un monitoreo continuo, tal como en un almacén de bidones en el cual se está vaciando continuamente producto de los bidones, se recomiendan las pinzas con auto- chequeo con alimentación externa y LED indicadores remotos.

– Caso 5, Puesta a tierra de IBC flexibles y rígidos

Figura 18: Puesta a tierra para IBC

Se pueden usar sistema de monitoreo de puestas a tierra mientras se llenan o vacían grandes recipientes a granel (IBC), con el fin de impedir el trasvase del producto a menos que el cable de puesta a tierra esté colocado. Se debe seleccionar un sistema con un rango de monitorización adecuado al tipo de recipiente en cuestión.

3.3.1.3. Esquemas de aplicación de puestas a tierra para camiones cisternas

Figura 19: Ejemplo de puesta a tierra en camiones

Figura 20: Esquema de aterrizaje de camiones

Desde una perspectiva operativa, en la modalidad de carga de cisternas por arriba, donde normalmente los vapores inflamables están presentes al abrirlas bocas de carga, debe conseguirse, tal y como ha quedado referenciado, que los compartimentos estén eléctricamente conexionados al brazo de carga, tuberías de llenado o a la estructura del cargadero. Si la unión se hace a esta última, es preciso que la tubería y la estructura estén interconexionadas. En tal supuesto, la puesta a tierra de la estructura no reporta ninguna protección adicional contra la posible ignición por electricidad estática.

La conexión debe hacerse antes de proceder a la apertura de la boca de carga, debiendo mantenerse hasta en tanto no se haya cerrado aquélla, una vez completada la carga.

De esta forma, la unión equipotencial impedirá cualquier crecimiento de los potenciales electrostáticos entre brazo de carga y compartimento, eliminándose la posibilidad de destello en las proximidades de la abertura de la boca de carga. La importancia de una buena conexión no sólo debe procurarse con productos cuya presión de vapor sea alta o media, sino que debe hacerse extensible asimismo a los de baja, por cuanto no puede descartarse contaminaciones ocasionales con productos de alta-media presión procedentes, por ejemplo, del cargamento anterior o, sin que se incurra en estos supuestos, tratándose de productos con baja presión de vapor, por casual elevación de la temperatura y superación de la correspondiente a la de "flash point" (punto de destello), si se trata de productos con baja presión de vapor.

Los cables de conexión pueden ser aislados o no. El uso de estos últimos permite visualizar la continuidad eléctrica. En el caso de utilizar los aislados se precisa de una comprobación que constate su continuidad. Estos registros, en modalidad de continuo, operan en conjunción con señales luminosas o de parpadeo, impidiendo la selección y puesta en marcha de los grupos de bombeo ante deficiencias de un contacto idóneo.

La conexión equipotencial para el control de electricidad estática no resulta procedente en los casos siguientes:

• – En cargas de producto carentes de capacidad para acumular e.e. (asfaltos y la mayoría de aceites de petróleo crudo).
• – Con productos en los que, en su transporte, no se alcanza el punto de destello, así como en aquellos terminales de carga en los que sólo se manipulan líquidos con "flash point " igual o superior a 38ºC (combustibles líquidos).
• – Operaciones en las que el acoplamiento del dispositivo de carga se hace antes

de que el caudal de flujo se inicie y la desconexión se efectúe después de que el flujo se haya extinguido.

3.3.1.4. Continuidad eléctrica de la línea de llenado

Cuando la carga de cisternas se efectúa por arriba, todas las partes metálicas de la tubería de alimentación y brazo de carga deben tener continuidad eléctrica a partir del punto de conexión. En tal sentido, las mangueras, en general, dispondrán de alma metálica continua, debiendo evitarse situaciones tales como la intercalación de una manguera no conductora equipada con acoplamientos metálicos, si éstos no están conexionados a la tubería de alimentación y tanque receptor. Las uniones de tubería del tipo reducciones, manguitos, etc.) forman un todo, eléctricamente hablando, por lo que no es necesario imprimirle continuidad eléctrica, ya que su resistencia es tan baja que no existe posibilidad de acumulación de electricidad estática. Tratamiento diferente presentan accesorios tales como embridados, válvulas, etc., en las que el puenteado eléctrico es imprescindible.

En cualquier caso, es conveniente controlar las especificaciones de tales uniones, dado que algunas son fabricadas con superficies aislantes.

3.3.1.5. Brazos de carga

La turbulencia de flujo que originan los brazos de carga en el llenado de cisternas por arriba, puede contribuir asimismo a la generación de cargas. A tal efecto, el brazo de carga debe alcanzar el fondo del compartimento, entrando en contacto físico con él, a cuyo fin, debe dotarse a su extremo de material blando anti-chispa, al tiempo que se evitan las turbulencias y remolinos con la presencia de deflectores o biseles. El brazo de carga a potencial de tierra hace partícipe al líquido de este potencial. Consecuentemente, en el momento de la medición e introducción de la varilla de sonda, se minimiza cualquier posibilidad de descarga estática en la aproximación de aquélla a la superficie del líquido, al haberse reducido el gradiente de tensión sobre esta superficie y por ende la del líquido inmediato a la varilla, merced al influjo del brazo. De no mantenerse el brazo en contacto con el fondo, necesariamente se tiene que limitar la velocidad de flujo del producto a 1 m/s, hasta en tanto no quede el extremo de aquél sumergido en el producto objeto de la carga, pudiéndose entonces elevar el caudal dentro de los límites que se indicaban en la tabla 6.

Las velocidades de carga pueden controlarse haciendo uso de dos regímenes de velocidades, uno de los cuales limita las velocidades inicial y final al valor anteriormente referenciado de 1 m/s.

La carga por el fondo viene a reducir los riesgos de electricidad estática que pueden darse por un inapropiado posicionamiento del brazo de llenado. Sin embargo, en su fase inicial, la proyección ascendente del producto puede incrementar la generación de electricidad estática, efecto que puede impedirse reduciendo la velocidad de llenado o usando deflectores u otros dispositivos contra esta proyección, la cual, tratándose de productos con baja presión de vapor, origina o puede originar una niebla o atmósfera susceptible de ignición. Asimismo, en estamodalidad de carga, al introducirse la varilla de medición en el espacio libre puede originarse un destello de electricidad estática, al no poderse contar con el influjo del brazo de carga. Para evitar esta posibilidad, la varilla debería hacerse solidaria o conectarse con la cisterna por medio de cadena o cable conductor, asegurándose así la equipotencialidad. Complementariamente, se hace preciso que con carácter previo a la introducción de cualquier objeto metálico conductor (varillas metálicas de medición, sacamuestras, termómetros, densímetros, etc.), transcurra "cumplidamente" el intervalo o periodo de disipación de cargas electrostáticas (1 minuto).

Similar efecto puede surtir la presencia en el interior de los compartimentos de carga de ciertos objetos conductores (inductores o promotores de destellos), por lo que, antes de la carga, se hace preciso inspeccionar el interior de los compartimentos y, de detectarse su presencia, proceder a la retirada de los mismos (ver fig. 21).

Fig. 21: Ejemplos de inductores de destellos en la carga de camiones cisterna

Independiente que las mangueras de suministro (de descarga) sean o no conductoras, no se precisa la conexión equipotencial, en los suministros a vehículos en las Estaciones de Servicio, siendo igualmente innecesaria en las descargas a los tanques de aquéllas, en cuanto a riesgo de ignición se refiere, siempre que esté asegurado un contacto continuo entre los dispositivos metálicos de acoplamiento de la manguera con el tanque receptor y éste disponga de toma de tierra idónea.

De ahí, la importancia que merece la disponibilidad y uso de los referidos dispositivos de acoplamiento y la problemática inherente a su ausencia o falta de utilización o idoneidad.

3.3.1.6. Resumen de precauciones en el trasvase de cisternas

Las principales precauciones a adoptar para impedir la acumulación de cargas en función de las características del líquido a trasvasar se resumen en la siguiente tabla.

Figura 22: Precauciones en el trasvasije de cisternas.

3.3.1.7 Especificaciones para conexiones fijas de tomas de tierra.

A fin de evitar posibles tomas a tierra defectuosas o no efectivas, pueden resultar de utilidad los criterios siguientes:

• – Los conductores deberán tener una sección transversal adecuada. Tratándose de cobre desnudo su sección mínima será de 35 mm2.
• – El alambre deberá ser fijo o soportado de forma segura. Si es de acero, tendrá como mínimo 20 mm2 de sección, cubiertos con una capa de cobre de 6 mm2.
• – Los conductores puente entre bridas deberán ser de cobre plano de 35 mm2 y 2 mm de espesor. Si son de acero dulce galvanizado de 10 x 3 mm y atornillados firmemente a una brida.
• – Los terminales para toma a tierra en las bridas, válvulas etc., deberán estar en contacto perfecto con el objeto metálico que deba tener toma a tierra.

La resistencia de toma a tierra de las partes conductoras individuales deberá ser inferior a 106W (partes más pequeñas hasta 109>SYMBOL= W<). La resistencia superficial de materias aislantes deberá ser inferior a 1011W.

Las válvulas y las bridas completamente esmaltadas (pintadas) deben ser puenteadas conductivamente y conectadas a tierra.

La conductividad del aire crece muy poco con el incremento de la humedad atmosférica, por lo que al no poder disiparse las cargas estáticas con el aire húmedo, el incremento de la humedad de éste no es una medida efectiva reconocida como tal.

Deben considerarse como puestas a tierra:

• – Los zunchos de acero y tubos metálicos de las estructuras de los cargaderos.
• – Los tanques de almacenamiento metálicos con tubos metálicos fijos.

3.3.2. Control de los tiempos de relajación.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto es fundamental mantener unos tiempos de espera denominados también de relajación desde que finaliza el trasvase hasta que se inician operaciones que puedan generar por sí mismas focos de ignición, como por ejemplo apertura de tapas, toma de muestras, etc. que son capaces de aportar energías de activación por impactos o golpes mecánicos o incluso por chispas electrostáticas.

Estos tiempos de relajación quedarán establecidos con un amplio margen de seguridad en los procedimientos de trabajo en función principalmente del tipo de producto que se transvasa.

Para líquidos inflamables conductores el tiempo de relajación mínimo será de 30 seg. y para no conductores (resistividad superior a 1011 W cm.) de 1 minuto.

3.3.3. Ropa de trabajo del personal.

La electricidad estática da lugar al conjunto de fenómenos asociados con la aparición de una carga eléctrica en un cuerpo aislante o en un cuerpo conductor aislado. El cuerpo humano actúa como conductor si está conectado a tierra pero, si está aislado, puede acumular cargas electroestáticas. Una consecuencia peligrosa del potencial electroestático sobre el personal cargado es que puede ser suficientemente elevado como para provocar chispas peligrosas. El control de la electricidad estática sobre el personal puede ser necesario en lugares tales como las atmósferas explosivas en las industrias químicas o el manejo de materiales para artillería.

Para generar electricidad estática es suficiente el contacto o fricción y la separación entre dos materiales, siendo uno de ellos mal conductor de la electricidad.

La generación de electricidad estática por fricción es la más corriente, cuando uno de los cuerpos cede electrones al otro. Esto sucede, por ejemplo, al caminar por un suelo aislante o al tocar equipos o materiales cargados.

La generación de electricidad estática por inducción puede ocurrir a partir de una carga previamente originada en la superficie de un material aislante, la cualinduce la formación y distribución de cargas eléctricas en un cuerpo conductor que esté próximo.

Para evitar la acumulación de cargas electroestáticas en el cuerpo humano se deben usar prendas de tejidos antiestáticos, tanto en ropa interior como en la vestimenta externa, evitando artículos con fibras sintéticas, seda, rayón, lana, etc. y calzado aislante de goma y suelas sintéticas. El calzado conductor se debe combinar con un suelo también conductor para que el cuerpo humano quede puesto a tierra de forma segura.

Ropa contra los riesgos eléctricos

En relación con los equipos de protección contra el riesgo eléctrico conviene distinguir entre los que nos protegen de la electricidad estática (ropa de protección antiestática, destinada a trabajos en atmósferas potencialmente explosivas) y los equipos que se utilizan en trabajos en tensión (equipos aislantes de la electricidad).

La ropa de protección antiestática puede estar confeccionada con material homogéneo o no homogéneo, diferenciándose uno del otro en que este último contiene pequeñas cantidades de hilos conductores distribuidos en forma de red, o material recubierto o laminado con materiales poliméricos o metálicos y en el que las propiedades eléctricas de los componentes del materiales difieren sustancialmente de uno a otro. En el caso de los tejidos no homogéneos, se conoce que con una mezcla íntima de un 1-3% de fibra con propiedades electroestáticas es suficiente para alcanzar el comportamiento requerido a este tipo de tejido.

La mezcla de fibras más común que existe en el mercado es la compuesta mayormente por para-aramidas y un bajo porcentaje de fibra antiestática. Como resultado, este tejido resulta óptimo para la protección frente al calor y las llamas además de cubrir el riesgo de electricidad estática.

El grado de protección viene dado por la resistencia superficial y resistividad superficial.

Normas de aplicación para protección contra la electricidad estática.

Las normas UNE EN 1149-1 y UNE EN 1149-3 definen métodos de ensayo para determinar las propiedades electroestáticas de los tejidos, tal como la resistividad superficial y la disipación de carga. EN 1149-5 define los requisitos de prestaciones y diseñó que la ropa de protección debe cumplir cuando se ensaya por cualquiera de los métodos anteriormente nombrados.

• – EN 11491: Ropa de protección electroestática/Resistividad superficial. La norma UNE EN 11491 especifica el método de ensayo para obtener la resistividad superficial: la resistencia en ohmios a lo largo de la superficie del material. EN 11491:  resi s ti vi da d ≤2 ,5 *1 0 9Ω .
• – EN 11493: Ropa de protección electroestática/Método para la medida del tiempo de semidescarga. Método descarga por inducción. La norma UNE EN 11493 especifica un método de ensayo para medir la tasa de disipación de la carga electroestática de los materiales: eliminación de la carga a través de un material, dando como resultado una disminución de la densidad de carga o del potencial superficial en el punto en el que se depositó la carga. Se obtienen tiempos de semidisipación de carga y un factor de protección. EN 11493: t50<4s. ó S > 0,2.
• – EN 11495: Ropa de protección electroestática/Requisitos y prestaciones. La norma indica los requisitos de diseño de la prenda.

La ropa de protección antiestática debe cubrir siempre el cuerpo, las piernas y los brazos del usuario, incluso aunque éste esté inclinado. Si la prenda está formada por múltiples capas, los requisitos debe cumplirlos el material externo.

En caso que la prenda lleve material no disipativo como etiquetas identificativas o bandas reflectantes, etc., necesarias por razones de seguridad, éstas están permitidas siempre y cuando estén los suficientemente separadas. Los elementos de cierre están permitidos siempre y cuando se encuentre cubiertos por el material externo en caso de que la prenda se lleve en atmósferas inflamables a explosivas.

La prenda debe estar diseñada para permitir la disipación de la carga a través del traje y permite el contacto directo de los componentes conductores del material con la piel de usuario, como por ejemplo, en el cuello y muñecas. El usuario debe llevar calzado antiestático adecuado que permita la disipación de carga a tierra. Si el componente conductor de la ropa no puede ponerse en contacto con la piel, el usuario deberá ponerse a tierra directamente.

Figura 23: Normas aplicables a confección de ropa.

Figura 24: Símbolo que indica que la ropa es antiestática.

Calzado Antiestático.

La acumulación de carga electrostática puede evitarse si el calzado disipa carga electrostática.

Las situaciones más típicas de acumulación de carga electrostática son: Trabajos en atmósferas potencialmente explosivas o manipulación de material muy inflamable.

En estos casos hay que evitar la generación de chispas (debidas al arco voltaico). El lugar de trabajo tiene que estar especialmente concebido para este tipo de riesgo, tanto el suelo, que no debe ser aislante, como las conexiones eléctricas, que no deben dejar partes vivas en tensión.

Calzado antiestático: calzado cuya resistencia, cuando se mide de acuerdo con la norma UNE-EN 20344:2005, está comprendida entre 100 kΩ y 1000 MΩ.

3.3.4 Control de la humedad ambiental y procedimientos seguros de trabajo.

Para concluir, indicaremos que, de ser posible y de forma complementaria, el mantener una humedad relativa por encima del 60% es una medida muy recomendable en ambientes que puedan ser inflamables. En realidad si la humedad es alta existirá una ligera película de humedad en todas las superficies que les suministrará una conductividad eléctrica que facilitará la eliminación de cargas estáticas a través del medio ambiente a medida que se generan. Todas las medidas de prevención y protección anteriormente expuestas serán efectivas si se puede asegurar su aplicación y control mediante la capacitación del personal expuesto al riesgo, y el empleo de procedimientos seguros de trabajo, siendo verificado periódicamente su cumplimiento.

CAPÍTULO IV APLICACIÓN PRÁCTICA DE MEDIDAS DE SEGURIDAD

4.1. Introducción.

Para aplicar de forma sencilla, las normas de seguridad propuestas, se ha elaborado un Procedimiento Seguro de Trabajo que facilitará su aplicación y control.

4.2.Procedimiento Seguro de Trabajo para controlar riesgos electrostáticos durante los procesos con inflamables.

4.2.1 Objetivo

Definir normas de seguridad aplicables a la prevención de riesgos generados por la electricidad estática en los procesos con productos inflamables, facilitar su cumplimiento y control de las medidas de seguridad propuestas.

4.2.2 Alcance

Este procedimiento debe ser aplicado en todas la operaciones con inflamables, carga y descarga de camiones, llenado de envases, procesos de fraccionamiento y toma de muestras.

4.2.3 Recomendaciones de seguridad Personas

- Todo personal que participe directa o indirectamente en los procesos, incluyendo operadores de proceso, contratistas, choferes, vigilantes, etc. deben haber aprobado un entrenamiento técnico sobre los riesgos electroestáticos y buenas prácticas de manejo de inflamables.

- Toda empresa que realice procesos con inflamables debe contar con una brigada de emergencia debidamente equipada y capacitada.

- Se debe limitar el ingreso de personal ajeno a las operaciones (visitas, proveedores, etc.) a las áreas de proceso; en caso de ser estrictamentenecesario deben contar con una instrucción básica y hacerse acompañar en todo momento de personal entrenado por la compañía.

- Todo el personal que ingrese a zonas de procesos de inflamable debe usar ropa y EPP disipadores de electroestática como: overoles, calzado y guantes; estos equipos deben ser certificados.

Instalaciones

- Toda instalación deberá trabajar sobre suelos conductores. En caso de trabajar sobre suelos no conductores (cerámicas, revestimientos tales como goma, pinturas no conductoras, etc.) debe adaptarse un sistema de descarga electroestática certificado que permita un trabajo sobre una superficie conectada a tierra, como por ejemplo una malla o plancha metálica puesta a tierra.

- Se debe asegurar una buena ventilación (natural o forzada) de las estaciones de transferencia (particularmente importante en estaciones en cuartos cerrados). Si hay dudas de acumulación de vapores explosivos en alguna parte, se recomienda utilizar un sistema fijo de monitoreo de vapores inflamables.

- Las estaciones de transferencia deben contar con instalaciones eléctricas y equipos eléctricos certificados como anti-explosivos Clase 1, División 2 (motores, luces, balanzas, etc.) en un diámetro de 10 m alrededor de la transferencia.

- Los equipos eléctricos dentro de 1m de distancia de los productos inflamables o combustibles (equipos dentro de tanques tales como sensores de nivel, etc.) deben ser Clase 1, División 1.

- Los estanques de almacenamiento deben contar con un sistema automático de detección de nivel, para evitar sobrellenados.

- Todos los estanques, líneas de distribución, válvulas y otros, deben estar adecuadamente identificadas

- Toda herramienta utilizada en el proceso debe ser fabricada con material anti-chispa (Ej. bronce) y/o antiestático. Esto incluye dispositivos para toma de muestra, llaves para abrir tambores, equipos de emergencia, entre otros.

- Sólo podrán ingresar a las zonas de transferencia montacargas blindadas, certificadas para trabajo en ambientes con productos inflamables. Se recomienda que sean fácilmente identificables (pintarlas de otro color y/o con grandes letras)

- Los montacargas deben ser inspeccionados mensualmente para asegurar que se mantenga la certificación EP.

- Todas las líneas, incluyendo las mangueras, deben ser conductoras. No se permite el uso de elementos plásticos no conductores en ninguna parte (especial cuidado con las mangueras usadas para traspaso de tambor a tambor y con los filtros plásticos).

- Las mangueras certificadas para uso con inflamables deben mantenerse en condiciones óptimas, lo que implica una revisión anual de conductividad y una bi-anual de presión.

- Para ello es necesario que cada manguera se identifique individualmente, tanto las internas como las externas usadas por los transportistas para la entrega a clientes.

- Las instalaciones de transferencia deben ser inspeccionadas periódicamente por un especialista de seguridad.

- El mantenimiento debe incluir la revisión del sistema de tierras y del interlock, asegurando un buen funcionamiento y una resistencia menor a 10 Ώ de todo el sistema de transferencia (desde el tanque al recipiente y vice/versa).

- Previo a efectuar una descarga de producto, debe chequearse los inventarios de los estanques, con el objeto de evitar sobrellenados de estos.

Proceso

- Durante el proceso se debe evitar toda posible fuente de ignición, especial cuidado se debe tener con el tránsito de vehículos, personas y operaciones de contratistas, en un radio de 10 mts.

- Es recomendable que toda transferencia debe hacerse con un dispositivo de aterramiento que incluya una alarma visual (luz roja – luz verde).

- Durante la operación de carga/descarga debe haber una señalización de fácil visibilidad a 10 m de distancia. Se sugiere la instalación de balizas que se enciendan durante toda la operación.

- Todo proceso de transferencia de líquidos inflamables debe contar además con un sistema interlock, cuando se opere con bombas.

- Toda transferencia debe hacerse con un sistema anti -salpicaduras, cercano al fondo del recipiente (usando lanzas, cargando por abajo, etc.) salvo cuando se use un sistema de gases inertes que aseguren una ausencia de oxígeno.

- No se recomienda llenar líquidos inflamables en envases no conductivos.

- Se deberá respetar un tiempo de disipación de al menos 1 minuto después de conectar un camión cisternas con el sistema a tierra, durante el cual no se podrán sacar muestras ni realizar operación alguna con el producto.

- Se debe limitar a un máximo de 1 m/s al inicio de la carga/descarga de tanques y cisternas vacíos hasta que exista material que cubra al menos dos veces el diámetro de la línea de entrada.

- No se debe permitir transferencias de productos inflamables a velocidades de carga mayores a 5 m/s en ningún momento.

- En las inmediaciones de las áreas de proceso, deben existir sistema de extinción de incendios fijos y portátiles, las cantidades dependerán de la carga combustible del sector.

- Siempre debe existir un responsable de la operación, quién previo a las operaciones aplicará lista de chequeo, según corresponda.

- Para los procesos de control y combate de emergencias, debe utilizarse equipos a prueba de explosión y equipos antiestáticos.

Los camiones involucrados en el proceso:

- Siempre deben conectarse a tierra.

- Deben desconectar todo circuito eléctrico, se debe poner especial énfasis en las radios y sistemas de comunicación.

- Durante la transferencia deben colocarse cuñas para evitar un desplazamiento accidental.

- Las válvulas y el tanque deben tener claramente identificado el producto contenido.

- Debe existir contención secundaria en la zona de descarga suficiente para todo el lote.

- Los camiones deben mantener a disposición elementos de contención de derrames.

- Los camiones deben estar en perfecto estado de mantención.

4.2.4 Lista de chequeo carga/descarga de inflamables

(1) National Fire Protection Association Natural Fire Codes Vol. 15, Ed. 1983 Recommended Practice On Static Electricity Nº 77.

(2) Comisión Autónoma De Seguridad E Higiene En El Trabajo De Industrias Químicas Y Afines (Coasmiq). Directrices Para La Prevención Del Peligro De Ignición

Debido A Las Cargas Electrostáticas (Traducción Del Original De La Unión De Asociaciones Profesionales-Central De Prevención De Accidentes-Alemania).

(3) Jorge Cortes Cecilia Electricidad Estática Instituto Nacional De Seguridad E Higiene En El Trabajo-Bilbao-1983.

(4) Manuel Bestraten Bellovi Appreciation Critique Des Normes De Securité Pour La Prevention De L'electricité Statique Lors Du Transvasement Des Produits Chimiques Inflammables 8éme. Colloque International Pour La Prévention Des Risques Et Des Maladies Professionnelles Dans L'industrie Chimique. Frankfurt Am Main 7- 9.6.1982.

(5) Jose Luis Mañas Lahoz La Electricidad Estática En La Industria De Productos Inflamables Y Disolventes Jornada Técnica Sobre "Los Disolventes Y Su Problemática De Seguridad E Higiene En El Ambiente Laboral". Expoquimia-1981. Instituto Nacional De Seguridad E Higiene En El Trabajo-Barcelona-1982.

(6) Aenor-Asociación Española De Normalización Proyecto De Norma Española, Pne-109.100 Control De La Electricidad Estática En Atmósferas Inflamables. Procedimientos Prácticos De Operación Carga Y Descarga De Líquidos En Vehículos- Cisterna, Contenedores-Cisterna, Y Vagones-Cisterna.

(7) Electricidad Estática, Peligro De Inflamabilidad Y Medidas De Protección, Un Compendio Práctico.

(8) Publicación N° 2017 (G) De La Sección Internacional De La Aiss Para La Prevención De Accidentes Laborales Y Enfermedades Profesionales En La Industria Química.

(9) Kurfürsten Anlage 62, D-69115 Heidelberg/Alemania.

(10) Instituto Nacional De Seguridad E Higiene En El Trabajo – Ministerio De Trabajo En Inmigración De España.

Aitex: Instituto Tecnológico Textil, Valencia, España.

(11) Aenor-Asociación Española De Normalización Proyecto De Norma Española, Pne-109.100.90 Control De La Electricidad Estática En Atmósferas Inflamables. Procedimientos Prácticos De Operación. Carga Y Descarga De Líquidos En Vehículos Cisterna, Contenedores-Cisterna Y Vagones Cisterna Abril 1990.

(12) Api Publication 1003. Third Edition. March 1986. Precautions Against Electrostatic Ignition During Loading Of Tank Motor Vehicles. Safety And Fire Protection.

(13) Seguridad. Serie De La Comisión De Expertos De Seguridad En La Industria Química Suiza. Nº 2 De La Serie Electricidad Estática. Reglas Para La Seguridad En Planta. Volumen 7, Nº 1, Enero 1.