PROPUESTA PARA REDUCIR EL RIESGO DE EXPLOSIÓN GENERADO POR LA PRESENCIA DE POLVOS COMBUSTIBLES EN LA SECCIÓN DE MOLIENDA DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ALIMENTO CONCENTRADO PARA ANIMALES
GARCIA HERNANDEZ ROCIO DEL PILAR ROMÁN ORTIZ MARÍA ANGÉLICA TRIANA SANTOS MAGALLY ADRIANA
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESPECIALIZACIÓN EN SEGURIDAD INDUSTRIAL, HIGIENE Y GESTIÓN AMBIENTAL BOGOTÁ D.C. 2015
PROPUESTA PARA REDUCIR EL RIESGO GENERADO POR LA PRESENCIA DE POLVOS COMBUSTIBLES EN LA SECCIÓN DE MOLIENDA DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ALIMENTO CONCENTRADO PARA ANIMALES
GARCIA HERNANDEZ ROCIO DEL PILAR ROMÁN ORTIZ MARÍA ANGÉLICA TRIANA SANTOS MAGALLY ADRIANA
Proyecto de Grado para Optar al Título de Especialista en Seguridad Industrial, Higiene y gestión Ambiental
DIRECTOR: ING. JORGE AUGUSTO MONTAÑA CARRILLO
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESPECIALIZACIÓN EN SEGURIDAD INDUSTRIAL, HIGIENE Y GESTIÓN AMBIENTAL BOGOTÁ D.C. 2015
Nota de Aceptaci贸n: _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________
_______________________________________ Presidente del Jurado
_______________________________________ Jurado
_______________________________________ Jurado
Bogot谩 D,C. Febrero de 2015 3
DEDICATORIAS
A Dios por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor. A mi madre Ruth por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, pero más que nada, por su amor. A mi padre José Ignacio García, que aunque no está en el mundo terrenal siento que siempre me acompaña y sé, que donde se encuentre estará orgulloso de su hija. Por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo caracterizaron y que me infundió siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor. A mis Familiares, a mi Esposo Germán y mis hijos Valentina y Alejandro por ser el eje, motor de mi vida, por esperarme siempre cada día, cada noche, mi regreso de la Universidad, gracias por esperarme. Ustedes han sido siempre mi apoyo, por eso los amo. A todas y cada una de las personas que de alguna u otra manera, contribuyeron a que lograra esta meta que me propuse en la vida, y que me ha permitido crecer intelectualmente como persona y como ser humano. A la Universidad Agraria de Colombia y en especial a la Facultad de Especialización en seguridad industrial, e Higiene y Gestión Ambiental por permitirme ser parte de una generación de triunfadores y gente productiva para el país. Rocío del Pilar García Hernández
A DIOS por todas sus bendiciones en este recorrido. A mis padres y hermanos por todo su amor, su colaboración y respaldo incondicional. A Magally y Rocío por su comprensión y apoyo en las circunstancias que rodearon el desarrollo de este trabajo. A todas las personas que intervinieron en mi recuperación y finalmente hicieron posible la culminación de esta meta. María Angélica Román Ortiz
4
A mi hija, mi tesoro más valioso, la luz que guía mi camino, mi esperanza, mi más grande sueño, mi fuerza y por quien quiero ser mejor persona cada día. A ella porque durante este camino tuvimos que sacrificar tiempo para compartir, a ella porque espero ser su ejemplo y orgullo algún día, como lo es ella hoy para mí. A mi esposo, el amor de mi vida, por su apoyo incondicional, por su paciencia y comprensión.
Magally Adriana Triana Santos
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AGRADECIMIENTOS
A DIOS por brindarnos la oportunidad, sabiduría y fortaleza para recorrer este camino. Al Ingeniero Jorge Montaña por su asesoría y colaboración. A la planta de producción de alimentos para animales que nos abrió las puertas de su organización para el desarrollo de este trabajo de grado. A todos los docentes de la especialización que nos aportaron su conocimiento y experiencia.
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CONTENIDO
pág. LISTA DE TABLAS ................................................................................................ 10 RESUMEN ............................................................................................................. 15 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 16 1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 17 2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 20 3. OBJETIVOS ....................................................................................................... 23 3.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................... 23 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 23 4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 24 4.1. ANTECEDENTES .................................................................................... 24 4.2. MARCO NORMATIVO.............................................................................. 25 4.3 PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS CONCETRADOS PARA ANIMALES .... 28 4.3.1 Proceso productivo ................................................................................. 29 4.3.2. Materias primas empleadas. ................................................................. 33 4.3.3 Sección de molienda. ............................................................................. 34 4.3.4. Atmósferas explosivas. .......................................................................... 37 4.3.4.1 Elementos de una atmósfera explosiva.: ............................................. 38 4.3.4.2 Polvo combustible. .............................................................................. 39 4.3.4.3 Fuentes de ignición. ............................................................................ 39 4.3.5. Características físico-químicas de polvos combustibles........................ 40 4.3.5.1. Temperatura mínima de inflamación (Tmi). ........................................ 40 4.3.5.2 Límites de inflamabilidad. .................................................................... 40 4.3.5.4. Presión de explosión y velocidad máxima de aumento de presión. ... 41 4.3.5.5. Concentración mínima de oxígeno.. ................................................... 42 4.3.5.6. Índice de explosividad.. ...................................................................... 42 4.3.6. Metodología utilizada para la clasificación de atmosferas explosivas (Real decreto 681 de 2003).. ........................................................................... 44
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4.3.7. Disposiciones mínimas destinadas a mejorar la seguridad y la protección de la salud de los trabajadores potencialmente expuestos a atmósferas explosivas.. ................................................................................... 56 4.3.8. Criterios para la elección de los aparatos y sistema de protección. ...... 58 5. DISEÑO METODOLÓGICO............................................................................... 60 5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 60 5.2 POBLACIÓN.............................................................................................. 60 5.3 VARIABLES............................................................................................... 61 5.4 ACTIVIDADES PARA EL LOGRO DE LOS OBJETIVOS.......................... 65 5.4.1 Caracterización del material particulado presente en el área de molienda de la planta ...................................................................................................... 65 5.4.2 Identificación y clasificación de áreas con atmósferas explosivas ......... 65 5.4.3 Identificación de fuentes de ignición. ...................................................... 65 5.4.4 Valoración del riesgo .............................................................................. 65 5.4.5 Generación de recomendaciones orientadas a la prevención y el control de ambientes explosivos en la sección de molienda de la planta. .................. 66 6. RESULTADOS................................................................................................... 67 6.1 CARACTERIZACION DEL MATERIAL PARTICULADO PRESENTE EN EL ÁREA DE MOLIENDA DE LA PLANTA ........................................................... 67 6.2 IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ÁREAS CON ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS .................................................................................................. 68 6.3 IDENTIFICACIÓN DE FUENTES DE IGNICIÓN Y VALORACIÓN DE SU ACTIVACIÓN................................................................................................... 73 6.3.1 Área 1 (A1). ............................................................................................ 74 6.3.2 Área 2 (A2).. ........................................................................................... 77 6.3.3 Área 3 (A3).. ........................................................................................... 80 6.3.4 Área 4 (A4). ............................................................................................ 82 6.3.5 Área 5 (A5). ............................................................................................ 85 6.4 VALORACIÓN DEL RIESGO .................................................................... 87 7. PROPUESTA ..................................................................................................... 91 7.1 MEDIDAS DE PREVENCIÓN FUENTES DE IGNICIÓN ........................... 91
8
7.2 MEDIDAS DE PREVENCIÓN FUENTES DE EMISIÓN DE POLVO ......... 97 7.2.1. Presupuesto Sistema de Control de Polvos ........................................ 104 CONCLUSIONES ................................................................................................ 105 RECOMENDACIONES ........................................................................................ 107 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 108 ANEXOS .............................................................................................................. 110
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LISTA DE TABLAS
pรกg. Tabla 1. Sectores sujetos al riesgo de explosiรณn ................................................... 21 Tabla 2. Accidentes producidos por explosiones de polvo. ..................................... 25 Tabla 3. Normatividad polvos explosivos ............................................................... 26 Tabla 4. Ingredientes de los alimentos concentrados para animales empleados en la planta de concentrados para animales ........................................................ 34 Tabla 5. Equipos ubicados en รกrea de estudio ...................................................... 34 Tabla 6. Propiedades de explosividad de polvos ................................................... 43 Tabla 7. Clasificaciรณn de riesgo de explosiรณn ........................................................ 44 Tabla 8. Clasificaciรณn de zonas ............................................................................. 48 Tabla 13. Variables. ............................................................................................... 61 Tabla. 14 Caracterรญsticas de los polvos combustibles empleados en la producciรณn de alimentos concentrados para animales. ..................................................... 67 Tabla 15. Clasificaciรณn de emplazamientos peligrosos para polvos. ..................... 70 Tabla 16. Probabilidad de activaciรณn de las fuentes de igniciรณn A1....................... 75 Tabla 17.Probabilidad de activaciรณn de las fuentes de igniciรณn A2........................ 78 Tabla 18. Probabilidad de activaciรณn de las fuentes de igniciรณn A3....................... 81 Tabla 19. Probabilidad de activaciรณn de las fuentes de igniciรณn A4....................... 83 Tabla 20. probabilidad de activaciรณn de las fuentes de igniciรณn A5. ...................... 85 Tabla 21. Probabilidad de presencia de riesgo de explosiรณn de cada fuente de igniciรณn en las atex de la secciรณn de molienda. ............................................... 87 Tabla 22. Nivel de riesgo en cada atex producido por las fuentes de igniciรณn identificadas en cada una de ellas .................................................................. 89 Tabla 23. Medidas de prevenciรณn para las fuentes de igniciรณn del รกrea de molienda de la planta de concentrados. .......................................................... 92 Tabla 24. Modelos de captadores de polvos ......................................................... 99 Tabla 25. Caracterรญsticas de los ciclones de alta eficiencia ................................. 102
10
Tabla 26. Presupuesto sistema de control de polvos ................................................ 104
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LISTA DE ILUSTRACIONES
pág. Ilustración 1. Alimento concentrado para animales en a) harina y b) pellets ......... 17 Ilustración 3. Control de calidad de materias primas- área de laboratorio ............. 29 Ilustración 4. El molino ........................................................................................... 30 Ilustración 5. Dosificación ...................................................................................... 30 Ilustración 6. Pesaje insumos ................................................................................ 31 Ilustración 7. Extruder ............................................................................................ 31 Ilustración 8. Secador ............................................................................................ 32 Ilustración 9. Zona empaque.................................................................................. 32 Ilustración 11. Vista superior sección de molienda planta de producción de alimento concentrado para animales. .............................................................. 35 Ilustración 12. Plano de sistema de molienda ........................................................ 36 Ilustración 13. Triángulo del fuego ......................................................................... 37 Ilustración 14. Curva de la presión durante la explosión de polvo. ........................ 42 Ilustración 15. Evaluación de los riesgos de área .................................................. 45 Ilustración 16. Plano de identificación de áreas de atex en el área de estudio ...... 72 Ilustración 17. Plano de clasificación de áreas de atex en el área de estudio ....... 73 Ilustración 18. Transportador 1 y transportador 1 .................................................. 74 Ilustración 19. Equipos presentes en el a2 ............................................................ 77 Ilustración 20: Tolvas 1,2 y 3 ................................................................................. 80 Ilustración 21: Extruder .......................................................................................... 82
12
Ilustración 22: Secador .......................................................................................... 85 Ilustración 23: Propuesta de sistema de control del polvo para chimenea del secador de la planta de concentrados ........................................................... 100 Ilustración 24: Rango de tamaños de partículas, concentración y rendimiento de los colectores ................................................................................................ 101 Ilustración 25: Dimensiones del ciclón ................................................................. 103
13
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A. Formato Clasificación de Emplazamientos Peligrosos para Polvos
110
Anexo B. Formato Identificación de Fuentes de Ignición.....................................111 Anexo C. Entrevista para Identificación de Áreas de Riesgo...............................112 Anexo D. Cotización equipos y materiales de sistema de control de polvos.......116
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RESUMEN
La presencia de polvos en el ambiente puede generar atmosferas explosivas. Cuando se manipulan polvos (mezclas de aire con partículas de materia sólida, con tamaño variable, desde polvos finos a gránulos), se puede generar una explosión por polvos si se presentan las siguientes condiciones: polvo inflamable, distribución de tamaño de partícula capaz de propagar la llama, concentración de polvos en aire dentro del rango de explosividad, atmosfera con suficiente oxígeno y fuente de ignición. 1
La producción de alimentos concentrados para animales está conformada por operaciones unitarias relacionadas con el almacenamiento, transporte, molienda y mezcla de las materias primas - siendo esta última la operación central del proceso. En una empresa de producción de concentrados para animales ubicada en la vía Bogotá – Siberia, se evidencia la presencia de material particulado en la sección de molienda durante su operación2.
En la planta de producción de alimento concentrado para animales mencionada y objeto de este trabajo de grado, el riesgo de explosión por polvos combustibles no se encuentra identificado, evaluado ni controlado dentro de su proceso productivo. Para minimizar este riesgo y proporcionar a esta organización recursos prácticos para la protección contra posibles explosiones, se identificaron las principales áreas críticas de riesgo de explosión y se elabora una propuesta que incluye, medidas de control de emisiones de polvos en fuentes identificadas como potenciales, que evite que el polvo producido se esparza, medidas que logren controlar las fuentes de ignición, además de la implantación de buenas prácticas de operación y mantenimiento de equipos e instalaciones que permitan la mitigación de episodios críticos y contingencias.
1
MANGOSIO Jorge Enrique , Higiene y Seguridad en El trabajo, volumen 1 Edición 2008. http://books.google.com.co/books?id=uCHD9MsrM-8C&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false; fecha de publicación N/D
2
GUARDADO TICAS Sofia Helena; Elaboración de un plan de higiene y seguridad ocupacional en la planta de concentrados de Zamorano. Diciembre, 2006. Programa de Ingeniería Agroindustrial. Zamorano, Honduras. p 108.
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INTRODUCCIÓN
El polvo, partícula insignificante a simple vista, cuando alcanza una concentración y un tamaño determinados, puede llegar a ser explosivo. A pesar de que tiende a sedimentarse, no por ello deja de ser potencialmente peligroso, pues cualquier leve movimiento o cambio en la atmósfera o el ambiente, puede ponerlo de nuevo en suspensión, llegando a producirse detonaciones. Estas, una vez iniciadas, pueden provocar explosiones secundarias en una especie de reacción en cadena que suele tener desastrosas consecuencias.3 En la planta de concentrados estudiada se encuentran polvos suspendidos en el aire, acumulados sobre las superficies, equipos y adheridos en paredes, los cuales son de origen orgánico y de características altamente explosivas, que al contacto o interacción con variables físicas podrían dar lugar a la propagación de explosiones. Lo anterior significa que es importante tomar medidas orientadas a la mejora de la seguridad de los procesos industriales allí adelantados, el punto de partida para ello y la motivación principal es saber que el polvo puede explotar, para lo cual este proceso se inició con la caracterización del material, la cual mostró qué tan sensible es a la inflamación y qué tan severa sería su explosión. Posteriormente se realizó la clasificación de atmósferas explosivas, descripción de cada área y las observaciones relacionadas con los escapes encontrados (clasificación de emplazamientos peligrosos). En tercer lugar se identificaron las fuentes de ignición presentes en cada una de las Atmósferas Explosivas (que en adelante llamaremos ATEX) del área de estudio y su probabilidad de activación. En cuarto lugar se adelantó la valoración del riesgo donde se calculó la probabilidad de presencia de riesgo de explosión producido por cada fuente de ignición encontrada en cada una de las ATEX, de acuerdo con el cruce de variables de la probabilidad de presencia de atmósferas explosivas y de la probabilidad de presencia de fuentes de ignición efectivas. Finalmente se elabora una propuesta que plantea recomendaciones orientadas a la prevención y el control de los riesgos identificados a causa del material particulado presente en el área de molienda. La protección contra explosiones reviste una particular importancia para la seguridad, puesto que las explosiones amenazan las vidas y la salud de los trabajadores por los efectos incontrolados de las llamas y de las presiones.
3
http://riesgoslaborales.wke.es/articulos/prevenci%c3%b3n-de-las explosiones-generadas-por-polvo
2
ADEMI. Manual de buenas prácticas de prevención de los principales riesgos laborales en el sector de montaje y mantenimiento industrial. Atmósferas explosivas.
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1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
La producción de alimentos concentrados para animales está conformada por operaciones unitarias relacionadas con el almacenamiento, transporte, molienda y mezcla de las materias primas - siendo esta última la operación central del proceso. El alimento mezclado se comercializa como harina cuando se destina para el consumo de aves o ganado, en pellets o pastillas para el consumo de cerdos o de ganado lechero o en formas extruidas como es usual para los alimentos para perros y gatos. Ilustración 1. Alimento concentrado para animales en a) harina y b) Pellets
Fuente Las Autoras
En una empresa de producción de concentrados para animales, se evidencia la presencia de material particulado en la sección de molienda durante su operación, observación que se soporta en análisis de riesgo realizados en plantas de producción de alimento concentrado para animales que revelan la formación de nubes de polvo que se generan principalmente en el proceso de molienda, en la tolva de recibo, en la tolva de producto intermedio, en el inicio del proceso de mezclado, en el manejo de harinas y vitaminas y durante el agregado a las mezcladoras4.
La presencia de polvos en el ambiente puede generar atmosferas explosivas. Cuando se manipulan polvos (mezclas de aire con partículas de materia sólida, 4
GUARDADO TICAS Sofía Helena; Elaboración de un plan de higiene y seguridad ocupacional en la planta de concentrados de Zamorano. Diciembre, 2006. Programa de Ingeniería Agroindustrial. Zamorano, Honduras. p 108.
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con tamaño variable, desde polvos finos a gránulos), se genera una carga electrostática, la cual puede generar una explosión por polvos si se presentan las siguientes condiciones: polvo inflamable, distribución de tamaño de partícula capaz de propagar la llama, concentración de polvos en aire dentro del rango de explosividad, atmosfera con suficiente oxígeno y fuente de ignición. 5 Ilustración 2. Presencia de polvo combustible en la sección de molienda de la planta de alimento concentrado para animales
Fuente: Las autoras
Por consiguiente, es necesario realizar un diagnóstico ambiental que permita identificar la presencia de atmósferas explosivas y evaluar el riesgo de explosión en cada una de éstas, así como generar una alternativa de prevención y control de ambientes explosivos, que incluya medidas de control de emisiones de polvos y de precursores de ambientes explosivos.
A partir de la descripción anterior surgen las siguientes preguntas: ¿Cuál es el riesgo de explosión en las ATEX que se forman en la sección de molienda de la planta de producción de alimento concentrado para animales?
5
MANGOSIO Jorge Enrique, Higiene y Seguridad en El trabajo, volumen 1 Edición 2008. (http://books.google.com.co/books?id=uCHD9MsrM-8C&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false;)
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Disponible en:
¿Qué propuesta permitiría reducir el riesgo generado por la presencia de polvos combustibles en la sección de molienda de la planta de producción de alimento concentrado para animales?
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2. JUSTIFICACIÓN
Según el instituto colombiano agropecuario, en Colombia existen más de 600 empresas productoras de alimentos para animales. El proceso de fabricación de alimentos concentrados y todas las actividades de molinería se caracterizan por su gran aporte al ambiente de partículas de diferente tamaño y composición, este material particulado es considerado como un compuesto potencialmente explosivo, bajo condiciones elevadas de concentración y ambientes no controlados en espacios cerrados; dando como consecuencia la propagación de fuego y explosiones devastadoras, las cuales han ocasionado graves daños a los seres humanos, la perdida de la vida humana, propiedades, negocios y alteraciones al medio ambiente.6
Un elevado número de sustancias sólidas procesadas en diversos sectores industriales son combustibles, por otra parte, en todas estas industrias se dan procesos comunes, tales como el almacenamiento en silos, que para su llenado utilizan sistemas de elevación, tales como transportes neumáticos, elevadores de cangilones, tornillos sinfín, entre otros, adicionalmente estos sólidos son procesados para adquirir los tamaños idóneos, mediante procesos de molienda y clasificación. Toda esta manipulación se traduce en que el polvo puede resultar inflamado y dar lugar a una reacción rápida, que se manifiesta mediante una explosión.7
Las bandas transportadoras, los elevadores de cangilones, silos, cribadoras, tolvas y ciclones son equipos que están involucrados o considerados como las principales fuentes de combustión y explosión, ya que en ellos se pueden detectar fallas en los cabezales y poleas que se traducen en incrementos de temperatura, fricciones (chispas por fricción), desprendimiento de metales (chispas por impacto), desalineación de los equipos y sobrecargas eléctricas en los paneles de control. Lo anterior aunado a flamas de soldadura, de gas de corte y descargas electrostáticas, siendo las primeras las más frecuentes.
En la Tabla 1 se muestran los sectores con riesgo de explosión por gases, vapores, polvos y fibras, según Project – Explo - Principios Generales de 6
INSTITUTO COLOMBIANO AGORPECUARIO, empresas productoras de concentrados para animales y sales, marzo 30 de 2013. 7 DE GEA RODRÍGUEZ, Xavier. Prevención y protección de explosiones de polvo en instalaciones industriales. Madrid – España: FREMAP, 2007.
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Clasificación de Áreas. En este listado se encuentran clasificados con riesgo de explosión por polvos las industrias alimenticias y los molinos, los cuales guardan una especial relación con la industria de los alimentos concentrados para animales, ya que en éstos se realizan operaciones de almacenamiento y operaciones unitarias relacionadas con la transformación física de las materias primas, que en ambos casos son de origen alimenticio.
El peligro de la explosividad ocasionada por los polvos de productos agrícolas está relacionado con la temperatura de combustión, el tamaño de la partícula, los requerimientos mínimos de energía de combustión y las concentraciones mínimas de explosividad. Tabla 1. Sectores sujetos al riesgo de explosión Explosiones por gases y vapores Industriales: Químicas, petroquímicas, petróleo, Plantas de azúcar y alcohol, tintas, barnices, resinas, farmacéuticas, fertilizantes, defensivos agrícolas, gomas, esencias, fragancias, adhesivos. Urbanos: Puestos de gasolina, distribuidoras de GPL, comercio, hospitales, estaciones de tratamiento de residuos sanitario, concesionarios
Explosiones por polvos y fibras Industriales por polvos: Alimenticias, farmacéuticas, metalúrgicas, carbón, madera, cervecerías, agricultura, molinos, manipulación de carbón.
Industriales por fibras: Textiles, papel o celulosa, cereales
Fuente: Project – Explo - Principios Generales de Clasificación de Áreas. Programa de entrenamiento: capacitación de profesionales en áreas clasificadas – 1º Modulo y guía de propiedad polvos combustibles- Seguros Bolívar.
En la planta de producción de alimento concentrado para animales objeto de este trabajo de grado, el riesgo de explosión por polvos combustibles no se encuentra identificado, evaluado, ni controlado dentro de su proceso productivo.
Para minimizar este riesgo y proporcionar a esta organización recursos prácticos para la protección contra tales explosiones, se pretende identificar las principales 21
áreas críticas de riesgo de explosión y proponer medidas de control que incluyan: medidas de control de emisiones de polvos en fuentes identificadas como potenciales, que evite que el polvo producido se esparza, controlar las fuentes de ignición, además de la implantación de buenas prácticas de operación y mantenimiento de equipos e instalaciones que permitan la mitigación de episodios críticos y contingencias.
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3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar una propuesta que permita reducir el riesgo por la presencia de polvos combustibles en la sección de molienda de una planta de producción de alimento concentrado para animales.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar y clasificar las áreas con atmósferas explosivas presentes en la sección de molienda de la planta de producción de alimento concentrado para animales.
Valorar la potencialidad de ambiente explosivo en la sección de molienda de una planta de producción de concentrados para animales debido a la presencia de material particulado de origen orgánico.
Generar recomendaciones orientadas a la prevención y el control de los riesgos identificados a causa del material particulado presente en el área de molienda de una planta de producción de concentrado para animales.
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4. MARCO TEÓRICO
4.1. ANTECEDENTES
La primera explosión de polvo que se tiene documentada ocurrió en diciembre de 1784 en Turín (Italia) en una fábrica de harina, siendo la fuente de ignición una lámpara encendida. Desde entonces muchos son los accidentes por explosiones de los que se ha tenido noticia, persistiendo dichos accidentes en nuestros días.
Como consecuencia, numerosos equipos de investigadores e ingenieros han trabajado tratando de aportar soluciones para minimizar estos riesgos. En 1896 se creó en Estados Unidos The National Fire Protection Association (NFPA) con el fin de promover y estudiar los métodos de protección contra incendios y explosiones. En Europa conviene destacar los estudios del profesor Josef Eibl, de la Universidad de Karlsruhe (Alemania), con el cálculo de paneles de venteo de deflagración. En España, uno de los primeros en estudiar el fenómeno de las explosiones de polvo fue Juan Ravanet († 1994). Posteriormente Javier García Torrent y Celestino González Gallego († 1997), del Área de Procesos de Sólidos del Laboratorio Oficial J. M. Madariaga, de Madrid, realizaron estudios importantes.
Dichos estudios han llevado a la elaboración de diversas normas. En la legislación española es de destacar el Real Decreto 400/1996, relativo a los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas explosivas. Mientras que en la Unión Europea la más reciente directiva es la 1999/92/ CE del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa a las disposiciones mínimas para la mejora de la protección y la salud de los trabajadores expuestos a riesgos de atmósferas explosivas.
En Estados Unidos en el período 1987-1997, se produjeron 13 explosiones al año, con un balance de 18 muertos, más de 115 heridos y 77 millones de dólares de pérdidas, según datos del profesor W. Schoeff, de la Universidad de Kansas, y el USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos) en Washington. En Europa, en el período desde 1970 a 1998, se produjeron 15 explosiones de polvo, de las cuales cinco fueron en España. El balance final es de 58 muertos, con numerosos heridos y cuantiosas pérdidas materiales. El más reciente ocurrido en Europa es el de Blaye, en Francia, en 1997, donde la explosión de una de las dos torres de hormigón de 40 metros de altura, con 21silos de trigo cada una de ellas, provocó el hundimiento de la plataforma que soportaba las oficinas de la empresa 24
propietaria. Murieron 13 personas y produjo cuantiosos daños materiales. Las causas de la tragedia se desconocen.8
Tabla 2. Accidentes producidos por explosiones de polvo. Año 1977 1977 1979 1979 1980 1981 1982 1982 1984 1985 1993 1993 1997 1998
Lugar
Industria
Lousiana (Estados Unidos) Texas (Estados Unidos) Lérida (España) Bremen (Alemania) Missouri (Estados Unidos) Texas (Estados Unidos) Tienen (Bélgica) Metz (Francia) Pozo blanco (España) Bahía Blanca (Argentina) Nogales (España) Fuente pelayo (España) Blaye (Francia) Kansas (Estados Unidos)
Silo de grano Silo de grano Silo de grano Harinera Silo de grano Silo de grano Azucarera Silo de grano Silo de pienso Silo de grano Silo de pienso Silo de pienso Silo de grano Silo de grano
Muertos 36 18 10 14 1 9 4 12 0 9 1 1 13 7
Fuente: Laboratorio Oficial J.M. Madariaga 1998
4.2. MARCO NORMATIVO
Conocer la legislación relacionada con polvos combustibles permitirá llevar a cabo actuaciones técnicas y ajustadas a la ley con el fin de identificar y prevenir los riesgos en el trabajo y evitar al mismo tiempo contingencias de orden legal.
En la Tabla 3 se listas las normas relacionadas con polvos combustibles; incluyen legislación nacional y normas internacionales. 8 http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/grupo.cmd?path , fecha de publicación 1999-2000. Páginas 1,2
25
Tabla 3. Normatividad polvos explosivos NORMATIVIDAD
PROCEDENCIA
TEMA
Constitución Política de Colombia. Artículos 1 al 57 y Artículo 95.
Congreso de la República
Derechos fundamentales sobre el trabajo y salud del trabajador y de los deberes de la persona y del ciudadano
Código sustantivo del trabajo. Artículos 104 al 108, Art. 205 al 246 y Art. 349 al 352.
Congreso de la República
Obligaciones del Empleador en materia de Seguridad, Salud Ocupacional
Ley 9 de 1979
Ley Marco Salud Ocupacional, Se establecen las normas relativas al deber patronal de conservar la salud de los trabajadores
Congreso de la República
Resolución 2400 de 1979
Ministerio de Trabajo
Resolución 18 0466 de 2007 (RETIE)
Ministerio de Minas y Energía
Real Decreto 681/2003
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
Real Decreto 400/1999
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
26
Por la cual se establecen algunas disposiciones sobre vivienda, higiene y seguridad en los establecimientos de trabajo Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas Guía Técnica para la evaluación y prevención de los riesgos derivados de Atmósferas Explosivas en el lugar de Trabajo. Sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo. Relativa a Aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas.
NORMATIVIDAD
PROCEDENCIA
NFPA 654
Asociación Nacional de Protección Contra Incendios
NFPA 61
Asociación Nacional de Protección Contra Incendios
NTP 29
NTP 560
NTP 30: Permisos de trabajos especiales
UNE-EN-6007910:2004
UNE 202007:2006 IN
Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales de España, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales de España, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales de España, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
27
TEMA Standard for the Prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particulate Solids 2006 Edition Standard for the Prevention of Fires and Dust Explosions in Agricultural and Food Products Facilities 1999 Edition. Instalaciones de recogida de polvos combustibles. Control del riesgo de explosión
Sistema de gestión preventiva: procedimiento de elaboración de las instrucciones de trabajo
Permisos de trabajos especiales
Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 10.Clasificación de emplazamientos peligrosos. Guía de aplicación de la Norma UNE-EN 60079-10. Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Clasificación de emplazamientos peligrosos
NORMATIVIDAD
PROCEDENCIA
UNE EN 1127-1:2008
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
UNE-EN 61241-0
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
UNE-EN 61241-10
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (España).
TEMA Atmósferas explosivas. Prevención y protección contra la explosión. Parte 1: Conceptos básicos y metodología. Material eléctrico para uso en presencia de polvo inflamable. Parte 0: Requisitos generales. Material eléctrico para uso en presencia de polvo combustible. Parte 10: Clasificación de emplazamientos en donde están o pueden estar presentes polvos combustibles.
Fuente: Las Autoras
El presente trabajo de grado se apoyó en la Guía para la Elaboración de Documentos de Protección Contra Explosiones (elaborado por El Gobierno de Navarra, la Confederación de Empresarios de navarra, Tesicnor e Instituto Navarro de Salud Laboral) y en el Real Decreto 681 de 2003.
4.3 PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS CONCENTRADOS PARA ANIMALES
La organización objeto de estudio es una empresa Colombiana con más de 45 años de experiencia en el sector pecuario. Ofrece programas de alimentación y alimentos concentrados para las líneas de Ganadería, Sales Mineralizadas, Equinos, Caninos, Porcinos, Felinos, Conejos, Pollo de Engorde, Postura y Piscicultura.
La empresa produce 12.000 toneladas mensuales de concentrados para animales. Los productos de la planta alimentan más de 1 millón de gallinas ponedoras que entregan al mercado de Bogotá y sus zonas de influencia, 800.000 huevos por día, lo que representa una tercera parte del consumo diario de la ciudad.
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Adicionalmente, la compañía ha ampliado su portafolio de alimentos a todas las especies domesticas en todas sus etapas productivas. 4.3.1 Proceso productivo. La producción de alimentos concentrados para animales está conformada por operaciones unitarias relacionadas con el almacenamiento, transporte, molienda y mezcla de las materias primas - siendo esta última la operación central del proceso. El alimento mezclado se comercializa como harina cuando se destina para el consumo de aves o ganado, en pellets o pastillas para el consumo de cerdos o de ganado lechero o en formas extruidas como es usual para los alimentos para perros y gatos.
A continuación se describen cada una de las etapas del proceso productivo:
Recepción de materias primas Las materias primas se deben inspeccionar y analizar para verificar que estén dentro de los parámetros de calidad requeridos. Se tienen en cuenta aspectos como humedad, nivel de proteína e impurezas, aquellas que cumplen con las especificaciones de calidad son recibidas y almacenadas en los silos a granel o en las bodegas empacadas en bultos. Para que este producto ingrese al proceso productivo debe ser transportado por tonillos sinfín y elevadores de cangilones.
Ilustración 3. Control de calidad de materias primas- Área de Laboratorio
Fuente las autoras
Formulación Es el proceso mediante el cual se crean las recetas para los diferentes productos dependiendo de los ingredientes disponibles, los requerimientos nutricionales de los animales y las solicitudes de los clientes.
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Molienda En esta etapa se pretende reducir las partículas a un tamaño que permita una adecuada mezcla de los ingredientes y extrusión. La granulometría dependerá de la presentación final del producto y de la especie animal para la cual será destinado el alimento. Las cribas que se manejan en la planta van desde 2,5 mm hasta 4,0 mm. Para los productos que van extruidos se realiza una segunda molienda ya del producto mezclado con cribas de 1 y 1,5 mm hasta obtener una granulometría fina.
Ilustración 4. El Molino
Fuente las autoras Dosificación Es el proceso mediante el cual se dosifican los ingredientes que se van a adicionar a la mezcladora mediante una tolva báscula con capacidad para 3 toneladas. En esta tolva se van pesando los diferentes ingredientes de acuerdo a la receta que se vaya a preparar. Este proceso se realizar en forma automática mediante un sistema de control llamado Cronosoft.
Ilustración 5. Dosificación
Las materias primas que se reciben empacadas se dosifican manualmente en transportadores.
Fuente: las Autoras
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Adición de insumos La adición de insumos es la etapa en la cual se adicionan los aditivos que proporcionarán vitaminas y minerales al producto final.
Ilustración 6. Pesaje Insumos
Fuente las Autoras Mezclado Es el proceso que se realiza para distribuir uniformemente los ingredientes de manera que cada parte del alimento mezclado contenga las materias primas en igual proporción a la fórmula inicial.
Extrusión Es la etapa en la que se aglomeran los ingredientes mediante la compactación, el material húmedo (con una inyección de vapor) se empuja o extrae a través de un troquel, para dar una forma y tamaño específicos, de acuerdo al tipo de alimento. Posteriormente empleando un sistema neumático el producto es transportado hasta el secador.
Ilustración 7. Extruder
Fuente: las Autoras
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Secado Ilustración 8. Secador En esta etapa se pretende reducir la humedad del producto que proviene del extruder, lo que inhibe la proliferación de microorganismos y dificulta la putrefacción o deterioro del alimento.
Fuente: las autoras
Almacenamiento de producto terminado
Ilustración 9. Zona Empaque
Una vez el producto tiene un nivel óptimo de humedad, se almacena en tolvas las cuales direccionan el producto al empaque final del mismo.
Fuente Las Autoras Empaque
El diagrama de flujo del proceso de producción de alimento concentrado para animales se muestra en la Ilustración 3.
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Ilustración 10. Diagrama de flujo proceso productivo
INICIO
RECIBO DE MATERIA PRIMA
ALMACENAMIENTO EN SILOS O EN BODEGA DE MATERIA PRIMA
FORMULACIÓN
MOLIENDA O QUEBRANTADO
DOSIFICACIÓN
ADICIÓN DE VITAMINAS E INSUMOS
PELETIZADO
MEZCLA
DESPACHO EN HARINAS
EXTRUSIÓN
SECADO
DESPACHO A GRANEL
EMPAQUE
DESPACHO
FIN
Fuente: Planta de producción de alimento concentrado para animales 4.3.2. Materias primas empleadas. Las materias primas empleadas en la elaboración de alimento concentrado para animales en la empresa objeto de estudio se describen en la Tabla 4.
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Tabla 4. Ingredientes de los alimentos concentrados para animales empleados en la planta de concentrados para animales
Rango de porcentaje
Componente Maíz
40 - 50%
Torta de soya
20 - 30 %
Sorgo
3 - 8%
Cascara de café
10 – 12%
Salvado de Trigo
20 - 30 %
Fuente: Planta de producción de alimento concentrado para animales 4.3.3 Sección de molienda. El área objeto de estudio de este trabajo de grado se delimita en la Figura 2 y se encuentra comprendida por los equipos listados en la Tabla 5. Tabla 5. Equipos ubicados en área de estudio
Símbolo
Equipo
Símbolo
Equipo
TV-1
Tolva 1
M-1
Molino 1
TV-2
Tolva 2
M-2
Molino 2
TV-3
Tolva 3
Q
Quebrantadora
TV-4
Tolva 4
T-1
Transportador 1
TV-5
Tolva 5
T-2
Transportador 2
E-1
Elevador 1
T-3
Transportador 3
E-2
Elevador 2
Horno Secador
E-3
Elevador 3
Extruder
Fuente: Las Autoras
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Ilustración 11. Vista superior sección de molienda Planta de producción de alimento concentrado para animales. ÁREA DE ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMA
T-1
E-1
M-1
T-3
M-2 TV-1
TV-2
E-2 Q E-3
TV-3
HORNO SECADOR
13500mm
ÁREA DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTO
T-2
EXTRUDER
TV-4
16300mm
Fuente: La Autoras
35
TV-5
Ilustraci贸n 12. Plano de sistema de molienda
Fuente: Planta de producci贸n de alimento concentrado para animales
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4.3.4. Atmósferas explosivas. Las atmósferas explosivas son una mezcla con aire, en condiciones atmosféricas, de sustancias inflamables en forma de gases, vapores, nieblas o polvos, en las que después de una ignición, la combustión se propaga hacia la mezcla no quemada.
Para que se produzca una explosión deben coincidir la atmósfera explosiva y un foco de ignición. Esto requiere la existencia de una sustancia combustible (gas, vapor, niebla o polvo), y de un oxidante (aire) en un intervalo de concentración determinado, y al mismo tiempo la presencia de una fuente energética capaz de iniciar la reacción.
Ilustración 13. Triángulo del fuego
Fuente: REAL DECRETO 681/2003, de 12 de junio
Una explosión de polvo es el resultado de la combustión extremadamente rápida de partículas combustibles puestas en suspensión, con capacidad para propagarse a través de esa mezcla de aire y partículas. Sus efectos son mecánicos (aumento de presión), térmicos (aumento de temperatura) y de producción de humos asfixiantes (consumo de oxígeno).
Generalmente, en primer lugar se produce una explosión primaria, generada por una pequeña nube de polvo, la cual provoca ondas de presión que aumentan la turbulencia del ambiente. Esto favorece que el polvo, habitualmente depositado en ciertas zonas de estas instalaciones, pase a la atmósfera en forma de suspensión, produciéndose una segunda explosión, llamada explosión secundaria, que genera a su vez explosiones en cadena, liberando gran cantidad de energía y causando daños catastróficos9
9
Las explosiones de polvo en los silos agrícolas. JAVIER FERNÁNDEZ GARCÍA. Ingeniero Agrónomo. Dr. en Tecnologías Agrarias E.S.T.I. Agraria. Universidad de León. PEDRO JOSÉ AGUADO RODRÍGUEZ-FRANCISCO AYUGA TÉLLEZ. Dres. Ingenieros Agrónomos E.T.S.I. Agrónomos. Universidad Politécnica de Madrid 2000
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En un área con una atmósfera explosiva hay que tener en cuenta dos aspectos distintos:
Los equipos que van a ser instalados en dicha zona, los cuales deben ser seguros y no susceptibles de iniciar una explosión.
La forma en la que se trabaja en dicha zona peligrosa
4.3.4.1 Elementos de una atmósfera explosiva. Los elementos para estimar la probabilidad de formación de atmósfera explosiva son:
Presencia de sustancia inflamable. Existen numerosas sustancias gaseosas, líquidas y sólidas inflamables que dan lugar a riesgos. Sin embargo en los procesos industriales aparecen frecuentemente nuevos compuestos, cuyas características se desconocen y que deben estudiarse para comprobar si pueden generar situaciones de riesgo.
Grado de dispersión de la sustancia. Las atmósferas explosivas se forman cuando se mezclan las sustancias inflamables sólidas, líquidas o gaseosas con el aire en determinadas proporciones. Para las nieblas y los polvos, se considera que se puede formar un grado suficiente de dispersión para formar una atmósfera explosiva si el tamaño de las gotitas o de las partículas es inferior a 1mm.
Concentración en el aire. Existen unos límites de concentración de las sustancias inflamables en el aire entre los cuales se tiene una atmósfera explosiva. Mantenerse fuera de esos límites puede ser adecuado en ciertas operaciones o procesos para evitar el riesgo de atmósfera explosiva. Los límites de explosividad definen el intervalo de explosividad, que aumenta con la presión y la temperatura. Los aerosoles y las nieblas de líquidos combustibles pueden formar una atmósfera explosiva a temperaturas menores que su punto inferior de explosividad. Los límites de explosión para polvos no tienen el mismo significado que los de los gases y vapores. Las nubes de polvos no son, en general, homogéneas. La concentración de polvo puede variar mucho debido al polvo depositado y a su dispersión de nuevo en la atmósfera. Siempre se debe considerar que existe la posibilidad de que se forme una atmósfera explosiva cuando se producen depósitos de polvo combustible.
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Cantidad suficiente para producir daños o lesiones. Hace falta una cantidad mínima de materia disponible para que los efectos de una explosión sean medibles.
4.3.4.2 Polvo combustible. La mezcla del polvo producido por manipulación, transporte o almacenamiento de granos, harinas, materias primas u otros materiales, con el aire forma una atmósfera potencialmente explosiva, conocida con el nombre de polvo combustible10.
El NFPA 654 (2006) define el polvo combustible como un particulado solido que presenta un riesgo de fuego o deflagración, independiente de tamaño o forma, cuando está suspendido en el aire (u otro medio oxidante) a varias concentraciones. Existe evidencia que aun cuando el particulado no sea esférico, si se comporta como tal, presentara riesgo de explosión. Se considera como material particulado:11: Polvo Fibras Fragmentos Hojuelas Lascas Mezclas de cualquiera de los anteriores 4.3.4.3 Fuentes de ignición. Entre las fuentes de ignición consideradas capaces de iniciar una atmósfera explosiva se encuentran las siguientes:
Superficies calientes Llamas, gases y partículas calientes Chispas de origen mecánico Material eléctrico Corrientes eléctricas parásitas Electricidad estática Rayos
10
Guía de Propiedad Polvos combustibles- Seguros Bolívar
11
Riesgos Asociados al Manejo de Polvos Combustibles en la Industria General. Universidad de Puerto Rico Recinto de Río Piedras División de Educación Continua y Estudios Profesionales
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Ondas electromagnéticas de RF (104 Hz a 3X1012 Hz) Ondas electromagnéticas de 3X1011 Hz a 3X1015 Hz Radiación ionizante Ultrasonido Compresión adiabática y ondas de choque Reacciones exotérmicas, incluyendo autoignición de polvos
4.3.5. Características físico-químicas de polvos combustibles 4.3.5.1. Temperatura mínima de inflamación (Tmi). Es la menor temperatura a la que se inicia el proceso de inflamación de una muestra de polvo. Se determina en un ensayo de laboratorio normalizado UNE 22.330 y UNE 22.334. Se puede realizar el ensayo con una muestra dispersada en forma de nube (TMIn) o depositada en forma de capa (TMIc).
4.3.5.2 Límites de inflamabilidad. Existe un intervalo de concentraciones de polvo en suspensión para el cual la mezcla aire-polvo es potencialmente explosiva. Experimentalmente sólo se mide el límite inferior o concentración mínima explosiva (CME). El método de ensayo (UNE 22.335) se realiza con el Tubo de Hartmann, que consta de un tubo de vidrio vertical de 500 mm de longitud y 64 mm de diámetro interior, en el que se produce una dispersión de la muestra de polvo, atravesando un dispositivo de ignición que puede ser una bobina de alambre o una chispa eléctrica entre dos electrodos. Cuando se observa la llama interior del tubo, se estima que se produce la explosión para una concentración teórica (obtenida al dividir la cantidad de muestra pesada por el volumen del tubo).El límite inferior o concentración mínima explosiva (CME).
4.3.5.3 Energía mínima de inflamación (Emi). Es la menor energía eléctrica, obtenida por descarga capacitiva (descarga eléctrica de la energía almacenada en un condensador), que es capaz de iniciar la ignición de una nube de polvo. El dispositivo de ensayo (UNE 22.336) es el Tubo de Hartmann con la ayuda de unos electrodos que genera una chispa. La energía se calcula mediante la expresión: E = 1/2 CV2 C = Capacidad de los condensadores en los circuitos de descarga. V = Tensión aplicada.
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El valor obtenido de energía mínima de inflamación (EMI) permite determinar si diferentes fuentes de ignición aportan, o no, la energía suficiente para producir la inflamación. 4.3.5.4. Presión de explosión y velocidad máxima de aumento de presión. Durante una explosión en un recinto cerrado, la presión varía según una curva (Figura 6), sobre la que se definen dos parámetros: PME y VMAP. PME (presión máxima de explosión) es el mayor valor de la presión registrada, es decir, corresponde al pico o punto más alto de la curva presión-tiempo. VMAP es la velocidad máxima de aumento de presión, que es la tangente máxima de la curva. Estos parámetros se determinan en la Bomba de Hartmann. Se trata de un aparato esférico de 20 litros de capacidad, que tiene una fuente de ignición en su centro geométrico y con un dispositivo de dispersión que asegura una correcta distribución del polvo en el interior de la cuba. Mientras que la PME es independiente del volumen, la VMAP depende en gran medida de él.
[dP / dt] maxV ¥ 1/3 = Kst Siendo Kstuna constante característica de cada tipo de polvo combustible.
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IlustraciĂłn 14. Curva de la presiĂłn durante la explosiĂłn de polvo.
Fuente: Las Explosiones de Polvo en los Silos AgrĂcolas. Javier FernĂĄndez GarcĂa. Ingeniero AgrĂłnomo. Dr. en tecnologĂas agrarias e.s.t.i. Agraria. Universidad de LeĂłn. Pedro JosĂŠ Aguado RodrĂguez-Francisco Ayuga TĂŠllez. Dres. Ingenieros AgrĂłnomos e.t.s.i. agrĂłnomos. Universidad PolitĂŠcnica de Madrid 2000 4.3.5.5. ConcentraciĂłn mĂnima de oxĂgeno. El menor contenido en oxĂgeno en la atmĂłsfera necesario para que pueda tener lugar la explosiĂłn. Suele emplearse como parĂĄmetro en los casos en los que es posible reducir la proporciĂłn de oxĂgeno en el ambiente mediante la adicciĂłn de gases inertes.
4.3.5.6. Ă?ndice de explosividad. El sistema de evaluaciĂłn mĂĄs comĂşnmente utilizado es el mĂŠtodo empĂrico introducido por el U.S. Bureau of Mines. EstĂĄ basado en el cĂĄlculo del "Ă?ndice de Explosividad" del polvo. Dicho Ăndice se obtiene como producto de otros denominados "Sensibilidad a la IgniciĂłn" y "Gravedad Explosiva". Ambos Ăndices factoriales son calculados para un polvo determinado, por cociente entre varias caracterĂsticas explosivas de dicho polvo, y del polvo del "CarbĂłn de Pittsburgh" que se utiliza como patrĂłn. đ?‘†đ?‘’đ?‘›đ?‘ đ?‘–đ?‘?đ?‘–đ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘Žđ?‘‘đ?‘‘đ?‘’đ?‘™đ?‘Žđ??źđ?‘”đ?‘›đ?‘–đ?‘?đ?‘–Ăłđ?‘› =
đ??şđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘Łđ?‘’đ?‘‘đ?‘Žđ?‘‘đ??¸đ?‘Ľđ?‘?đ?‘™đ?‘œđ?‘ đ?‘–đ?‘Łđ?‘Ž =
đ?‘‡đ?‘€đ??ź ∗ đ??śđ?‘€đ??¸ ∗ đ??¸đ?‘€đ??ź (đ?‘?đ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘?đ?‘œđ?‘›đ?‘‘đ?‘’đ?‘?đ?‘–đ?‘Ąđ?‘Ąđ?‘ đ?‘?đ?‘˘đ?‘&#x;đ?‘”) đ?‘‡đ?‘€đ??ź ∗ đ??śđ?‘€đ??¸ ∗ đ??¸đ?‘€đ??ź (đ?‘?đ?‘œđ?‘™đ?‘Łđ?‘œđ?‘Žđ?‘–đ?‘›đ?‘Łđ?‘’đ?‘ đ?‘Ąđ?‘–đ?‘”đ?‘Žđ?‘&#x;) đ?‘ƒđ?‘€đ??¸ ∗ đ??şđ?‘€đ?‘ƒ (đ?‘?đ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘?đ?‘œđ?‘›đ?‘‘đ?‘’đ?‘?đ?‘–đ?‘Ąđ?‘Ąđ?‘ đ?‘?đ?‘˘đ?‘&#x;đ?‘”) đ?‘ƒđ?‘€đ??¸ ∗ đ??şđ?‘€đ?‘ƒ (đ?‘?đ?‘œđ?‘™đ?‘Łđ?‘œđ?‘Žđ?‘–đ?‘›đ?‘Łđ?‘’đ?‘ đ?‘Ąđ?‘–đ?‘”đ?‘Žđ?‘&#x;) 42
Ă?đ?‘›đ?‘‘đ?‘–đ?‘?đ?‘’đ?‘‘đ?‘’đ?‘’đ?‘Ľđ?‘?đ?‘™đ?‘œđ?‘ đ?‘–đ?‘Łđ?‘–đ?‘‘đ?‘Žđ?‘‘ = đ?‘†đ?‘’đ?‘›đ?‘ đ?‘–đ?‘?đ?‘–đ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘Žđ?‘‘đ?‘‘đ?‘’đ?‘™đ?‘Žđ?‘–đ?‘”đ?‘›đ?‘–đ?‘?đ?‘–Ăłđ?‘› ∗ đ??şđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘Łđ?‘’đ?‘‘đ?‘Žđ?‘‘đ?‘’đ?‘Ľđ?‘?đ?‘™đ?‘œđ?‘ đ?‘–đ?‘Łđ?‘Ž TMI = Temperatura mĂnima de inflamaciĂłn en °C. CME = ConcentraciĂłn mĂnima explosiva en kg/m3. EMI = EnergĂa mĂnima de inflamaciĂłn (Julios). PME = PresiĂłn mĂĄxima de explosiĂłn (kPa). GMP= Gradiente mĂĄximo de crecimiento de la presiĂłn en libras/pulg.2seg La Tabla. 6, muestra las propiedades de explosividad de diferentes tipos de polvos agrĂcolas, necesarias para el cĂĄlculo de los Ăndices de explosividad correspondientes. Tabla 6. Propiedades de explosividad de polvos TIPO DE POLVO
SC
MaĂz
2,8
3
H. de MaĂz
6,6
Arroz
TC ËšC GE
IE
EMC (joules)
CEM. (g/m3)
PME (kPa)
RMP (M.Pa/seg)
n
c
8,4
400
250
0,04
55
655
41
5,4
35,6
380
333
0,04
45
745
62
2,5
1,8
4,5
440
220
0,05
50
640
10
Trigo
1,3
1,9
2,5
470
220
0,05
55
680
41
H. de Trigo
10,6
4,7
49,8
420
-
0,025
45
690
45
Soya
2,2
3,4
7,5
520
260
0,10
60
540
5,5
Mezcla Tamos granos
2,8
3,3
9,2
430
230
0,03
55
790
38
CarbĂłn
1,0
1,0
1,0
610
-
0,06
55
398
16
SC: Sensibilidad de CombustiĂłn, GE: Gravedad Explosiva, IE: Ă?ndice de Explosividad, TC: Temperatura de CombustiĂłn, n:Nube, c:Capa, EMC: EnergĂa MĂnima de CombustiĂłn, CEM: ConcentraciĂłn de Explosividad MĂnima, PME: PresiĂłn MĂĄxima de Explosividad y RMP: Rango MĂĄximo de PresiĂłn.
Fuente: Control de Ambientes Explosivos en Terminales Graneleras. Sandra Delgado MerchĂĄn, Guadalupe LĂłpez MĂŠrida y Armida del R. Arevila RamĂrez
El riesgo de explosiĂłn se clasifica empĂricamente por niveles como se muestra en la Tabla 7.
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Tabla 7. Clasificación de riesgo de explosión Sensibilidad de combustión
Gravedad explosiva
Índice de explosividad
Riesgo de explosión
< 0.2
< 0.5
< 0.1
Débil
0.2-1.0
0.5-1.0
0.1-1.0
Moderado
1.0-5.0
1.0-2.0
1.0-10
Fuerte
>5.0
>2.0
>10
Severa
Fuente: Control de Ambientes Explosivos en Terminales Graneleras. Sandra Delgado Merchán, Guadalupe López Mérida y Armida del R. Arevila Ramírez 4.3.6. Metodología utilizada para la clasificación de atmosferas explosivas (Real decreto 681 de 2003). Para que se produzca una explosión es preciso que se forme una atmósfera explosiva potencialmente peligrosa y que se produzca su ignición mediante una fuente efectiva.
Una vez identificado quién puede dar lugar a una atmósfera explosiva potencialmente peligrosa (qué sustancias inflamables y/o combustible), se deben definir los lugares donde es posible que se formen dichas atmósferas ATEX (mediante la clasificación de los emplazamientos peligrosos), cuándo es posible que se produzca la explosión (identificación y análisis de todas las posibles fuentes de ignición, material eléctrico – mecánico), cómo (determinación de la probabilidad de activación de las fuentes de ignición) y qué ocurrirá (valoración del riesgo).
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Ilustración 15. Evaluación de los riesgos de área
Fuente: Guía para la elaboración de documentos de protección contra explosiones. Confederación de empresarios de Navarra, 2006.
La clasificación final de áreas con atmósferas explosivas (ATEX) es el resultado de la evaluación de riesgos del área, después de considerar todas las posibilidades de eliminación o disminución de la probabilidad y frecuencia de la posible existencia de ATEX.
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4.3.6.1. Identificación de áreas en las que pueden formarse atmósferas explosivas. De manera preliminar se deben identificar las áreas en las que pueden formarse atmósferas explosivas. Para realizar esta identificación inicial se deben tener en cuenta: las propiedades físico-químicas de las sustancias que se emplean en el área, las cantidades empleadas y las condiciones de propagación del lugar.
Las sustancias inflamables o combustibles (gases, líquidos inflamables y polvos combustibles) se consideran sustancias capaces de formar atmósferas explosivas, a no ser que el análisis de sus propiedades demuestre que, mezcladas con el aire, no son capaces por sí solas de propagar una explosión.
Las capas, depósitos y acumulaciones de polvo inflamable deben considerarse como cualquier otra fuente capaz de formar atmósferas explosivas. Se consideran áreas de riesgo aquéllas en las que puedan formarse atmósferas explosivas en cantidades tales que resulte necesaria la adopción de precauciones especiales para proteger la seguridad y la salud de los trabajadores afectados.
Se consideran áreas que no presentan riesgos, aquéllas en las que no cabe esperar la formación de atmósferas explosivas en cantidades tales que resulte necesaria la adopción de precauciones especiales.
Las precauciones especiales son aquéllas dirigidas al control de las posibles emisiones de sustancia inflamable o combustible, control de fuentes de ignición en las áreas peligrosas y aquellas medidas relacionadas con la instalación, actividades y uso de equipos especiales frente al riesgo de explosión. 4.3.6.2. Clasificación de las áreas de riesgo. Las áreas de riesgo se clasifican en zonas teniendo en cuenta la frecuencia con que se produzcan atmósferas explosivas y su duración.
La clasificación en zonas tiene como objetivo principal determinar y delimitar las áreas en que se pueden formar atmósferas explosivas, con el fin de adoptar las medidas necesarias para evitar cualquier foco de ignición que pudiera dar lugar a la explosión.
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Esta clasificación es una forma de categorizar la peligrosidad del área, debida a la presencia de una atmósfera explosiva, en función de la mayor o menor frecuencia con que se produce y su permanencia. Se debe realizar un análisis exhaustivo de de cada parte del proceso productivo en los que intervienen sustancias inflamables y/o combustibles que puedan formar atmósferas explosivas potencialmente peligrosas, así como de las distintas situaciones (puesta en marcha / paro funcionamiento normal, operaciones de limpieza, almacenamiento…) y definir las posibles fuentes de escape en cada situación.
Para realizar esta clasificación de zonas es necesario conocer:
Tipo de sustancia que origina la atmósfera explosiva: gas, vapor o niebla o polvo.
Existencia de la atmósfera explosiva: si está presente de forma permanente o si la ocurrencia de la atmósfera explosiva será ocasional, debido a circunstancias o actuaciones concretas, y finalmente si sólo se da esporádicamente de forma no previsible.
Presencia de la atmósfera explosiva. Se clasificará según la duración de dicha atmósfera.
4.3.6.3. Clasificación de zonas ATEX. 12Para las zonas con riesgo se establecen tres niveles de probabilidad de formación de atmósferas explosivas de la siguiente manera:
Zona 0 (gases) o Zona 20 (polvos): atmósfera explosiva Permanente, prolongada o frecuente frecuentemente Zona 1 (gases) o zona 21 (polvos).Formación ocasional Zona 2 (gases) o zona 22 (polvos). Condiciones anormales solo por breve tiempo
12
Breve guía sobre productos e instalaciones en atmosferas explosivas. Fernández Ramón C. García Torrent J. Vega Remesal A. Julio 2003 Laboratorio oficial J.M. MADARIAGA
47
Las zonas se clasifican en función de las fuentes de escape, que son puntos o localizaciones por donde la sustancia combustible puede escapar y formar una mezcla explosiva con el aire. Según la frecuencia de escape se clasifican en:
Grado de escape continuo: Fuente de escape que origina una atmósfera explosiva que puede existir continuamente, o puede esperarse que permanezca durante largos periodos o durante cortos periodos pero muy frecuentes.
Grado de escape primario: Fuente de escape que puede esperarse periódica u ocasionalmente durante el funcionamiento normal.
Grado de escape secundario: Fuente inesperada durante el funcionamiento normal y, si genera escape, es probable que lo haga infrecuentemente o por cortos periodos de tiempo.
Tabla 8. Clasificación de Zonas Presencia de atmosfera explosiva Permanente, prolongada o frecuente Ocasional en condiciones normales Anormalmente y en dicho caso, brevemente No esperable
Gases
Polvos
Zona 0
Zona 20
Zona 1
Zona 21
Zona 2
Zona 22
Zona sin riesgo
Fuente. Breve guía sobre productos e instalaciones en atmosferas explosivas. Fernández Ramón C. García Torrent J. Vega Remesal A. Julio 2003 Laboratorio oficial J.M. MADARIAGA 4.3.6.4. Identificación y análisis de fuentes de ignición. Para que se produzca una explosión es preciso que coincidan una atmósfera explosiva potencialmente peligrosa y una fuente de ignición efectiva. La Norma UNE EN 1127 diferencia los siguientes focos de ignición:
Superficies calientes. Si una atmósfera explosiva potencialmente peligrosa entra en contacto con una superficie caliente, puede producirse la ignición. No sólo la propia superficie caliente puede actuar como fuente de
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ignición, sino que una capa de polvo o sólido combustible en contacto con la superficie caliente e inflamada por ésta, puede actuar también como fuente de ignición.
Llamas y gases calientes. Las llamas están asociadas a reacciones de combustión a temperaturas superiores a 1.000ºC. Como productos de la reacción se obtienen gases calientes y, en el caso de llamas de partículas sólidas y/o de llamas conteniendo hollín, se producen también partículas incandescentes. Las llamas, sus productos calientes de reacción y los gases a alta temperatura, pueden producir la ignición de una atmósfera explosiva. Las llamas, incluso las de pequeño tamaño, se encuentran entre las fuentes de ignición más efectivas.
Chispas de origen mecánico. Como resultado de operaciones de fricción, de choque y de abrasión, se pueden desprender partículas de los materiales sólidos y calentarse debido a la energía disipada en el proceso de separación. Si estas partículas se componen de sustancias oxidables, (hierro o acero), pueden sufrir un proceso de oxidación y alcanzar así temperaturas más elevadas. Estas partículas (chispas), pueden producir la ignición de gases y vapores combustibles y algunas mezclas polvo/aire (especialmente las mezclas polvo metálico/aire). En polvo depositado, las chispas pueden iniciar un fuego latente y éste puede ser la fuente de ignición de una atmósfera explosiva.
Material eléctrico. Tensiones inferiores a 50V pueden producir energía. suficiente para actuar de fuente de ignición.
Corrientes eléctricas parásitas. Si las partes de un sistema capaz de conducir las corrientes parásitas se desconectan, se conectan o se puentean, se producen chispas eléctricas y/o arcos que pueden producir la ignición de una atmósfera explosiva. También se puede producir la ignición por el calentamiento de dichos caminos conductores, producido por la circulación de corriente.
Electricidad estática. En condiciones determinadas, se pueden producir descargas de electricidad estática, en forma de chispas, capaces de producir la ignición de una atmósfera explosiva.
Rayos. Si el rayo descarga en una atmósfera explosiva, la ignición de producirá siempre. Además, también existe la posibilidad de ignición debido a la alta temperatura que alcanzan los elementos que conducen el rayo.
Ondas electromagnéticas de RF (104 Hz a 3X1012 Hz). Todos los sistemas que producen y utilizan energías eléctricas de alta frecuencia
49
emiten ondas electromagnéticas. Todas las partes conductoras situadas en el campo electromagnético se comportan como antenas receptoras. Si el campo es suficientemente potente y si la antena tiene dimensiones suficientes, dichas partes conductoras pueden producir la ignición de atmósferas explosivas.
Ondas electromagnéticas de 3X1011 Hz a 3X1015 Hz. La radiación entre el infrarrojo y el ultravioleta cuando se concentra puede constituir una fuente de ignición a través de la absorción por atmósferas explosivas o por superficies sólidas, así como la convergencia de la radiación solar. Cualquier aparato, sistema de protección y componente que genera radiaciones puede ser una fuente de ignición por llamas y gases calientes y/o material eléctrico.
Radiación ionizante. La radiación ionizante producida, a partir de radiación X y gamma (sustancias radiactivas), conducir a la ignición de atmósferas explosivas por absorción de energía. Además también puede calentar el medio debido a la absorción interna de la energía de radiación produciendo la ignición de atmósferas explosivas por superficies calientes.
Ultrasonido. Cuando se utilizan ondas de ultrasonidos, una gran cantidad de la energía emitida por el emisor electroacústica se absorbe por sustancias sólidas o líquidas. La sustancia expuesta a ultrasonidos se calienta de manera que, en situaciones extremas, puede producir la ignición de atmósferas explosivas.
Compresión adiabática y ondas de choque. La compresión adiabática tiene lugar sin intercambio de calor con el exterior, elevando la temperatura. La elevación de temperatura depende de la relación de presiones y no de la diferencia de presión. Se pueden alcanzar temperaturas suficientemente elevadas para producir la ignición de una atmósfera explosiva.
Reacciones exotérmica, incluyendo auto ignición de polvos.Las reacciones exotérmicas pueden actuar como fuente de ignición por generación de temperaturas elevadas, cuando la velocidad de desprendimiento de calor es superior a la velocidad de evacuación del calor hacia el exterior.
50
4.3.6.5. Determinación de la probabilidad de la activación de las fuentes de ignición. Una vez identificadas cuales de las 13 posibles fuentes de ignición pueden estar presentes de manera efectiva en la zona clasificada, se estima la probabilidad de activación de dichas fuentes de la siguiente manera:
Frecuente (F): la activación de la fuente de ignición es permanente o sucede con mucha frecuencia. Los equipos instalados en la zona clasificada son convencionales (sin protección). Probable (P): la activación de la fuente de ignición se produce normalmente. Equipos de categoría modo de protección no suficiente para la zona clasificada en la que se encuentran. Ocasional (O): la activación de la fuente de ignición se produce algunas veces. Equipos de categoría o modo de protección adecuados para la zona clasificada en la que se encuentran pero sin el mantenimiento adecuado (posible fuente de ignición por mal funcionamiento del equipo). Remota (R): es muy raro, aunque posible que se produzca la activación de la fuente de ignición. Equipos de categoría o modo de protección adecuados para la zona clasificada en la que se encuentran y con el mantenimiento adecuado (posible fuente de ignición por mal funcionamiento raro del equipo). Improbable (I): no se espera que se produzca la activación de la fuente de ignición. El riesgo de existencia y activación de focos de ignición en las zonas clasificadas está controlado.
4.3.6.6. Valoración del riesgo. El método de valoración del riesgo descrito a continuación se encuentra descrito en: “Rase Project Explosive Atmosphere: Risk Assessment of Unit Operations and Equipment”. La probabilidad de explosión es función de la probabilidad de presencia de atmósferas explosivas y de la probabilidad de presencia de fuentes de ignición efectivas. La probabilidad de presencia del riesgo de explosión vendrá dada mediante el cruce de estas variables según la Tabla 9:
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Tabla 9. Probabilidad de presencia del riesgo de explosión.
Fuente: Guía para la elaboración de documentos de protección contra explosiones. Confederación de empresarios de Navarra, 2006. Donde: Frecuente (F): Ocurre continuamente Probable (P): Ocurre varias veces en la vida del sistema Ocasional (O): Ocurre alguna vez en la vida del sistema Remota (R): Improbable, pero podría ocurrir en la vida del sistema Improbable (I): Es muy improbable, por lo que puede que no se produzca nunca
Las consecuencias se expresan en niveles definidos en términos de daños a la salud de las personas o de daños a los sistemas. Estos niveles están en la tabla 10:
52
Tabla 10. Consecuencias
Fuente: Guía para la elaboración de documentos de protección contra explosiones. Confederación de empresarios de Navarra, 2006.
Una vez evaluados ambos factores, probabilidad de ocurrencia de una explosión y severidad de los posibles daños, y con la ayuda de la siguiente tabla se estima el riesgo de explosión:
53
Tabla 11 Riesgo de explosión.
Fuente: Guía para la elaboración de documentos de protección contra explosiones. Confederación de empresarios de Navarra, 2006.
De esta manera se define cada riesgo de manera que queden establecidos los niveles de acción y temporización de las actuaciones adecuadas. Esta correspondencia se muestra en la tabla siguiente donde junto a cada asignación del nivel de riesgo aparecen los tipos de acciones que requieren junto con sus periodos de implantación.
54
Tabla 12. Niveles de acción y temporización de las actuaciones adecuadas.
Fuente: Guía para la elaboración de documentos de protección contra explosiones. Confederación de empresarios de Navarra, 2006.
55
4.3.7. Disposiciones mínimas destinadas a mejorar la seguridad y la protección de la salud de los trabajadores potencialmente expuestos a atmósferas explosivas. Conforme a lo expuesto en el Anexo II del Real Decreto 681, se recomiendan algunas disposiciones mínimas con el propósito de mejorar la seguridad y la protección de la salud de los trabajadores.
Estas prácticas se aplican a las áreas clasificadas como zonas de riesgo, siempre que sean necesarias y según las características del lugar de trabajo, del puesto de trabajo, del equipo o de las sustancias empleadas o del peligro causado por la actividad relacionada con los riesgos derivados de atmósferas explosivas y a los equipos situados en áreas que no presenten riesgos y que sean necesarios o contribuyan al funcionamiento en condiciones seguras de los equipos situados en áreas de riesgo. 13 Se deben tener en cuenta las siguientes medidas:
4.3.7.1 Medidas organizativas. Formación e información de los trabajadores. El empresario deberá proporcionar a quienes trabajan en áreas donde pueden formarse atmósferas explosivas una formación e información adecuadas y suficientes sobre protección en caso de explosiones.
Instrucciones por escrito y permisos de trabajo. El trabajo en las áreas de riesgo se llevará a cabo conforme a unas instrucciones por escrito que proporcionará el empresario. Se recomienda aplicar un sistema de permisos de trabajo que autorice la ejecución de trabajos definidos como peligrosos, incluidos aquellos que lo sean por las características del lugar de trabajo, o que puedan ocasionar riesgos indirectos al interaccionar con otras operaciones. Los permisos de trabajo deberán ser expedidos, antes del comienzo de los trabajos, por una persona expresamente autorizada para ello.
4.3.7.2 Medidas de protección contra las explosiones. Todo escape o liberación, intencionada o no, de gases, vapores o nieblas inflamables o de polvos combustibles que pueda dar lugar a riesgos de explosión deberá ser desviado o evacuado a un lugar seguro o, si no fuera viable, ser contenido o controlado con seguridad por otros medios. La atmósfera explosiva, en caso de formarse, deberá estar lo más alejada posible de cualquier otra instalación o construcción y, sobre 13
REAL DECRETO 681/2003, de 12 de junio, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo. BOE nº 145 18/06/2003
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todo, de los lugares donde puedan hallarse trabajadores. Si no es así, se puede conseguir mediante sistemas que desvíen o evacuen el escape a zona segura tales como sistemas de extracción localizada.
Cuando la atmósfera explosiva contenga varios tipos de gases, vapores, nieblas o polvos combustibles o inflamables, las medidas de protección se ajustarán al mayor riesgo potencial.
De conformidad con lo dispuesto en el Real Decreto 614/2001, de 8 de junio, cuando se trate de evitar los riesgos de ignición, también se deberán tener en cuenta las descargas electrostáticas producidas por los trabajadores o el entorno de trabajo como portadores o generadores de carga. Se deberá proveer a los trabajadores de calzado antiestático y ropa de trabajo adecuada hecha de materiales que no den lugar a descargas electrostáticas que puedan causar la ignición de atmósferas explosivas.
Se adoptarán todas las medidas necesarias para asegurarse de que los lugares de trabajo, los equipos de trabajo y los correspondientes dispositivos de conexión que se encuentren a disposición de los trabajadores han sido diseñados, construidos, ensamblados e instalados y se mantienen y utilizan de tal forma que se reduzcan al máximo los riesgos de explosión y, en caso de que se produzca alguna, se controle o se reduzca al máximo su propagación en dicho lugar o equipo de trabajo. En estos lugares de trabajo se deberán tomar las medidas oportunas para reducir al máximo los riesgos que puedan correr los trabajadores por los efectos físicos de una explosión.
En caso necesario, los trabajadores deberán ser alertados mediante la emisión de señales ópticas y/o acústicas de alarma y desalojados en condiciones de seguridad antes de que se alcancen las condiciones de explosión. Se dispondrán y mantendrán en funcionamiento salidas de emergencia que, en caso de peligro, permitan a los trabajadores abandonar con rapidez y seguridad los lugares amenazados.
Adicionalmente todas aquellas medidas preventivas relacionadas con la formación de ATEX y presencia fuentes de ignición, acordes a las características de la empresa, equipos e instalaciones que el empresario considere necesarias para proteger las seguridad y salud de los trabajadores
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4.3.8. Criterios para la elección de los aparatos y sistema de protección. Siempre que en el documento de protección contra explosiones elaborado en cada empresa y basado en una evaluación de los riesgos no se disponga otra cosa, en todas las áreas en que puedan formarse atmósferas explosivas deberán utilizarse aparatos y sistemas de protección con arreglo a las categorías fijadas en el Real Decreto 400/1996, de 1 de marzo, por el que se dictan las disposiciones de aplicación de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 94/9/CE, relativa a los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas.
Concretamente, en las zonas indicadas se deberán utilizar las siguientes categorías de aparatos, siempre que resulten adecuados para gases, vapores o nieblas inflamables, o polvos combustibles, según corresponda:
En la zona 0 o en la zona 20, los aparatos de la categoría 1. En la zona 1 o en la zona 21, los aparatos de las categorías 1 ó 2. En la zona 2 o en la zona 22, los aparatos de las categorías 1, 2 ó 3.
Categoría 1, equipos para utilizar en actividades distintas a la minera y diseñados para asegurar un nivel de protección muy alto. Permanecen seguros en caso de averías extraordinarias. Los aparatos de esta categoría están previstos para utilizarse en un medio ambiente en el que se produzcan de forma constante, duradera o frecuente atmósferas explosivas debidas a mezclas de aire con gases, vapores, nieblas o mezclas polvoaire. Los aparatos de esta categoría deben asegurar el nivel de protección requerido, aun en caso de avería infrecuente del aparato, y se caracterizan por tener medios de protección tales que: o bien en caso de fallo de uno de los medios de protección, al menos un segundo medio independiente asegure el nivel de protección requerido, o bien en caso de que se produzcan fallos independientes el uno del otro, esté asegurado el nivel de protección requerido.
Categoría 2, equipos para utilizar en actividades distintas a la minera y diseñados para asegurar un nivel de protección alto. Aseguran el nivel de protección en caso de perturbaciones frecuentes y fallos previsibles. Los aparatos de esta categoría están destinados a utilizarse en un ambiente en el que sea probable la formación de atmósferas explosivas debidas a gases, vapores, nieblas o polvo en suspensión. Los medios de protección relativos a los aparatos de esta categoría asegurarán el nivel de protección
58
requerido, aun en caso de avería frecuente o de fallos de funcionamiento de los aparatos que deban tenerse habitualmente en cuenta.
Categoría 3, equipos para utilizar en actividades distintas a la minera y diseñados para asegurar un nivel de protección normal. Aseguran el nivel de protección durante su funcionamiento normal. Los aparatos de esta categoría están destinados a utilizarse en un ambiente en el que sea poco probable la formación de atmósferas explosivas debidas a gases, vapores, nieblas o polvo en suspensión y en que, con arreglo a toda probabilidad, su formación sea infrecuente y su presencia sea de corta duración. Los aparatos de esta categoría asegurarán el nivel de protección requerido durante su funcionamiento normal.
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5. DISEÑO METODOLÓGICO
5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
El trabajo se ejecutó a través de la investigación de teorías relacionadas con el problema, estudio de fenómenos observables, identificación y descripción de las propiedades del área de estudio, medición y análisis de la situación, por lo que se realizó una investigación de tipo cuantitativo y con un alcance descriptivo. 5.2 POBLACIÓN Sección de molienda de la planta de producción de alimento concentrado para animales. El espacio tiene las siguientes dimensiones: 16,3m X 13.5m. Esta área se delimita y se encuentra comprendida por los siguientes equipos:
Tolvas 1, 2, 3, 4 y 5 Elevadores 1 y 2 Molinos 1 y 2 Quebrantadora Transportadores 1, 2 y 3 Horno secador Extruder
60
5.3 VARIABLES Tabla 13. Variables. Variable Índice de explosividad
Definición Conceptual Descripción cualitativa del comportamiento frente al fuego de los depósitos de polvo. Relevante para la evaluación de la formación de grumos humeantes.
Definición Operacional Cálculo en función de : Temperatura mínima de inflamación, Concentración mínima explosiva, Energía mínima de inflamación, Presión máxima de explosión, Gradiente máximo de crecimiento de la presión
61
Tipo Cualitativa
Nivel de medición Escala ordinal
Valores Posibles 1–No se enciende 2 –Después de la ignición el fuego se extingue rápidamente 3-Ardor o brillo local que muestra muy poca tendencia a extenderse 4-Brillo persistente sin la emisión de chispas o descomposición lenta sin llama. 5-Se quema como un fuego artificial o arde lentamente con llama. 6-Se quema muy rápidamente con una llama o hay
Variable
Definición Conceptual
Fuentes de material particulado
Equipos que tienen fugas o que por su sistema de trabajo emiten material particulado
Fuentes de ignición
Fuentes que aportan la energía de activación suficiente para que la reacción de combustión sea iniciada.
Definición Operacional
Observación del equipo y determinación de la presencia o ausencia de emisión de material particulado Observación de las condiciones de operación. Histórico de condiciones de operación
62
Tipo
Nivel de medición
Cualitativa Independiente
Escala nominal
Cualitativa
Escala nominal
Valores Posibles una rápida descomposición sin llama SI NO
Superficies calientes Llamas y gases calientes Chispas de origen mecánico Material eléctrico Corrientes eléctricas parásitas Electricidad estática Rayos Ondas electromagnéticas Radiación ionizante
Variable
Definición Conceptual
Definición Operacional
Tipo
Nivel de medición
Clasificación de áreas
Ocurrencia de formación de atmosferas explosivas en relación con la operación del área de estudio.
Observación de las condiciones de operación. Histórico de condiciones de operación
Cualitativa Independiente
Escala ordinal
Probabilidad de explosión
Posibilidad de que ocurra una explosión
Cruce de las variables: presencia de atmósfera explosiva, presencia de
Cualitativa
Escala Ordinal
63
Valores Posibles Ultrasonido Compresión adiabática y ondas de choque Reacción exotérmica (incluyendo auto ignición) Zona 20: permanente, prolongada o frecuente Zona 21: Ocasional en condiciones normales. Zona 22: Anormalmente y en dicho caso, breve. Zona sin riesgo: No esperable Frecuente (F) Probable (P) Ocasional (O) Remota (R) Improbable (I)
Variable
Consecuencias
Riesgo de explosión
Definición Conceptual
Resultado en términos de lesión o enfermedad de la materialización de un riesgo, expresado cualitativa o cuantitativamente. Combinación de la probabilidad de que ocurra un(os) evento(s) o exposición(es) peligroso(s), la severidad de la lesión o enfermedad que puede ser causada por el(los) evento(s) o exposición(es).
Definición Operacional fuente de ignición Observación de las condiciones de operación. Histórico de condiciones de operación Cruce de las variables: Consecuencias y probabilidad de explosión
Fuente: Las Autoras
64
Tipo
Nivel de medición
Valores Posibles
Cualitativa
Escala Ordinal
Catástrofe Mayor Menor Insignificante
Cualitativa
Escala Ordinal
Tolerable Moderado Importante Intolerable
5.4 ACTIVIDADES PARA EL LOGRO DE LOS OBJETIVOS 5.4.1 Caracterización del material particulado presente en el área de molienda de la planta.
Identificación de las sustancias inflamables en el área de estudio.
Investigación para cada una de estos componentes de las siguientes características: características de combustión, características de ignición y comportamiento de la explosión.
5.4.2 Identificación y clasificación de áreas con atmósferas explosivas
Inspección del área de estudio para identificar las fuentes de material particulado.
Inspección del área de estudio para determinar la frecuencia de la presencia / formación de la atmósfera explosiva.
Inspección del área para delimitar las áreas con atmósferas explosivas (volatilidad del producto, cantidad de producto, presión del proceso, ventilación local)
Clasificación de las atmósferas explosivas
5.4.3 Identificación de fuentes de ignición.
Inspección del área de estudio para identificar las fuentes de ignición presentes.
Inspección y aplicación de entrevista al personal para determinar la probabilidad de presencia de fuentes de ignición efectivas.
5.4.4 Valoración del riesgo
Cálculo de la probabilidad de presencia de riesgo de explosión producido por cada fuente de ignición. 65
Establecimiento de la severidad de una probable explosión en cada una de las ATEX.
Determinación del nivel de riesgo de cada ATEX producido por sus fuentes de ignición.
5.4.5 Generación de recomendaciones orientadas a la prevención y el control de ambientes explosivos en la sección de molienda de la planta. Aplicación de principios y métodos para eliminar o reducir el riesgo, incluyendo medidas de control de emisiones de polvos y de precursores de ambientes explosivos.
66
6. RESULTADOS 6.1 CARACTERIZACION DEL MATERIAL PARTICULADO PRESENTE EN EL ÁREA DE MOLIENDA DE LA PLANTA
El peligro de la explosividad ocasionada por los polvos de productos agrícolas está relacionado con la temperatura de combustión el tamaño de la partícula, los requerimientos mínimos de energía, de combustión y las concentraciones mínimas de explosividad. Las partículas más pequeñas necesitan menor energía para su combustión, debido a que se encuentran más tiempo suspendidos en el aire.14 Los polvos combustibles presentes en la planta de concentrados tienen diversos tamaños, desde inferiores a 10µ hasta las 600µ, adicionalmente presentan las siguientes características de explosividad.15 Tabla. 14 Características de los polvos combustibles empleados en la producción de alimentos concentrados para animales.
TC ˚C
TIPO DE POLVO
14
SC
GE
IE
n
c
EMC (joule s)
CEM. (g/m3)
PME (kPa)
RMP (M.Pa/ seg)
Maíz
2,8
3
8,4
40 0
25 0
0,04
55
655
41
H. De maíz
6,6
5,4
35,6
38 0
33 3
0,04
45
745
62
Trigo
1,3
1,9
2,5
47 0
22 0
0,05
55
680
41
Soya
2,2
3,4
7,5
52 0
26 0
0,10
60
540
5,5
Mezcla tamos granos
2,8
3,3
9,2
43 0
23 0
0,03
55
790
38
Salvado
-
-
-
41 0
33 0
1
30
510
-
Café
-
-
-
47 0
38 0
-
60
900
-
Pienso para gatos
-
-
-
43 0
29 0
>0,01
30
560
-
DELGADO MERCHÁN, Sandra. Control de ambientes explosivos en terminales graneleras.
15
DE GEA RODRÍGUEZ, Xavier. Prevención y protección de explosiones de polvo en instalaciones industriales., FREMAP. MADRID – ESPAÑA: 2007
67
TC ˚C
TIPO DE POLVO
SC
GE
IE
n
c
EMC (joule s)
CEM. (g/m3)
PME (kPa)
RMP (M.Pa/ seg)
Pienso para peces
-
-
-
53 0
fun de
>0,1
60
670
-
Pienso para perros
-
-
-
47 0
>4 00
>0,1
30
760
-
Pienso para cerdos
-
-
-
48 0
33 0
>0,1
60
820
-
SC: Sensibilidad de Combustión, GE: Gravedad Explosiva, IE: Índice de Explosividad, TC: Temperatura de Combustión, n:Nube, c:Capa, EMC: Energía Mínima de Combustión, CEM: Concentración de Explosividad Mínima, PME: Presión Máxima de Explosividad y RMP: Rango Máximo de Presión.
Fuente: Control de Ambientes Explosivos en Terminales Graneleras. Sandra Delgado Merchán, Guadalupe López Mérida y Armida del R. Arevila Ramírez Y Xavier de Gea Rodríguez. Prevención y protección de explosiones de polvo en instalaciones industriales., FREMAP. MADRID - ESPAÑA. 2007.
6.2 IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ÁREAS CON ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS
Se realizó inspección a la sección de molienda de la planta de producción de alimento concentrado para animales empleando el formato “Clasificación de emplazamientos peligrosos para polvos” (Ver Anexo A).
El análisis exhaustivo de cada parte del proceso de esta sección permitió identificar las posibles fuentes de escape del polvo combustible en todo el lugar y su correspondiente grado de escape (continuo, primario, secundario). A partir de esta información y soportado en la categorización de la Tabla 14. Clasificación de zonas, se procedió a establecer y clasificar las zonas con atmósferas explosivas (ATEX) en el lugar.
Se identificaron cinco ATEX, que se codificaron como A1, A2, A3, A4 y A5. Los emplazamientos A1, A2 y A5 presentan escapes primario y secundario, por lo que se clasificaron como Zona 21; los emplazamientos A3 y A4 presentan escape continuo, por lo que se clasificaron como Zona 20. 68
La clasificación de atmósferas explosivas, descripción de cada área y observaciones relacionadas con los escapes encontrados en el área de estudio se consolidaron en la Tabla 15. En la ilustración 16 se muestra el plano del área de estudio en el cual se ubicaron las cinco ATEX presentes en el lugar. Por otra parte, la ilustración 17 enseña el mismo plano, pero distinguiendo la clasificación de estas zonas (Zona 20, Zona 21 y Zona 22).
69
Tabla 15. Clasificación de emplazamientos peligrosos para polvos.
Código del Área
A1
A2
Descripción del Área
Observación
Se forman atmosferas explosivas en las siguientes condiciones y/o ubicaciones: Durante el vaciado de materia prima al transportador 1 y su transporte al elevador 1. Área de Cuando se alimentan las tolvas 1, 2 y 3 desde los influencia de: silos exteriores y el polvo se devuelve hacia el Transportador 1 elevador 1 y el transportador 1. y Elevador 1 Durante el transporte del polvo para alimentar las tolvas 1, 2 y 3. Punto de toma de muestras del elevador 1 durante la ejecución de esta actividad. Se forman atmosferas explosivas en las siguientes condiciones y/o ubicaciones: Durante la molienda de la materia prima. Área de Escapes (2) en las juntas de las bridas del tubo de influencia de: alimentación al molino 1 y en las juntas de las bridas Molino 1 de salida del producto del molino 1. Molino 2 Juntas de las bridas laterales inferiores del molino 2. Quebrantadora Escape en las juntas de las bridas del tubo de Transportadores alimentación al molino 2. 2y3 Durante la apertura de las esclusas de inspección de Elevador 2 y 3 los molinos. Interior de la quebrantadora durante el quiebre de la materia prima. Funcionamiento de los molinos 1 y 2 mientras se 70
Grado de escape
Clasificación de Zona ATEX
Primario
21
Primario
21
Código del Área
Descripción del Área
Observación realiza el cambio de los rodillos de la quebrantadora. Durante el transporte de los productos de los molinos 1 y 2 y de la quebrantadora hacia la descarga a los elevadores 2 y 3. Punto de toma de muestras de los elevadores 2 y 3 durante la ejecución de esta actividad. Elevadores 2 y 3 durante el transporte del polvo recibido de los transportadores 2 y 3 y que alimentan las tolvas de dosificación. Se forman atmosferas explosivas en las siguientes condiciones y/o ubicaciones: Durante el almacenamiento de materia prima. Durante el cargue de las tolvas.
Grado de escape
Clasificación de Zona ATEX
Continuo
20
A3
Área de influencia de: Tolvas 1, 2 y 3
A4
Área de influencia de: Tolvas 4 y 5 (Sección Extruder)
Se forman atmosferas explosivas en las siguientes condiciones y/o ubicaciones: Durante el almacenamiento de materia prima. Durante el cargue de las tolvas.
Continuo
20
A5
Área de influencia de la Chimenea de la Secadora
Se forman atmosferas explosivas en las siguientes condiciones y/o ubicaciones: En el espacio alcanzado por el flujo de aire saturado de salida de la chimenea de la secadora, el cual sale con material particulado.
Primario
21
71
Ilustraci贸n 16. Plano de identificaci贸n de 谩reas de ATEX en el 谩rea de estudio
Fuente: Las Autoras
72
Ilustración 17. Plano de clasificación de áreas de ATEX en el área de estudio
ZONA 20
ZONA 21
ZONA 22
Fuente: Las Autoras
6.3 IDENTIFICACIÓN DE FUENTES DE IGNICIÓN Y VALORACIÓN DE SU ACTIVACIÓN
Se realizó una segunda inspección a la sección de molienda de la planta de producción de alimento concentrado para animales empleando el formato “Identificación de fuentes de ignición” (Ver Anexo B) y una entrevista al Jefe de mantenimiento de la planta, basada en el formato “Entrevista para Identificación de Áreas de Riesgo” (Ver Anexo C). 73
Como resultado de esta inspección y de la entrevista, se identificaron las fuentes de ignición presentes en cada una de las ATEX del área de estudio y su probabilidad de activación. La identificación se realizó teniendo en cuenta los 13 diferentes tipos de fuente de ignición que describe la literatura. La probabilidad de activación se asignó según las cinco categorías de la metodología empleada: Frecuente (F), Probable (P), Ocasional (O), Remota (R) e Improbable (I).
A continuación se describen para cada área, las fuentes de ignición encontradas, la probabilidad de ocurrencia y la evidencia correspondiente. 6.3.1 Área 1 (A1). Área De Influencia De Transportador 1 Y Elevador 1 Ilustración 18. Transportador 1 y transportador 1
Fuente: Las Autoras
74
Tabla 16. Probabilidad de activación de las fuentes de ignición A1.
Equipos eléctricos
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
P
Trabajos de corte o Soldadura
O
R
I
X
Fumar en el área
X
Vehículos
X
Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
X
Observaciones Se realizan trabajos de corte y soldadura con presencia de polvo. No está permitido y no se hace Existe tránsito de montacargas no restringido a través del transportador Existe motor eléctrico no certificado No existe restricción para utilizar equipos de comunicación en el área
Celulares
Tomas e interruptores eléctricos
X
Existen tomas de corriente en el área y no existe restricción para ubicación de extensiones eléctricas
X
Fallos en instalaciones eléctricas. Ejes en Movimiento (Mezcladores, sin fines , exclusas)
X X
Cuerpos extraños metálicos
X
Golpe de herramientas metálicas entre sí
X
Descar gas Electro stática s
Chispas Mecánicas
F
Por rozamiento o fricción del producto
Presencia de tornillo sin fin Pueden presentarse cuerpos extraños provenientes de la materia prima No existe restricción para uso de herramientas metálicas en este lugar Se generan durante la descarga de materia prima
X
75
Fuente de ignición Transmisiones de correas, cintas transportadoras, elevadores de canjilones.
F
P
O
Superficies calientes
I
Observaciones Se puede presentar debido a acumulación estática en la banda del elevador
X
Por operario cargado estáticamente Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
R
X
X
Se puede presentar como resultado de daños en mecanismos móviles
Fuente: Las Autoras
El uso no restringido del montacargas, la presencia de motores no certificados, la presencia de toma corrientes y uso de extensiones eléctricas evidencia una probabilidad frecuente de activación dentro de esta área.
76
6.3.2 Área 2 (A2). Área de influencia del Molino 1, Molino 2, Quebrantadora, Transportadores 2 y 3, Elevador 2 y 3. Ilustración 19. Equipos presentes en el A2
Molino 1, molino 2 y quebrantadora
Quebrantadora
Transportador 3
77
Transportador 2
Elevadores 2 y 3
Fuente: las Autoras Tabla 17.Probabilidad de activación de las fuentes de ignición A2.
Equipos eléctricos
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
F
P
Trabajos de corte o Soldadura
O
R
X
Tomas e interruptores eléctricos
No está permitido y no se hace Existe motor eléctrico no certificado
X
Celulares
Observaciones Se realizan trabajos de corte y soldadura con presencia de polvo.
X
Fumar en el área Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
I
No existe restricción para utilizar equipos de comunicación en el área Existen tomas de corriente en el área y no existe restricción para ubicación de extensiones eléctricas
X
X
Fallos en instalaciones eléctricas.
X 78
Fuente de ignición
F
P
O
Superficies Descargas Electrostáticas calientes
Chispas Mecánicas
Ejes en Movimiento (Mezcladores, sin fines , exclusas)
X
Aspas de los molinos. (altas velocidades)
X
Cuerpos extraños metálicos
X
Golpe de herramientas metálicas entre sí
X
Por rozamiento o fricción del producto Transmisiones de correas, cintas transportadoras, elevadores de canjilones.
I
Observaciones Presencia de tornillo sin fin Se puede generar en caso de daños en el sistema de martillos del molino. Se puede presentar debido a desalineación de los rodillos de la quebrantadora. Pueden presentarse cuerpos extraños provenientes de la materia prima No existe restricción para uso de herramientas metálicas en este lugar Se generan durante la descarga de materia prima
X
Se puede presentar debido a acumulación estática en la banda del elevador
X
Por operario cargado estáticamente Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
R
X
X
Se puede presentar como resultado de daños en mecanismos móviles
Fuente: las Autoras
Para esta área no se presenta tránsito de montacargas ni de ningún otro tipo de vehículo, sin embargo se observa la presencia de motores no certificados, toma corrientes y uso de extensiones eléctricas que evidencian una probabilidad frecuente de activación dentro de esta área.
79
6.3.3 Área 3 (A3). Área de influencia de Tolvas 1, 2 y 3. Ilustración 20: Tolvas 1,2 y 3
Fuente: las Autoras
80
Tabla 18. Probabilidad de activación de las fuentes de ignición A3.
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
F
Trabajos de corte o Soldadura
Equipos eléctricos Chispas Mecánicas Superficies Descargas calientes Electrostáticas
O
R
X
X
X
Cuerpos extraños metálicos
X
Golpe de herramientas metálicas entre sí
X
Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
No está permitido y no se hace No existe restricción para utilizar equipos de comunicación en el área Existen tomas de corriente en el área y no existe restricción para ubicación de extensiones eléctricas
X
Fallos en instalaciones eléctricas.
Por rozamiento o fricción del producto
Observaciones Se realizan trabajos de corte y soldadura con presencia de polvo.
Fumar en el área
Tomas e interruptores eléctricos
I
X
Celulares
Auto Ignición
P
Pueden presentarse cuerpos extraños provenientes de la materia prima No existe restricción para uso de herramientas metálicas en este lugar Se generan durante la descarga de materia prima
X
Se puede presentar como resultado de daños en mecanismos móviles
X
Temperaturas altas en almacenamientos de materiales
X
81
Se pueden presentar aumentos de temperatura por almacenamiento de producto por largos
Fuente de ignición
F
P
O
R
I
Observaciones periodos de tiempo
Fuente: las Autoras
Para esta área la probabilidad frecuente de activación de fuente de ignición es a causa de la presencia extensiones eléctricas.
6.3.4 Área 4 (A4). Tolvas 4 y 5 (sección extruder). Ilustración 21: Extruder
Fuente. Las Autoras
82
Tabla 19. Probabilidad de activación de las fuentes de ignición A4.
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
P
O
Trabajos de corte o Soldadura
Chispas Mecánicas
No está permitido y no se hace Existe motor eléctrico no certificado
X
No existe restricción para utilizar equipos de comunicación en el área Existen tomas de corriente en el área y no existe restricción para ubicación de extensiones eléctricas
X
X
X
Ejes en Movimiento (Mezcladores, sin fines , exclusas)
Presencia de tornillo sin fin
X
Cuerpos extraños metálicos
X
Golpe de herramientas metálicas entre sí
X
Por rozamiento o fricción del producto
Observaciones Se realizan trabajos de corte y soldadura con presencia de polvo.
X
Celulares
Tomas e interruptores eléctricos
I
X
Fallos en instalaciones eléctricas.
Descargas Electrostáticas
R
Fumar en el área Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
Equipos eléctricos
F
Pueden presentarse cuerpos extraños provenientes de la materia prima No existe restricción para uso de herramientas metálicas en este lugar Se generan durante la descarga de materia prima
X
Por operario cargado estáticamente
X
83
Auto Ignición
Superficies calientes
Fuente de ignición
F
P
O
Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras Superficie externa con alta temperatura
R
X
X
Temperaturas altas en almacenamientos de materiales
X
Fuente. Las Autoras
84
I
Observaciones Se puede presentar como resultado de daños en mecanismos móviles Tuberías de vapor en algunas partes sin aislamiento Se pueden presentar aumentos de temperatura por almacenamiento de producto por largos periodos de tiempo
6.3.5 Área 5 (A5). Área de influencia de la Chimenea de la Secadora Ilustración 22: Secador
Fuente. Las Autoras Tabla 20. Probabilidad de activación de las fuentes de ignición A5.
Equipos eléctricos
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
F
P
O
Trabajos de corte o Soldadura
I
X
Fumar en el área
X
Vehículos
X
Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
X
Celulares
R
Observaciones Se realizan trabajos de corte y soldadura con presencia de polvo. No está permitido y no se hace Existe tránsito de montacargas no restringido a través del transportador Existen motores eléctricos no certificados No existe restricción para utilizar equipos
X 85
Fuente de ignición
Tomas e interruptores eléctricos
F
P
O
X
Descargas Chispas Mecánicas Electrostáticas Superficies calientes
Observaciones
X
Golpe de herramientas metálicas entre sí
No existe restricción para uso de herramientas metálicas en este lugar Se produce en la salida de producto en la chimenea
X
Por rozamiento o fricción X del producto Por operario cargado estáticamente
X
Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
Superficie externa con alta temperatura
I
de comunicación en el área Existen tomas de corriente en el área y no existe restricción para ubicación de extensiones eléctricas
Fallos en instalaciones eléctricas.
Auto Ignición
R
X
Se puede presentar como resultado de daños en mecanismos móviles Tuberías de vapor en algunas partes sin aislamiento
X
Temperaturas altas en almacenamientos de materiales
X
86
Se pueden presentar aumentos de temperatura por almacenamiento de producto por largos periodos de tiempo
6.4 VALORACIÓN DEL RIESGO
Se calculó la probabilidad de presencia de riesgo de explosión producido por cada fuente de ignición encontrada en cada una de las ATEX, de acuerdo al cruce de variables de la probabilidad de presencia de atmósferas explosivas y de la probabilidad de presencia de fuentes de ignición efectivas, según lo descrito en la Tabla 21. Donde: (F) Frecuente: Ocurre continuamente (P) Probable: Ocurre varias veces en la vida del sistema (O) Ocasional: Ocurre alguna vez en la vida del sistema (R) Remota: Improbable, pero podría ocurrir en la vida del sistema (I) Improbable: Es muy improbable, por lo que puede que no se produzca nunca (-) No se encuentra presente la fuente de ignición en el área Tabla 21. Probabilidad de presencia de riesgo de explosión de cada fuente de ignición en las ATEX de la sección de molienda.
Chispa s Equipos eléctricos Mecáni cas
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
A1
A2
A3
A4
A5
Trabajos de corte o Soldadura
O
O
P
P
O
Fumar en el área
I
I
R
R
I
Vehículos
P
-
-
-
P
Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
P
P
-
F
P
Celulares
P
P
P
P
P
Tomas e interruptores eléctricos
P
P
F
F
P
Fallos en instalaciones eléctricas.
R
R
O
O
R
Ejes en Movimiento (Mezcladores, sin fines , exclusas)
R
R
-
P
-
87
A2
A3
A4
A5
-
O
-
-
-
Cuerpos extraños metálicos
O
O
P
P
-
Golpe de herramientas metálicas entre sí
O
O
P
P
O
Por rozamiento o fricción del producto
P
P
P
P
P
Transmisiones de correas, cintas transportadoras, elevadores de canjilones
O
O
-
-
-
Por operario cargado estáticamente
R
R
-
O
R
Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
O
O
P
P
O
Superficie externa con alta temperatura
-
-
-
F
P
Temperaturas altas en almacenamientos de materiales
-
-
O
O
O
Descargas Electrostáticas
Aspas de los molinos. (altas velocidades)
Superficies calientes
A1
Auto Ignición
Fuente de ignición
Fuente: Las Autoras
En todas las ATEX de la sección de molienda (A1, A2, A3, A4 Y A5) se movilizan trabajadores continuamente, por lo tanto, la severidad de una probable explosión se categoriza como “CATASTROFE”, a partir de la categorización de la Tabla 22. Teniendo evaluados la probabilidad de ocurrencia de explosión para cada fuente de ignición encontrada, y la severidad de los posibles daños, se estimó el riesgo de explosión a partir de la categorización de la Tabla 23.
88
Donde: A: Intolerable B: Importante C: Moderado D: Tolerable Tabla 22. Nivel de Riesgo en cada ATEX producido por las fuentes de ignición identificadas en cada una de ellas
Descargas Electrostática Chispas Mecánicas s
Equipos eléctricos
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
A1
A2
A3
A4
A5
Trabajos de corte o Soldadura
A
A
A
A
A
Fumar en el área
B
B
A
A
B
Vehículos
A
-
-
-
A
Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
A
A
-
A
A
Celulares
A
A
A
A
Tomas e interruptores eléctricos
A
A
A
A
A
Fallos en instalaciones eléctricas.
A
A
A
A
A
Ejes en Movimiento (Mezcladores, sin fines , exclusas)
A
A
-
A
-
Aspas de los molinos. (altas velocidades)
-
A
-
-
-
Cuerpos extraños metálicos
A
A
A
A
-
Golpe de herramientas metálicas entre sí
A
A
A
A
A
Por rozamiento o fricción del producto
A
A
A
A
A
Transmisiones de correas, cintas transportadoras, elevadores de
A
A
-
-
-
89
Fuente de ignici贸n
A1
A2
A3
A4
A5
Por operario cargado est谩ticamente
A
A
-
A
A
Superficies calientes
Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
A
A
A
A
A
Superficie externa con alta temperatura
-
-
-
A
A
Auto Ignici贸n
canjilones
Temperaturas altas en almacenamientos de materiales
-
-
A
A
A
Fuente: Las Autoras
90
7. PROPUESTA
La prevención de incendios y de explosiones consiste en todas aquellas actuaciones destinadas a evitar la formación de atmósferas explosivas o a eliminar las fuentes de ignición.
Ésta más que una técnica, es una actitud de la empresa. La prevención será más o menos eficiente, en función de la cultura de seguridad de la misma, ya que la prevención siempre es activa, es decir, requiere de un mantenimiento continuo y de una actitud proactiva por parte de los trabajadores, de ahí que empresas que han sido diseñadas correctamente pueden llegar a tener accidentes graves.
Es importante reflexionar sobre este hecho: "no se debe ni abusar, ni quedarse cortos en las medidas preventivas”16, es decir, el exceso de medidas puede llevar a que se dejen de aplicar, por ejemplo, mantenimientos preventivos con demasiada frecuencia, chequeos diarios en lugar de semanales, limpieza por turno en lugar de semanal, etc., ya que, quizás, se ha tomado una medida por un incidente puntual, que con el tiempo se olvida y hace que los operarios dejen de realizarlas. La prevención es cosa de todos.
Teniendo en cuenta las características del material particulado presente en la planta de concentrados para animales, la clasificación de las zonas con atmosferas explosivas y la identificación de fuentes de ignición y valoración de su activación, se elabora una propuesta para la mejora de la prevención y protección contra explosiones dentro de los procesos productivos de la planta de concentrados.
7.1 MEDIDAS DE PREVENCIÓN FUENTES DE IGNICIÓN
Una vez realizado el análisis respecto a las fuentes de ignición que se pueden generar y su probabilidad de activación se sugieren medidas de prevención con el objeto de que no pongan en peligro a las personas, ni a la continuidad del proceso industrial.
16
DE GEA RODRÍGUEZ, Xavier. Prevención y protección de explosiones de polvo en instalaciones industriales. FREMAP. Madrid – España: 2007.
91
Tabla 23. Medidas de prevención para las fuentes de ignición del área de molienda de la planta de concentrados.
Llamas Abiertas y Gases Calientes
Fuente de ignición
Medidas de Prevención Sugeridas
ATEX a intervenir
Para la realización de trabajos que generen chispas se debe asegurar la ausencia de material inflamable y combustible incluyendo polvos. Se recomienda la implementación de un esquema de permisos de trabajo Trabajos de corte que permita validar y autorizar la realización de trabajos de alto riesgo o Soldadura exclusivamente previa aplicación de los controles derivados de las respectivas evaluaciones de riesgo por parte de personal competente en SISO.
A1 A2 A3 A4 A5
Se debe reforzar la comunicación (inducción nuevos operarios, avisos, charlas, etc.) sobre la prohibición de fumar o producir llamas abiertas al interior de las instalaciones de producción.
A1 A2 A3 A4 A5
Fumar en el área
Vehículos
Se debe prohibir la circulación de vehículos de combustión interna (montacargas) a través de lugares en los que se generen nubes de polvo durante actividades de descargue o transporte de materia prima.
A1 A5
Equipos eléctricos
Se debe asegurar el entrenamiento del personal y la señalización respectiva. Equipos eléctricos en general (Motores con escobillas, lámparas, Pantallas)
Se recomienda iniciar un levantamiento detallado de los equipos eléctricos presentes en las áreas clasificadas y verificar que los equipos cuenten con la clasificación Ex respectiva o cuenten con la protección adecuada contra el polvo (Mayor o igual a IP65). En todos los ámbitos que pueda haber atmosferas explosivas deben elegirse aparatos y sistemas de seguridad correspondientes a las 92
A1 A2 A4 A5
Fuente de ignición
Medidas de Prevención Sugeridas
ATEX a intervenir
categorías determinadas en el Real Decreto 400/1996, que traspone la Directiva Comunitaria 94/9/CE: Grupo II: En la zona 20 (A3 y A4), los aparatos de la categoría 1. En la zona 21 (A1, A2, A5), los aparatos de las categorías 1 ó 2. En la zona 22, los aparatos de las categorías 1, 2 ó 3. En caso de no cumplir con estas características se debe iniciar un proceso de reubicación de equipos hacia zonas no clasificadas y de compra de nuevos equipos certificados. Se debe establecer y seguir un plan de mantenimiento preventivo con disciplina para garantizar el estado adecuado de los equipos en áreas clasificadas.
Celulares
Tomas e interruptores eléctricos
Se recomienda restringir el uso del celular al interior de las áreas de producción ya que su funcionamiento puede generar chipas. La restricción debe implementarse con capacitación a los operarios y avisos en las entradas a los lugares de producción. Esta medida tiene un impacto positivo adicional ya que la distracción que produce el uso del celular en un ambiente industrial es un reconocido factor de riesgo. En lo posible, los tomacorrientes deben ser reubicados en áreas no clasificadas. Los interruptores eléctricos presentes en las áreas deben remplazarse 93
A1 A2 A3 A4 A5
A1 A2 A3
Fuente de ignición
Medidas de Prevención Sugeridas por interruptores con la debida protección contra polvo de acuerdo a la clasificación de área, correspondientes a las categorías determinadas en el Real Decreto 400/1996, que traspone la Directiva Comunitaria 94/9/CE:
ATEX a intervenir A4 A5
Grupo II: En la zona 20 (A3 y A4), los aparatos de la categoría 1. En la zona 21 (A1, A2, A5), los aparatos de las categorías 1 ó 2. En la zona 22, los aparatos de las categorías 1, 2 ó 3.
Chispas Mecánicas
Fallos en instalaciones eléctricas.
Se recomienda la ejecución de un plan de mantenimiento con disciplina sobre las instalaciones eléctricas con el fin de mantener las condiciones estándar de operación segura.
Con especial interés se deben mantener las medidas de hermeticidad de tableros eléctricos y protección contra sobrecalentamiento eléctrico. Ejes en Se recomienda revisar el plan de mantenimiento de los tornillos sin fin Movimiento para asegurar que se tengan contempladas las actividades de (Mezcladores, sin mantenimiento el ajuste de ejes en movimiento con el fin de evitar el fines , exclusas) rozamiento metal-metal que pueda provocar chispas. Se recomienda revisar el plan de mantenimiento de los molinos de Aspas de los martillos con el fin de asegurar que incluya las respectivas inspecciones molinos. (altas de alineación, ajustes, balanceo y desgaste mecánico en los horizontes velocidades) de tiempo óptimos para asegurar su operación segura.
94
A1 A2 A3 A4 A5 A1 A2 A4
A2
Fuente de ignición
Medidas de Prevención Sugeridas
Descargas Electrostáticas
Se recomienda continuar con el control de cuerpos extraños metálicos a Cuerpos extraños través de filtros magnéticos, se debe sin embargo implementar una metálicos rutina para verificar la potencia magnética de los filtros que permita tener bajo control su eficacia. Se recomienda restringir el uso de herramientas metálicas para actividades operativas que se realicen en presencia de polvo. Se deben Golpe de eliminar en lo posible estas actividades o remplazar el material de las herramientas herramientas por materiales que no generen chispas. Las actividades metálicas entre sí que se deban realizar con herramientas metálicas solo deben ser utilizadas cuando no exista presencia de polvo. Se recomienda implementar un plan de seguimiento al aterramiento de las líneas de proceso. Cuando se aísla eléctricamente algún Por rozamiento o componente de la línea de producción la acumulación de cargas fricción del estáticas genera riesgo de generación de chispas. El proceso de producto aterramiento debe asegurar la equipotencialidad de la instalación y su mantenimiento a través del tiempo. Se recomienda revisar el plan de mantenimiento de los sistemas de Transmisiones de transporte de material (elevadores de cangilones y cintas correas, cintas transportadores) con el fin de asegurar que se incluyan las respectivas transportadoras, inspecciones de alineación, ajustes, balanceo y desgaste mecánico en elevadores de los horizontes de tiempo óptimos para asegurar su operación segura. canjilones De igual forma la selección de materiales no metálicos debe tener naturaleza antiestática. Por operario Se recomienda evaluar las actividades rutinarias e implementar cargado procedimientos operacionales estandarizados que minimicen la estáticamente acumulación de estática para los operarios. Debe considerarse el uso 95
ATEX a intervenir A1 A2 A3 A4 A1 A2 A3 A4 A5 A1 A2 A3 A4 A5
A1 A2
A1 A2 A4
Fuente de ignición
Medidas de Prevención Sugeridas
Auto Ignición
Superficies calientes
de calzado y vestuario antiestático para los operarios que estén expuestos constantemente a la acumulación de estática. Se deben revisar los planes de mantenimiento preventivo para asegurar se encuentra incluida la lubricación periódica e inspección de elementos rodantes. Se debe implementar plan de capacitación para el personal operativo y de mantenimiento con el fin de que conozca el impacto de sus labores en el control de riesgos en áreas clasificadas. Las tuberías de vapor del área de Extruder deben ser aisladas Superficie térmicamente (lana mineral) y mantenidas de forma tal que no generen externa con alta riesgo de ignición cuando entren en contacto con polvos de proceso. El temperatura aislamiento debe ser mantenido óptimas condiciones. Se debe continuar con plan de manejo de materiales que incluya Temperaturas monitoreo de temperaturas de post molienda y almacenamiento de altas en harinas. Se deben implementar estándares operaciones para manejar almacenamientos situaciones de sobrecalentamiento. Las mismas pueden incluir forzar el de materiales consumo inmediato de un material o su trasiego para reducir su temperatura. Incremento de Temperatura en cojinetes y chumaceras
Fuente: Las Autoras
96
ATEX a intervenir A5 A1 A2 A3 A4 A5 A4 A5
A3 A4 A5
7.2 MEDIDAS DE PREVENCIÓN FUENTES DE EMISIÓN DE POLVO
Dentro de las principales fuentes de emisión de polvo para el área de molienda de la planta de concentrados se tienen:
Las fugas en algunos equipos por mantenimientos deficientes Los métodos de limpieza empleados son métodos secos, como escoba, cepillos y aire comprimido El llenado y vaciado de producto en tolvas Los sistemas de transporte como elevadores de cangilones y La chimenea o exosto del secador de producto extruido
Por lo anterior se plantean las siguientes medidas para reducir la formación de nubes de polvo17:
Deben realizarse inspecciones y limpiezas de las áreas de trabajo. Hay que tener en cuenta que un espesor de1 mm está muy por encima del límite tolerable. Teóricamente una capa de polvo de 1 mm de espesor puede formar una nube de 5 m de altura con una concentración de polvo en el aire de 100000 mg/m3
Es fundamental la no utilización de aire a presión para limpiar, ya que provocaría el levantamiento de las capas de polvo acumulado generando nubes de polvo, la limpieza de las áreas de trabajo debe considerarse principalmente como una medida más para reducir los efectos de las explosiones (limpieza equivale a seguridad). Cada vez que se vacía un saco en un tolva se genera una nube de polvo fuera de la tolva, si la tolva dispone de una aspiración, el polvo queda retenido, no habría formación de nube de polvo en circunstancias normales debido al sistema de aspiración (si está bien diseñado).
No deben existir puntos abiertos de transferencia de polvo (sellamientos o compuertas de equipos en mal estado). Las superficies de los equipos deben estar visibles (el color y la estructura de todas las superficies deben estar reconocibles). 17
DE GEA RODRÍGUEZ, Xavier. Prevención y protección de explosiones de polvo en instalaciones industriales. FREMAP. Madrid – España: 2007
97
Cuando las superficies de los aparatos se encuentren cubiertas de una fina capa de polvo, debe ordenarse una limpieza.
Al andar, no hay que dejar huellas sobre el suelo, hay que limpiar inmediatamente todas las capas de polvo formadas como consecuencia de escapes provocados por disfunciones. Cuando se produzca un escape de polvo como consecuencia de algún incidente deben adoptar las medidas adicionales para eliminarlos depósitos de polvo lo antes posible.
Siendo la chimenea o exosto del secador de producto extruido uno de los principales generadores de polvo en el área seleccionada para este estudio y con el ánimo de controlar esta fuente de emisión se propone la implementación de un sistema de control de polvo que permita reducir los niveles de polución en el área de trabajo.
A continuación se desarrollará un proceso para seleccionar y configurar un sistema de control de polvo apropiado para la aplicación mencionada. El alcance de esta revisión consistirá en la selección del sistema y el cálculo de los parámetros de diseño básicos para el mismo. No es del alcance de este trabajo ofrecer planos constructivos ni de ingeniería detallada para la construcción e instalación del mismo. Estos pasos posteriores deberán ser parte del proyecto de implementación del sistema si la organización se decide por su implementación.
El punto de partida incluye la revisión de diferentes sistemas de control de polvo que pudieran utilizarse, entre estos se encuentran sistemas de tipo ciclón, depurador húmedo, filtro de tela y precipitadores electrostáticos de alto y bajo voltaje. La tabla 4-3 de la Guía para selección de captadores de polvo (Goberna, 1992) presenta un primer acercamiento a la elección del modelo de separación de polvo más apropiado. Esta tabla presenta una relación de aplicaciones para industrias específicas y una descripción cualitativa de la frecuencia de uso especifica. Se ha utilizado la sección “Elevadores de grano, molinos de harina y pienso” de la industria de balanceados para animales como la referencia de aplicación más cercana. Para el polvo de harina la tabla muestra los siguientes valores.
98
Tabla 24. Modelos de captadores de polvos
Aplicación
Concen tración
Tamaño Partícula
Polvo de harina.
Media
Medio
Ciclón
Depurador Húmedo
Filtro de tela
P Electrostático Bajo Volt
R
F
N
F
P Electrostático Alto Volt
N
Fuente: Guía para selección de captadores de polvo (Goberna, 1992)
Donde: F: Frecuente R: Raro N: No se utiliza
Los ciclones y filtros de telas aparecen como los utilizados de forma frecuente para el tipo de aplicación mencionada. Se ha seleccionado el ciclón como el sistema de control de polvo idóneo en vez de un sistema con filtro de mangas por las siguientes razones:
Los ciclones suponen una menor perdida energética al solo hacer decrecer la presión del flujo de aire, comparados con los filtros de tela. Factor este muy importante sobre todo si se tiene en cuenta que no se requiere una eficacia de retención muy alta ya que el objetivo no es eliminar por completo la emisión de polvo, basta en este caso una reducción significativa.
Los ciclones requieren mínimo mantenimiento frente a los filtros de tela, también provocan una menor caída de presión en el caudal de aire comparada con la cantidad de partículas removidas, esto implica de por si un ahorro energético si las condiciones de operación no son tan restrictivas como para requerir el uso de filtros de tela.
El montaje propuesto es el siguiente:
99
Ilustración 23: Propuesta de sistema de control del polvo para chimenea del secador de la planta de concentrados
Chimenea
Ciclón
Ventilador Centrífugo
Secador
Fuente: Las Autoras
El ciclón se ubicará a la salida de la chimenea actual, la salida del ciclón debe prolongarse para establecer una nueva sección de chimenea. No se considera la utilización de un ventilador centrífugo adicional, ya que el ventilador centrífugo principal trabaja al 70% de su capacidad aproximadamente. Con la utilización de un variador de frecuencia es posible suministrar el flujo de aire adicional para que el caudal de aire se mantenga según los requerimientos del proceso aún con la perdida de presión que supone la instalación del ciclón.
Con base en la figura 4-16 (Goberna, 1992) se establece una concentración de 35.000-1.765.000 miligramos por metro cúbico y 3 a 25 micrones para aplicaciones de secado similares a la del proceso analizado. Para el cálculo específico de la aplicación y las condiciones del proceso estudiado se toma una concentración de 350.000 miligramos por metro cúbico y un tamaño de partícula medio de 15 micrones.
Realizando la respectiva correlación en la tabla se confirma la elección de un ciclón de alta eficiencia dando más de una 90% de eficiencia en la remoción de impurezas.
100
Ilustración 24: Rango de tamaños de partículas, concentración y rendimiento de los colectores
Fuente: Guía para selección de captadores de polvo (Goberna, 1992) El dimensionamiento de los ciclones de alta eficiencia obedece a una relación de longitudes como se aprecia en la siguiente tabla. Estas relaciones permiten la construcción de ciclones con probada eficiencia y funcionalidad
101
Tabla 25. Características de los ciclones de alta eficiencia
Fuente: Echeverri Londoño, Carlos Alberto. Diseño óptimo de ciclones. Revista Ingenierías Universidad de Medellín [en línea] 2006, 5 (julio-diciembre)
102
Ilustración 25: Dimensiones del ciclón
Fuente: Echeverri Londoño, Carlos Alberto. Diseño óptimo de ciclones. Revista Ingenierías Universidad de Medellín [en línea] 2006, 5 (julio-diciembre) La Ilustración 25 identifica las principales dimensiones del ciclón de entrada tangencial. El diámetro del ciclón identifica la dimensión básica de diseño, todas las demás dimensiones simplemente son una proporción del diámetro del ciclón.
En toda acción preventiva, la primera actuación es siempre evitar los riesgos impidiendo la formación de la atmósfera explosiva al actuar sobre la fuente, es decir, impidiendo la liberación o difusión de cualquier sustancia inflamable en el ambiente de trabajo o evitando su mezcla con el aire en concentraciones peligrosas. La imposibilidad de que una mezcla inflamable entre en contacto con una fuente de ignición, que le suministre la energía de activación necesaria para iniciar la reacción, es también un método de control de riesgos siempre y cuando exista un control sobre la atmósfera explosiva que se haya formado. Por tanto, es imprescindible el uso de equipos e instalaciones adecuados, para que éstos no sean fuente de ignición.
Se debe partir de la base de que no se debe permitir la existencia permanente de una atmósfera explosiva. Por tanto, se deben contemplar las medidas necesarias, como sistemas de detección continua y medidas de control, para que la duración y el volumen del escape siempre sean mínimos. 103
7.2.1. Presupuesto Sistema de Control de Polvos
En la Tabla 26 se señala el valor presupuestado para la instalación del sistema de control de polvos propuesto. En el Anexo D se adjunta la cotización correspondiente. Tabla 26. Presupuesto Sistema de Control de Polvos COSTO
CONCEPTO
1 ciclón alta eficiencia acero inox 50"
$
15.000.000
8 metros dicterio acero carbón 24"
$
4.000.000
Instalación mecánica
$
3.500.000
Instalación eléctrica (Exclusa de Ciclón)
$
2.000.000
Otros (supervisión, planos documentación)
$
2.000.000
Total
$
26.500.000
Fuente: Las Autoras
104
CONCLUSIONES
Los productos procesados en la planta de concentrados generan polvo con características combustibles que pueden ser explosivos y a pesar de que tiende a sedimentarse, no por ello deja de ser peligroso, ya que cualquier causa puede ponerlo en suspensión.
las principales fuentes de emisión de polvo pata el área de molienda de la planta de concentrados corresponden a actividades de limpieza, llenado y vaciado de producto en los silos y sistemas de transporte como elevadores de cangilones.
Los métodos de limpieza empleados son métodos secos, como escoba, cepillos y aire comprimido, lo que favorece la formación de la nube de polvo.
En el área de molienda no existen métodos de protección como colectores de polvo, respiraderos o sistemas de ventilación.
Las medidas para el control de las fuentes de ignición son deficientes, no existen métodos de señalización ni de detección.
La chimenea o exosto del secador de producto extruido es uno de los principales generadores de polvo en el área seleccionada para este estudio.
De acuerdo a las propiedades de explosividad de diferentes tipos de polvos encontrados en la planta de concentrados, se puede determinar que tienen un riego de explosión calificado entre fuerte y severo.
Los emplazamientos A1 (Transportador 1 y Elevador 1), A2 (Molino 1, Molino 2, Quebrantadora, Transportadores 2 y 3 y Elevador 2 y 3) y A5 (Chimenea de la Secadora) se clasificaron como Zona 21; significando esto que una atmósfera explosiva en forma de una nube de polvo es susceptible de formarse ocasionalmente en funcionamiento normal.
105
Los emplazamientos A3 (Tolvas 1, 2 y 3) y A4 (Tolvas 4 y 5) se clasificaron como Zona 20, lo que representa que una atmósfera explosiva en forma de una nube de polvo combustible en el aire está presente continuamente, durante largos periodos o frecuentemente.
Una vez identificadas las fuentes de ignición para cada uno de los emplazamientos se estableció que la probabilidad de activación era de carácter "frecuente" para todos los emplazamientos a causa del tránsito no restringido del montacargas, la presencia de motores no certificados, la Existencia de tomas de corriente en el área sin restricción para ubicación de extensiones eléctricas, presencia de una superficie externa con alta temperatura y por rozamiento o fricción del producto.
Al realizar la valoración del riesgo, se determinó que en todas las ATEX de la sección de molienda (A1, A2, A3, A4 Y A5) la severidad de una probable explosión se categoriza como “CATASTROFE" debido a que se movilizan trabajadores continuamente.
Nivel de Riesgo en cada ATEX producido por las fuentes de ignición identificadas se determinó como intolerable.
106
RECOMENDACIONES
Aplicar la propuesta mostrada en el presente trabajo a las demás áreas de la planta, posterior a la realización del proceso de Identificación y clasificación de áreas e identificación de fuentes de ignición, con el fin de reducir el riesgo de explosión por la presencia de material particulado en el ambiente.
Implementar permisos de trabajo para la realización de labores como, uso de aire comprimido, trabajos en caliente (Corte y soldadura), trabajos en altura y trabajo en espacios confinados, primordialmente si estos se van a realizar en una zona clasificada como ATEX.
Diseñar e implementar programas de orden y aseo que permitan que las superficies y el área en general permanezcan limpias y sin acumulación de polvo.
Diseñar e implementar programas de mantenimiento y revisiones periódicas de todos los equipos.
Capacitar a todo el personal, de tal modo que se cree conciencia de la existencia del riesgo y de la importancia del cumplimiento de las medidas preventivas establecidas.
Elaborar y mantener actualizado un Documento de Protección Contra Explosiones, conforme lo recomienda el real Decreto 681 de 2003, el cual haría parte de Sistema de Gestión de la Seguridad y Salud en el Trabajo de la empresa.
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BIBLIOGRAFIA
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ECHEVERRI Londoño, Carlos Alberto. Diseño óptimo de ciclones. Revista Ingenierías Universidad de Medellín [en línea] 2006, 5 (julio-diciembre) GOBERNA. Guía para selección de captadores de polvo. 1992.
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ANEXOS Anexo A. Formato Clasificación de Emplazamientos Peligrosos para Polvos EQUIPO CLASIFICACIÓN DE EMPLAZAMIENTOS PELIGROSOS PARA POLVOS Fuente de escape No.
Descripción
Localización
Emplazamiento peligroso Grado de escape
Aspiración / ventilación
Tipo de zona
Extensión de la zona
Observación
PLANO
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18
CONFEFDERACIÓN DE EMPRESARIOS DE NAVARRA, Guía para la elaboración de documentos de protección contra
explosiones. NAVARRA.2006.
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Anexo B. Formato Identificación de Fuentes de Ignición
IDENTIFICACIÓN DE FUENTES DE IGNICIÓN F
P
O
Observaciones
R
Auto ignición
Superficies calientes
descargas electrostáticas
Chispas mecánicas
Equipos eléctricos
Llamas abiertas
Fuente de ignición
Frecuente (F) - Probable(P) - Ocasional (O) Remota (R) - Improbable (I)
19
19
CONFEFDERACIÓN DE EMPRESARIOS DE NAVARRA, Guía para la elaboración de documentos de protección contra explosiones. NAVARRA.2006.
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Anexo C. Entrevista para Identificación de Áreas de Riesgo ENTREVISTA PARA IDENTIFICACIÓN DE AREAS DE RIESGO AREAS DE RIESGO Si No Orden y Limpieza Si No ¿Existe particulado sólido en su área de trabajo proveniente de procesos, o materia prima? ¿Qué tipo de polvo? Madera Resina o plástico Orgánico (alimento) Derivados de carbón Materiales químicos ¿Hay polvo acumulado en áreas de trabajo? como: Conductos/ tuberías Sistemas de ventilación Campanas de extracción Vigas Superficies de trabajos Techos falsos Equipos o maquinarias Otros Si hay acumulación, ¿el espesor es más de 1/16”? ¿Más de 1/8”? ¿La acumulación o nube de polvo interfiere con la visibilidad en el área? ¿Existen filtraciones o fugas en los sistemas que contienen o transportan polvo? Los métodos de limpieza, ¿son métodos secos (escoba, cepillos, aire comprimido) que pueden dispersar polvo en el área? Medidas de control de ignición ¿Conoce usted si su área de trabajo tiene alguna clasificación eléctrica? ¿Existe un programa de control de electricidad estática? ¿La maquinaria que genera polvo está conectada y puesta a tierra para minimizar la acumulación de carga de electricidad estática? ¿Están los equipos de manejo y transporte de polvo conectados a tierra y enlazados (grounding/ bonding)? 112
AREAS DE RIESGO Si ¿Los dispositivos/equipos de limpieza eléctricos, están Si aprobados para la clasificación de riesgo para lugares Clase II? ¿Se utilizan montacargas o carretillas industriales que están aprobados para uso en lugares Clase II donde hay presencia de polvo combustible? ¿Los equipos eléctricos cumplen con los requisitos del NFPA 70 y el NEC para lugares Clase II? ¿Existe un programa de permiso de trabajo en caliente en lugares donde hay presencia de polvos combustibles? ¿Las áreas donde está prohibido fumar están señalizadas con letreros que indican “No fumar”? ¿Los equipos que producen calor o flamas en las áreas de trabajo, (Ej. calderas, hornos, secadores), contienen dispositivos de seguridad para controlar estas fuentes de ignición? ¿Existen métodos de detección y/o extinción para incendios que se puedan generar mediante; chispas, temperatura, o flamas? ¿Existen métodos para la detección de Humo/ Particulado? De existir dispositivos para retirar materiales extraños, tales como magnetos, ¿están protegidos de causar la ignición de los polvos combustibles? ¿Los materiales con los que se construyeron los equipos de recolección de polvo y el lugar donde se almacena el polvo, son resistentes al fuego? ¿La construcción de estas áreas, equipos, limita la propagación del daño en caso de fuego/ explosión? ¿Existen controles para disminuir la cantidad de oxígeno en los lugares donde se almacena el polvo? ¿Existen medidas para evitar la deflagración tales como sistemas de ventilación, contención de presión y /o supresión? Medidas de control de auto ignición/ temperatura ¿Hay métodos para controlar la temperatura en los lugares donde se genera el polvo combustible? ¿Hay métodos para controlar la temperatura de los lugares donde se acumula el polvo combustible? ¿Hay controles de humedad para el polvo combustible? Medidas de protección ¿Están los colectores de polvo están ubicados fuera de los 113
No No
AREAS DE RIESGO edificios? ¿La construcción de los colectores de polvo o de lugares de almacenamiento del polvo combustibles es a prueba de explosiones? ¿El respiradero/rejilla/conducto de escape de explosión está dirigido hacia un lugar seguro lejos de los empleados? ¿Los colectores de polvo están diseñados para que la explosión se libere hacia lugares que no afecte otras áreas de trabajo? ¿Existen dispositivos de aislamiento para evitar la propagación de la deflagración entre los equipos conectados mediante sistema de conductos? ¿Los equipos de ventilación conectados mediante sistema de conductos, están diseñados para evitar que una explosión se propague a otras áreas? ¿Los sistemas de colectores de polvo cuentan con sistemas de detección de chispas y sistemas de supresión de explosiones / deflagraciones? ¿El polvo combustible se diluye con polvo no combustible, para disminuir su inflamabilidad? Seguridad de los empleados ¿Se investigan los accidentes? ¿Se documentan e investigan las pequeñas explosiones/ fuegos? ¿Las personas en el área de riesgo de explosión por polvo combustible están autorizadas a estar allí? ¿Existe un plan de acción en caso de emergencias? ¿Se mantienen adecuadamente las rutas de salida de emergencia? ¿Los empleados están adiestrados en el plan de emergencia? ¿Existe un programa de Comunicación de peligros en la facilidad? ¿Los empleados están adiestrados en el programa de comunicación de riesgos (incluidos los riesgos de polvo combustible). ¿Los empleados son adiestrados antes de comenzar a trabajar en las áreas donde hay peligro de explosión de polvos combustibles? ¿Los empleados, son adiestrados cuando son reasignados de otra área, si hay cambios a los procesos o cambios al programa de Comunicación de Peligros? 114
Si
Si
No
No
AREAS DE RIESGO ¿El programa Comunicación de Peligros, incluye las Hojas de Datos de Seguridad del Material (MSDS) acerca de los polvos combustibles? ¿Están disponibles a los empleados las Hojas de datos de seguridad de los materiales que podrían clasificarse como polvo combustible bajo condiciones normales de operación? ¿El personal, utiliza todo el equipo de protección necesario para la tarea incluyendo ropa retardarte a fuego?
Si
No
20
20
HARDWOOD Susan. Riesgos Asociados al Manejo de Polvos Combustibles en la Industria General. Universidad de Puerto Rico.
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Anexo D. Cotizaci贸n equipos y materiales de sistema de control de polvos
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