Gases y vapores inflamables</b>

Al hablar de gases inflamables no nos referiremos únicamente al gas canalizado de uso doméstico sino también a todo gas o vapor que mezclado con el aire en determinadas concentraciones es capaz de producir una explosión en presencia de una fuente de energía determinada.

1.1 Nociones de explosividad.

La combustión es una reacción exotérmica en la que intervienen tres elementos conocidos como el clásico triángulo del fuego (Figura 1): combustible (sólido, líquido o gaseoso), comburente (oxígeno del aire) y fuente de energía que inicie la reacción (una llama, chispa con suficiente energía o simplemente calor).

Para que se inicie la combustión deben coexistir los tres elementos citados ya que de no ser así no es posible que se produzca (excepto algunos productos como por ejemplo el óxido de etileno que no precisa un aporte de oxígeno ya que reacciona con el propio oxígeno contenido en su molécula).

En la combustión de sólidos se producen reacciones intermedias de descomposición térmica en las que se desprenden compuestos gaseosos que son los que reaccionan con el oxígeno. En la combustión de líquidos se forman previamente vapores que son los que en contacto con el oxígeno y la llama o temperatura suficiente para provocar la ignición, se inflaman desprendiendo luz y calor. Una parte de este calor se emplea para aumentar la temperatura del sólido o líquido y de las sustancias inertes o incombustibles de forma que desprenda los gases o vapores que alimenten la combustión cuya continuidad depende de que exista energía sobrante para ser aprovechada en la industria.

Todo gas o vapor inflamable tiene unas características propias. Para el estudio de la prevención de riesgos, podemos destacar como más importantes los límites de inflamabilidad, la densidad del gas respecto al aire, la temperatura de auto inflamación y el punto de destello.

Si en una campana de volumen conocido, conteniendo aire en condiciones de presión y temperatura normales y en la que hemos colocado previamente un generador de chispas, introducimos progresivamente un caudal controlado de gas inflamable y lo mezclamos de forma homogénea con un ventilador, llegará un momento en que se producirá la explosión de la mezcla gaseosa. A esto se le llama Límite Inferior de Explosividad (L.I.E.).

Interrumpiendo la generación de chispas, si continuamos introduciendo el gas y mezclándolo bien, llegará un momento en que si activásemos la fuente de ignición, no se produciría la inflamación de la mezcla gaseosa por la deficiencia de oxígeno o exceso de gas. Esta concentración de gas en aire se denomina Límite Superior de Explosividad (L.S.E.). La mezcla gaseosa será inflamable en la zona comprendida entre el L.I.E. y el L.S.E. (figura 2).

En explosimetría se utiliza normalmente el Límite Inferior de Explosividad, graduándose los explosímetros en escalas de 0 - 100 % del L.I.E. (en ocasiones se regulan también en porcentaje en volumen).

En la tabla del apéndice 1 se detallan las características de explosividad de los principales gases y vapores inflamables junto con sus temperaturas de auto inflamación, punto de destello, densidad y toxicidad.

1.2 Clasificación de zonas.

La clasificación de una zona la realizan conjuntamente los departamentos de Ingeniería, Proceso, Seguridad y los restantes departamentos responsables del diseño y operación de la planta. Representantes de todos los departamentos interesados, incluyendo el ingeniero del departamento eléctrico, deben determinar la clasificación de la zona y anotar sus acuerdos.

La clasificación de la zona depende del proceso productivo, las sustancias que intervienen, volumen y cantidad de producto en el proceso y/o almacenado, posibilidades de escapes o derramamiento del producto, ventilación, existencia de fosos, topografía, vientos dominantes, posibles puntos de ignición (hornos, intercambiadores de calor), etc., son factores que influyen en la clasificación de la zona.

Al seleccionar el grupo de técnicos responsable de la clasificación de las zonas, se debe tener en cuenta que sea representativo de todos los procesos y sectores de la planta. Deberá tenerse en cuenta cualquier cambio temporal o definitivo que puedan producirse en el proceso o almacenamiento de productos inflamables, particularmente cuando esto suponga un aumento en el grado de clasificación de la zona.

La determinación de la clasificación de una zona durante las etapas del diseño y construcción está basada en como se espera que funcione el equipo e instalaciones. Esta clasificación deberá revisarse de acuerdo con la experiencia adquirida después de la puesta en marcha y posterior funcionamiento y, en cualquier caso, pocos meses después de la puesta en marcha, particularmente si es evidente que el proceso o los equipos funcionan de forma diferente a como se esperaba en el diseño.

Deberá revisarse la clasificación antes de proceder a cualquier modificación de la planta, teniendo en cuenta el nuevo funcionamiento del proceso o la disposición o tipo de sustancias inflamables, para asegurar que estas modificaciones no aumentan el grado de peligrosidad o clasificación inicial de la zona. Si el grado de peligrosidad se cambia de forma significativa, deberán reclasificarse las zonas afectadas.

Anualmente deberá hacerse una revisión similar para comprobar que no se ha modificado la clasificación de la planta debido a pequeñas modificaciones o deterioro de las instalaciones.

Temporalmente, durante paradas de planta u otras condiciones especiales en las que no exista riesgo de atmósferas inflamables y pueda ser garantizado por la autoridad responsable (debiendo hacer un certificado en este caso), se podrán utilizar equipos eléctricos, compresores, excavadoras, etc. que no tengan certificación para uso en zona clasificada. Estos equipos y todas las conexiones temporales deberán salir de la zona antes de que expire el plazo de validez del certificado y deberán tomarse precauciones para evitar utilizar inadvertidamente cualesquiera de estos equipos una vez expirado el plazo del certificado.

Igualmente puede existir de forma temporal un aumento en el riesgo o clasificación de una zona determinada, ya sea por que, 1º: aumente el riesgo de atmósfera inflamable ó 2º: porque deban realizarse trabajos con equipos que produzcan chispas. En el primer caso deberá procederse a una ventilación forzada de la zona o dilución de los gases con cortinas de agua o vapor, o en caso extremo, desconectando los equipos eléctricos y eliminando fuentes de ignición. En el segundo caso se tomarán las medidas necesarias para incrementar la seguridad por encima de la que correspondería a una zona de clasificación equivalente a la que temporalmente corresponda en función de los elementos y equipos que intervengan en estos trabajos. Por ejemplo si se deben realizar trabajos de soldadura en una zona de tanques, se rodeará la zona de trabajo y los puntos mismos en que se realicen con equipos transportables de detección de gases y se tendrán dispuestas mangueras o suficiente cantidad de agua para enfriar las soldaduras en caso de que los detectores alerten la presencia de gases inflamables.

Nota: Los responsables de la clasificación de las zonas deberán asegurarse que la localización de fuentes de ignición (por ejemplo hornos, antorchas, superficies de alta temperatura) así como las zonas en las que puedan existir esporádicamente fuentes de ignición (por ejemplo vehículos), no producirán variaciones en el grado de clasificación aprobado. En caso de conflicto se deberá resolver consultando con los responsables del diseño y seguridad de la planta.

Para la clasificación de zonas deberán tenerse en cuenta además las siguientes normas:

· Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (Decreto 2413 BOE nº 242 de 9 de Octubre de 1973). Instrucción MI/BT026.

· Reglamento de Instalaciones Eléctricas en Minas (Decreto 416 de 6 de Febrero de 1.964), Título II.

· Reglamento de Seguridad en Refinerías de Petróleo y Parques de Almacenamiento (Decreto 3143 BOE nº 240 de 3 de Diciembre de 1975).

· Norma UNE 20.322-86. Clasificación de los emplazamientos con riesgo de explosión debido a la presencia de gases, vapores y nieblas inflamables.

El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión clasifica los emplazamientos en “Clases”, según las materias presentes y en “Divisiones” según el grado de peligrosidad.

Se considera Clase I cuando los productos presentes en la atmósfera son gases o vapores inflamables. Asimismo se consideran clase I cuando existan productos líquidos que puedan desprender vapores inflamables (ver tabla en apéndice 1).

Industrias petroquímicas
Fábricas o almacenamientos de gases inflamables
Refinerías de petróleo
Plantas de extracción y refino de aceites que utilizan hexano e hidrógeno
Fábricas de aerosoles
Fábricas y almacenes de alcoholes o disolventes
Fábricas de perfumería y cosméticos
Túneles de secado
Cabinas de pinturas
Estaciones de suministro de carburantes
Salas de compresores en almacenes frigoríficos
... etc.

Se consideran de Clase II los locales con presencia de polvos combustibles o inflamables (se excluyen los explosivos propiamente dichos) tales como:

Corresponden a esta clase de riesgo las zonas con sustancias tales como fibras combustibles en fábricas de rayón, desmotadoras de algodón, carpinterías, talleres de confección, etc.

En estos casos se considera que la presencia de estos productos no es suficiente como para producir una explosión. Cuando le manipulación de estas fibras origine polvo se considerará clase II.

Internacionalmente se ha acordado utilizar el término “zona” para designar áreas o espacios con riesgo de presencia continua, intermitente o esporádica de gases o vapores inflamables (en Inglaterra y U.S.A. se ha venido utilizando el término “división”), clasificándose en función del tiempo de permanencia de los gases en dicha zona de la forma descrita en la tabla 1:

A efectos de clasificación de zonas se consideran según la frecuencia y la duración de la presencia de una atmósfera explosiva.

Los valores de probabilidad de presencia acumulada de mezcla inflamable se detallan en el siguiente cuadro:

Zona	Probabilidad	Duración año
Zona 0	P > 10^-2	+ 100 horas
Zona 1	10^-2 > P > 10^-4	1 a 100 horas
Zona 2	10^-4> P > 10^-6	- de 1 hora
Zona segura	10^-6 > P	Menos de 1 hora en 100 años

Los gases inflamables están clasificados en grupos de explosión en función de las principales normas. Los más representativos son:

En la tabla anterior se han descrito los gases más representativos agrupados según el Intersticio Experimental Máximo de Seguridad (IEMS) de una mezcla explosiva obtenido experimentalmente sin que se transmita al exterior la explosión desde el interior de una envolvente antideflagrante.

1.4 Clasificación de las envolventes de protección de los equipos detectores de gas y en general de todo equipo eléctrico para ser utilizado en Zonas 0, 1 y 2.

1.4.1 Protección antideflagrante “d”

Se define como protección antideflagrante a la envolvente de un equipo eléctrico capaz de soportar la explosión interna de una mezcla gaseosa inflamable que haya penetrado en su interior, sin que sufra daño su estructura ni transmita al exterior la energía suficiente para inflamar el gas explosivo exterior formado por cualquiera de los gases para los que está prevista, ya sea por los gases quemados que puedan salir por las juntas como por el aumento de temperatura resultante de esta explosión interna.

· Junta antideflagrante: Es el espacio hacia el exterior de la envolvente que recorren los gases procedentes de la explosión interna.

· Longitud de la junta antideflagrante: Es la distancia más corta de este recorrido.

· Intersticio de una junta antideflagrante: Es la separación entre las superficies de la junta.

· Intersticio Experimental Máximo de Seguridad (IEMS) de una mezcla explosiva es el mayor intersticio de una junta de 25 mm. de longitud que impide cualquier transmisión de una explosión en el transcurso de 10 ensayos efectuados según IEC 79- 1A.

UNE 20.320 (1980).
CEI 79-1 (1971) + CEI 79-1A (1979)
EN 50.018 (1977) + E1 (1979) + E2 (1982) + E3 (1985).

Los gases o vapores inflamables y los instrumentos que han de trabajar en ambientes con estos gases, se clasifican según su intersticio de la forma siguiente:

Tabla 3

Grupo I	IEMS superior a 1,14 mm. (metano)
Grupo IIA	IEMS superior a 0,9 mm. e inferior a 1,14 mm.
Grupo IIB	IEMS superior a 0,5 mm. e inferior a 0,9 mm.
Grupo IIC	IEMS igual o inferior a 0,5 mm. (hidrógeno)

Los instrumentos y equipos para ambiente explosivo se clasifican además según la temperatura máxima que puede tener en un momento dado la superficie total o parcial de la envolvente que como máximo será inferior a la temperatura de auto ignición del gas considerado.

Tabla 4

Clase de temperatura del equipo eléctrico	Temperatura superficial del equipo eléctrico	Temperatura de ignición del gas o vapor inflamable
T1	<450 ºC	>450 ºC
T2	<300 ºC	>300 ºC
T3	<200 ºC	>200 ºC
T4	<135 ºC	>135 ºC
T5	<100 ºC	>100 ºC
T6	< 85 ºC	> 85 ºC

Los equipos con certificación para clase de temperaturas T6 y grupos de gases IIC, son aptos para trabajar prácticamente con todos los gases.

1.4.2 Protección de “seguridad aumentada”

En este tipo de protección se toman las precauciones necesarias para evitar, con un coeficiente de seguridad elevado, que se produzcan chispas o calentamiento anormal elevado en aparatos que normalmente no las producen. Estas precauciones son entre otras:

· Bornas de conexión dimensionadas ampliamente y protegidas en superficie. Deben tener el sistema de apriete por compresión, de forma que el conductor no pueda cizallarse ni aflojarse en la conexión.

Existe otro tipo de protección llamado combinado “d e”. Este sistema combina la envolvente de seguridad aumentada en cuyo interior alberga pequeñas cámaras antideflagrantes con contactos eléctricos (pulsadores, relés...) en donde se producen chispas o arcos eléctricos. Por ser el volumen interno de estas cámaras muy reducido, el poder explosivo es también pequeño, por lo que normalmente estas pequeñas envolventes antideflagrantes se pueden construir de plástico.

Es el tipo de protección de los circuitos eléctricos en los que en caso de producirse una chispa, la energía que produce no es suficiente para inflamar la mezcla de gas para el que está certificado.

Esta protección se utiliza en equipos con un bajo consumo de energía, quedando ésta limitada mediante barreras de diodos zener.

UNE: propuesta 20.317 (1978)
CEI 79-3 (1972) (ruptor de seguridad intrínseca)
CEI 79-11 (1983) (circuitos de seguridad intrínseca)
EN 50.020 (1977) + E1 (1979) + E2 (1983) (circuitos de seguridad intrínseca)
EN 50.039 (1985) (sistema de seguridad intrínseca).

1.4.4 Protección por sobrepresión interna “p”

Esta protección se utiliza en equipos que por su elevado volumen interno no es posible aplicar ninguno de los métodos de protección citados anteriormente. La protección se realiza aumentando la presión interna de la caja, cuadro o incluso sala de control mediante gas inerte o aire limpio de forma que tenga una sobrepresión de como mínimo 50 Pa (0,5 mbar).

1.4.5 Protección por encapsulado “m”

Es el método de protección mediante resina termoendurecible cuyo grosor es suficientemente resistente y aisle del entorno ambiente las partes en que pueden originarse chispas de tal forma que no existe posibilidad de comunicación entre ambos ni que transmita temperatura suficiente para inflamar la atmósfera externa.

Existen otros métodos de protección aprobados pero que por no utilizarse comercialmente en los equipos y sistemas de detección de gases no están aquí detallados.

Los equipos e instrumentos aprobados para utilización en atmósfera inflamable, deben estar marcados de acuerdo con las normas correspondientes, debiendo indicar claramente la marca distintiva comunitaria, el símbolo Ex (según UNE ó CEI) ó EEx (según UNE ó EN) que indica estar construido para uso en atmósfera inflamable, seguido del símbolo del tipo de protección utilizado (d), a continuación el símbolo del grupo de gases en que debe trabajar (IIC) y la clase de temperatura (T6): EEx d IIC T6.

Atmósfera explosiva	Permanente	Intermitente	Esporádica	Inexistente
CEI	Zona 0	Zona 1	Zona 2	Zona segura
U.K.	División 0	División 1	División 2
Francia	División 1		División 2
USA	División 1		División 2

CEE CENELEC EN 50014		CEI 79-1 - BS 4683		USA NEC National Electric Code
Productos	Grupo	Productos	Grupo	Productos	Clase	División	Grupo
Metano (Grisú)	I	Metano (Grisú)	I	Polvos combustibles	II	1-2	E F G
Acetato de amilo Acetato de etilo Acetato de metilo Acetato de n butilo Acetato de n propilo Acetona Amoníaco Benceno Butano Butanol Ciclohexano Decano Etil Metil cetona Heptano Hexano Iso-octano Metano industrial Metanol Monóxido de carbono Nitrito de etilo Pentano Propano Xileno	IIA	Acetato de amilo Acetato de etilo Acetato de metilo Acetato de n butilo Acetato de n propilo Acetona Alcohol amílico Alcohol butílico Alcohol etílico Amoníaco Benceno Butano Ciclohexano Decano Etil metil cetona Gas de alto horno Heptano Hexano Iso-butanol Iso-octano Metano industrial Metanol Monóxido de carbono Nitrito de etilo Pentano Propano Xileno	IIA	Acetato de butilo Acetato de etilo Acetato de iso butilo Acetato de vinilo Acetona Acrilonitrilo Alcohol amílico Alcohol butílico Alcohol etílico Alcohol iso amílico Alcohol iso propílico Amoníaco Benceno Butano Cloruro de etileno Cloruro de vinilo Estireno Etano Gasolina Heptano Hexano Isopreno Metano Metanol Metil iso butil cetona Nafta de petróleo Octanos Pentanos Propano Propileno Tolueno Xileno	I	1 - 2	D
Butadieno 1,3 Eter dietílico Gas de horno de cok Etileno Oxido de etileno	IIB	Butadieno 1,3 Eter dietílico Gas ciudad Gas de horno de cok Etileno Oxido de etileno	IIB		I	1 - 2	D
Hidrógeno	IIC+H2	Hidrógeno Bi sulfuro de carbono Acetileno Nitrato de etilo	IIC	Aldehído acético Ciclo propano Éter dietílico Etileno Hidracina dimetílica	I	1 - 2	C
Bi sulfuro de carbono	IIC + CS₂			Hidrógeno Butadieno Oxido de etileno Oxido de propileno	I	1 - 2	B
Acetileno	IIC + C₂H₂			Hidrógeno Butadieno Oxido de etileno Oxido de propileno	I	1 - 2	B
Nitrato de etilo	IIC + ONO₂			Acetileno	I	1 - 2	A