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Control efectivo de la electricidad esttica en zonas de riesgo

Ing. Ronal Ayquipa Flores La electricidad esttica, o la acumulacin de carga electrosttica, se encuentran alrededor nuestro. En la vida diaria, una chispa de esttica se considera como una molestia. En una atmsfera inflamable, puede causar una catstrofe. Muchos incendios en fbricas y lesiones en las personas tienen su origen en una chispa de esttica que prende un vapor, gas o atmsfera con polvo. Sin embargo, existen diversas medidas de proteccin que pueden adoptarse en todas las industrias a fin de controlar esta amenaza permanente a las personas, las plantas y los procesos. Hay numerosas cuestiones a tener en cuenta cuando se implementan medidas de seguridad en atmsferas con peligro de explosin. El mejor punto de partida es eliminar las fuentes potenciales de ignicin tanto a travs de un buen diseo de ingeniera, como por medio de los procedimientos generales de trabajo. Sin embargo, en cualquier tipo de atmsfera inflamable pueden existir peligros ocultos bajo la forma de conductores aislados. Son estos objetos conductores que estn aislados de tierra, sea de forma inherente o accidental, los que evitan as la disipacin segura de la electricidad esttica que se haya generado. Esto hace que se acumule carga en un objeto. Estos conductores aislados incluyen las bridas metlicas, los herrajes o las vlvulas en sistemas de tuberas; bidones, bidones pequeos o recipientes porttiles; camiones cisterna, vagones de ferrocarril y hasta las personas! Los conductores aislados son, probablemente, la causa ms frecuente de los incidentes de ignicin por esttica en la industria. A fin de comprender el alcance del peligro y las maneras de controlarlo, se deben tomar en cuenta los fundamentos de la electricidad esttica y las formas bajo las cuales se manifiesta. En cualquier proceso industrial en el cual hay movimiento, se generar esttica por el contacto y la separacin de los materiales. Puede tratarse de un lquido que fluye por un tubo, un polvo que cae por una tolva, un proceso de mezclado o una persona que camina sobre un piso. Por lo general la carga generada es muy pequea; Habitualmente no supera los 0,1 mA. Si el objeto o la pieza del equipo tiene un contacto a tierra suficientemente bueno, esta carga se disipar a medida que se genera. Sin embargo, si el objeto est aislado de tierra, comenzar a acumularse carga. Las pinturas, recubrimientos, juntas, sellos y otros materiales aislantes pueden ser lo suficientemente aislantes como para impedir la disipacin segura de la carga esttica. La carga esttica puede alcanzar rpidamente un potencial muy alto a veces con tensiones que superan los 30 kV. Dependiendo de la capacidad del objeto, puede dar como resultado que existan niveles importantes de energa disponibles para descargarse muy por encima de la energa mnima de ignicin (EMI) de la atmsfera inflamable circundante. Las EMI tpicas varan segn si la atmsfera inflamable contiene vapores, polvo o gas, pero muchos disolventes de uso general tienen una MEI muy inferior a 1 milijoule (vase las tablas A y B). Si el conductor aislado se acerca entonces a otro objeto que est a un potencial inferior, es posible que gran parte de esta energa sea liberada como una chispa incendiaria. Es obvio que para que se encienda la atmsfera inflamable, debe tambin existir una concentracin adecuada de combustible (vapor, polvo o gas) en el aire;

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pero a efectos de un diseo de planta seguro, el solo hecho de la existencia de una atmsfera inflamable identificada debe sugerir que la ignicin es posible o probable.

Tabla A y B

Los problemas vinculados a los conductores aislados se pueden solucionar por medio de una puesta a tierra efectiva (conocida a veces como puesta a masa) y la conexin equipotencial. La puesta a tierra se puede definir como la unin del objeto conductor a un punto de puesta a tierra conocido por medio de un cable mecnicamente resistente y conductor de la electricidad, ponindolo as a potencial cero (o a tierra). La conexin (o conexin equipotencial) puede describirse como la unin entre s de objetos conductores adyacentes, de modo que igualamos sus potenciales. Estos objetos conectados tambin se ponen a tierra en algn lugar; ello asegura que todo est a potencial cero (es decir, a tierra). En el caso de las instalaciones fijas, tales como tuberas, depsitos, etc., esto es relativamente fcil de poner en prctica. Sin embargo, es ms difcil en el caso de los objetos mviles o porttiles tales como los bidones, los IBC (Intermediate Bulk Container, grandes recipientes a granel) y los camiones cisterna. En estos casos deben utilizarse dispositivos de puesta a tierra y conexin equipotencial diseados al efecto; adoptndose procedimientos estrictos para asegurar que se conecten siempre antes de comenzar el proceso. Esto evitar cualquier acumulacin de carga esttica. El personal deber usar calzado y guantes antiestticos para asegurar que cada persona est continuamente puesta a tierra. Existen comprobadores destinados a asegurar que el calzado cumple con la norma existente (p. ej., EN345, o el nivel Cenelec 50404 en Europa, o ANSI Z41 SD Type II en los EE.UU.). Cuando se disea un rea de trabajo, es importante verificar que el suelo tenga un nivel de conductividad adecuado ya que el calzado antiesttico perdera su eficacia si quien lo lleva camina por un suelo o un recubrimiento de piso que sea aislante. Si la atmsfera inflamable tiene un punto EMI muy bajo, es posible que tambin se necesite el uso de ropa antiesttica. An cuando se hayan especificado los equipos de seguridad antiesttica adecuados, hay algunas cuestiones ms a tener en cuenta por parte de los responsables de los trabajos en

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atmsferas con riesgo de explosin. En trminos operativos, aterrar un elemento de planta con una tenaza de puesta a tierra es siempre un acto fsico. Aunque los operarios cumplan diligentemente sus tareas tal como lo indican los procedimientos de seguridad de la empresa, no pueden jams estar seguros de que la tenaza haya establecido un contacto de resistencia suficientemente baja con el objeto conductor como para permitir que la carga esttica generada se disipe a tierra de forma segura. Sigue siendo cierto que muchos objetos conductores capaces de acumular una gran carga esttica, tienen capas aislantes en su superficie que podran impedir la formacin de un contacto de baja resistencia. Esto puede deberse a la pintura del recubrimiento de bidones, camiones cisterna u otros equipos mviles, o puede ser el resultado de una acumulacin de producto causada por las condiciones normales de trabajo (por ejemplo, el caso en que lquidos, polvos y otros materiales aislantes son parte del proceso). Muchas tenazas para puesta a tierra y conexin equipotencial presentan una resistencia muy elevada cuando se aplican a objetos conductores con superficies aislantes. Lo que es peor, si la empresa intenta reducir costes utilizando tenazas estndar para soldadura o tenazas cocodrilo livianas para conexiones a tierra en lugar de tenazas diseadas y homologadas a tal efecto, estos dispositivos tendrn una tasa de fallos an ms elevada. Para resolver este problema se recomiendan tenazas de seguridad intrnseca para puesta a tierra, con autochequeo.

Desde el punto de vista del operario, estos dispositivos se usan de modo idntico a las tenazas convencionales de puesta a tierra. La diferencia est en la tranquilidad que dan al operario, ya que no slo se ha fijado la tenaza fsicamente, sino que tambin est cumpliendo con su funcin de seguridad de disipar cualquier carga esttica generada. Estas tenazas utilizan circuitos electrnicos activos de monitorizacin, alimentados por una pila de baja energa que llevan en su interior. El circuito slo se cierra cuando la tenaza logra establecer un contacto de baja resistencia con el objeto que se va a poner a tierra, y el operario recibe una confirmacin visual de ello por medio de un indicador (por lo general, un LED que parpadea). La tenaza de puesta a tierra con autochequeo tambin comprueba el estado de cable hacia atrs, hasta el punto de puesta a tierra elegido. Dejar tambin de mostrar la seal de confirmacin si el cable se ha aflojado o cortado. Para alcanzar un nivel an ms elevado de seguridad, tambin pueden utilizarse sistemas de control de tierra que no solo permitan al operario una verificacin visual, sino que tambin cuentan con sistemas de bloqueo que se pueden vincular a bombas, vlvulas, alarmas o sistemas de mando del proceso. Esto significa que el proceso no se puede poner en marcha hasta que el objeto conductor haya sido correctamente puesto a tierra; y que si esto vara durante el funcionamiento (porque se ha quitado accidentalmente una tenaza, etc.), el sistema

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pasar automticamente a un estado de inhabilitacin y detendr el proceso. Por lo general, estos sistemas se alimentan desde la red elctrica general, y utilizan circuitos de seguridad intrnseca homologados para mantener la energa de monitorizacin en un nivel seguro. Los sistemas de monitorizacin de tierra y los sistemas de bloqueo se utilizan, tpicamente, en aplicaciones de seguridad crtica tales como carga y descarga de camiones cisterna e IBC, procesos de mezcla, operaciones de secado de lecho fluido y siempre que exista una elevada probabilidad que se acumule una carga esttica en atmsferas inflamables de energa mnima de ignicin (EMI) muy baja. Las tenazas de verificacin de puesta a tierra de la esttica y los sistemas de bloqueo tambin tienden a tener un efecto beneficioso e importante sobre los operarios que las utilizan. Como agregan una comprobacin adicional a la operacin, ayudan a reforzar los procesos de seguridad en materia de esttica de la compaa. Es decir: es ms probable que el operario cumpla con los procedimientos correctos si se lo mantiene consciente de la necesidad de controlar correctamente la electricidad esttica todos los das. En todos los casos es importante verificar de forma peridica y constante las medidas de control que se aplican, verificar el estado de tenazas y cables, y la conexin crucial de regreso al punto de puesta a tierra (la barra mltiple de conexin a tierra). Se pueden utilizar comprobadores o multmetros para esta funcin; por supuesto, deber tratarse de instrumentos de Seguridad Intrnseca homologados si es que se van a utilizar en una zona de riesgo. Registrar los resultados de las pruebas constituye un mtodo positivo de asegurar que se cumplan las normas. La frecuencia con que se realizarn las pruebas depende de la naturaleza de la planta y del tipo de medidas de control adoptadas: por lo general, los dispositivos sin monitorizacin debern ser comprobados con mayor frecuencia que las tenazas con autochequeo o los equipos con bloqueo. Adems de estos controles de seguridad antiesttica diseados tcnicamente, debe tambin prestarse la debida atencin a todos los materiales de la planta y de embalaje utilizados en la zona de riesgo. En la actualidad se utilizan cada vez ms materiales no metlicos, disipativos de la esttica para fabricar bidones, recipientes flexibles, recubrimientos y mangueras para aquellas aplicaciones en las cuales no resultan adecuados los materiales tradicionales como el acero. Dichos materiales son seguros para ser usados en atmsferas inflamables siempre y cuando se los trate igual que a los materiales conductores, y que sean adecuadamente puestos a tierra durante operaciones en las que se genera esttica. Es importante sealar que los plsticos aislantes, tales como los utilizados en algunos IBC y en las bolsas, pueden plantear un serio riesgo de ignicin por esttica. Estos materiales no se pueden poner a tierra de forma segura, y no se recomienda su uso cuando es probable que exista una atmsfera inflamable. Tambin cabe sealar que puede acumularse carga en los materiales que se procesan (lquidos, polvos, gases). Por lo tanto, ser necesario verificar que los mismos hacen suficiente contacto con las tuberas, recipientes y elementos de planta puestos a tierra y que proporcionan una trayectoria segura para la descarga. Los materiales conductores con un buen contacto a tierra no acumularn un nivel significativo de carga. Pero como muchos de estos materiales son muy resistivos, es necesario plantearse el uso de aditivos antiestticos en los lquidos, e incorporar a los procesos perodos de relajacin que den a las cargas tiempo para disiparse, en especial, en el caso de los materiales en polvo. Como conclusin, los peligros de la electricidad esttica en zonas de peligro exigen un enfoque integral de la seguridad de plantas, procesos y personal, teniendo en cuenta que las medidas de control no son mejores que el eslabn ms dbil de la cadena. A medida que crecen la velocidad y la escala de las tcnicas fabriles modernas, y que se incrementa la gama

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de materiales y de procesos utilizados, se har an ms importante este enfoque fundamental de la seguridad. Resumen de seguridad en puesta a tierra de la esttica en zonas de riesgo 1. Use siempre tenazas, cables y dispositivos de puesta a tierra y conexin equipotencial diseados al efecto, correctamente homologados y especificados. 2. Verifique todas las caractersticas de la aplicacin de puesta a tierra, y tome en cuenta la posibilidad de usar sistemas de bloqueo y de verificacin positiva en aquellos lugares en los cuales se necesita mayor seguridad. 3. Verifique que todos los operarios que trabajan en zonas de riesgo, comprendan el riesgo de ignicin por esttica y cumplan con los procedimientos de seguridad de la compaa. 4. Verifique que se cumpla un programa de mantenimiento adecuado de las medidas de puesta a tierra y conexin equipotencial. Nota: en esta orientacin se ha supuesto que personas calificadas han llevado a cabo las correspondientes evaluaciones de riesgos y la subdivisin en zonas de reas de riesgo. Rogamos tener en cuenta que todos los consejos dados tienen como finalidad contribuir a prcticas de trabajo efectivas en materia de control de la electricidad esttica, y se han tomado de las publicaciones previamente mencionadas y de otros materiales relativos al tema. Sin embargo, no ha de considerarse como una enumeracin completa de las soluciones a determinados problemas. Sobre las empresas recae siempre la responsabilidad de verificar la eficiencia y la eficacia de cualquier medida aplicada para el control de la electricidad esttica.