Control efectivo de la electricidad estática por medio de la puesta a tierra y la conexión equipotencial
La electricidad estática, o la acumulación de carga electrostática, se encuentran alrededor nuestro. En la vida diaria, una chispa de estática se considera como una molestia. En una atmósfera inflamable, puede causar una catástrofe. Muchos incendios en fábricas y lesiones en las personas tienen su origen en una chispa de estática que prende un vapor, gas o atmósfera con polvo. Sin embargo, existen diversas medidas de protección 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 atmósferas con peligro de explosión. El mejor punto de partida es eliminar las
fuentes potenciales de ignición tanto a través de un buen diseño de ingeniería, como
por medio de los procedimientos generales de trabajo. Sin embargo, en cualquier tipo
de atmósfera inflamable pueden existir peligros ocultos bajo la forma de “conductores
aislados”. Son estos objetos conductores que están aislados de tierra, sea de forma
inherente o accidental, los que evitan así la disipación segura de la electricidad
estática que se haya generado .Esto hace que se acumule carga en un objeto. Estos
conductores aislados incluyen las bridas metálicas, los herrajes o las válvulas en
sistemas de tuberías, bidones, bidones pequeños o recipientes portátiles, camiones
cisterna, vagones de ferrocarril -
A fin de comprender el alcance del peligro y las maneras de controlarlo, se deben tomar en cuenta los fundamentos de la electricidad estática y las formas bajo las cuales se manifiesta. En cualquier proceso industrial en el cual hay movimiento, se generará estática por el contacto y la separación de los materiales. Puede tratarse de un líquido que fluye por un tubo, un polvo que cae por una tolva, un proceso de mezclado o una persona que camina sobre un piso; habitualmente no supera los 0.1 mA. Si el objeto o la pieza del equipo tiene contacto a tierra suficientemente bueno, esta carga se disipará a medida que se genera. Sin embargo si el objeto está aislado de tierra, comenzará a acumularse carga.
Las pinturas, recubrimientos, junta, sellos y otros materiales aislantes pueden ser los suficientemente aislantes como para impedir la disipación segura de la carga estática. La carga estática puede alcanzar rápidamente 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 energía disponibles para descargarse muy por encima de la energía minima de ignición ( MEI) de la atmósfera inflamable circundante.
Las MEI tipicas varían según si la atmósfera inflamable contiene vapores, polvo o gas, pero muchos disolventes de uso general tienen una MEI muy inferior a 1 milijoule ( véase las tablas A y B ) . Si el conductor aislado se acerca entonces a otro objeto que está a un potencial inferior, es posible que gran parte de esta energía sea liberada como una chispa incendiaria. Es obvio que para que se encienda la atmósfera inflamable, deben también existir una concentración adecuada de combustible ( vapor, polvo o gas) en el aire; pero paraa efectos de un diseño de planta seguro, el solo hecho de la existencia de una atmósfera inflamable identificada debe sugerir que la ignición es posible o probable.
Tabla A: Energía potencial de elementos típicos en una planta
Tabla B: Energia mínima de ignición de vapores y polvos
Los problemas viculados a los conductores aislados se pueden por medio de una puesta a tierra efectiva 8 conocida a veces como (“puesta a masa”) y la conexión equipotencial. La “puesta a tierra” se puede definir como la union del objeto conductor a un “punto de puesta a tierra” conocido por medio de un cable mecánicamente resistente y conductor de la electricidad, poniéndolo así a potencial cero (o a tierra). La “conexión” (o conexión equipotencial) puede describirse como la unión entre sí de objetos conductores adyacentes, de modo que igualamos sus potenciales. Estos objetos conectados también se ponen a tierra en algún lugar; ello asegura que todo está a potencial cero (es decir, a tierra). En el caso de la sinstalaciones fijas, tales como tuberías, depósitos, etc., esto es relativamente fácil de poner en práctica. Sin embargo, es más difícil en el caso de los objetos móviles o portátiles tales como los bidones, los IBC (Intermediate bula container, grandes recipientes a granel) y los camiones cisterna. En estos casos deben utilizarse dispositivos de puesta a tierra y conexión equipotencial diseñados al efecto; adoptándose procedimientos estrictos para asegurar que se conecten siempre antes de comenzar el proceso. Esto evitara cualquier a cumulación de carga estática
El persona deberá usar calzado y guantes disipados (antiestáticos) para asegurar que cada persona está continuamente “puesta a tierra”. Existen comprobadores destinados a asegurar que el calzado cumple con la norma existente (p.ej., EN345, o el nivel CONELEC 50404 en Europa , o ANSI Z SDtype en los EE.UU.)
Cuando se diseña un área de trabajo, es importante verificar que el suelo tenga un nivel de conductividad adecuado ya que el calzado disisipado perdería su eficacia si quien lo lleva camina por un suelo o un recubrimiento de piso que sea aislante. Si la atmósfera inflamable tiene un punto EMI muy bajo, es posible que tambien se necesite el uso de ropa disipada.
Aún cuando se hayan especificado los equipos de seguridad antiestática adecuados, hay algunas cuestinones más a tener en cuenta por parte de los responsables de los trabajos en atmosferas con riesgo de explosión. En terminos operativos, pinzar un elemento de planta con una pinza de puesta a tierra es siempre un acto “físico”. Unque los operarios cumplan diligentemente sus tareas tal como lo indican los procedimientos de seguridad de la empresa, no pueden jamás estar seguros de que la pinza haya establecido un contacto de resistencia suficientemente baja con el objeto conductor como para permitir que la carga estática generada se disipe a tierra segura.
Sigue siendo cierto que muchos de los objetos conductores capaces de acumular una gran carga estática, tienen capas aislantes en su superficie que podrian impedir la formación de un contacto de baja resitencia. Esto puede deberse a la pintura del recubrimiento de bidones, camiones cisterna u otros equipos móviles, o puede ser resultado de una acumulación de producto causada por las condiciones normales de trabajo (por ejemplo, el caso de los liquidos, polvos y otros materiales aislantes son parte del proceso). Muchas pinzas para puesta a tierra y conexión equipotencial presentan una resistencia muy elevada cuando se aplican a objetos conductores con superficies aislantes. Lo que es peor , si la empresa intenta reducir costes utilizando pinzas estándar para soldadura o pinzas cocodrilo livianas para conexiones a tierra en lugar de pinzas diseñadas y homologadas a tal efecto, estos dispositivos tendrán una tasa de fallos aún mas elevada.
Para resolver esta problema se recomiendan pinzas de seguridad intrínseca para puesta a tierra, con autochequeo. Desde el punto devista del operario, estos dispositivas sewe usan de modo idéntico a las pinzas convencionales de puesta a tierra. La diferencia está en la tranquilidad que dan al operario, ya que no solo se ha fijado la pinza físicamente, sino que también está cumpliendo con su función de seguridad de disipar cualquier carga estática generada. Estas pinzas utilizan circuitos electrónicos activos de monitorización, alimentados por una pila de baja energía que llevan en su interior. El circuito sólo se cierra cuando a pinza logra establecer un contacto de baja resistencia con le objeto que se va a poner a tierra, y el operario recibe una confirmación visual de ello por medio de un indicador(por lo general un LED que parpadea). La pinza de puesta a tierra con auto chequeo también comprueba el estado de cable hacia atrás, hasta el punto de puesta a tierra elegido. Dejara también de mostrar la señal de confirmación si el cable se ha aflojado o cortado.
Para alcanzar un nivel aún más elevado de seguridad, también pueden utilizarse sistemas de control de tierra que no solo permitan al operario una verificación visual, sino también cuentan con sistemas de bloqueo que se pueden vincular abombas, válvulas, alarmas, o sistemas de mando del proceso esto significa que le procesono s epude poner en marcha hasta que el objeto conductor haya sido correctamente puesto a tierra; y que si esto varía durante el funcionamiento ( por que se ha quitado accidentalmente una pinza, etc.), el sistema pasará automáticamente a un estado de inhabilitación y detendra el proceso. Por lo general, estos sistemas se alimentan desde l ared eléctrica general, y utilizan circuitos de seguridad intrínseca homologados para mantener la energía de monitorización de tierra en un nivel seguro. Los sistemas de monitorización de tierra y los sistemas de bloqueo se utilizan, típicamente, en aplicaciones de seguridad crítica tales como carga y descarga de camiones cisterna e IBC, procesos de mezcla, operaciones de secado de lecho fluido y siempre exista una elevada probabilidad que se acumule una carga estática en atmósferas inflamables de enérgia mínima de ignición (EMI) muy baja.
Tabla C:
Los equipos a utilizar en Europa en una atmósfera con peligro de explosión deben cumplir con la directiva de “equipos” ATEX 95 (94/9/CE). Esto se ha de cumplir para los dispositivos eléctricos y además, desdehace poco para los dispositivos mecánicos. La categoría del equipo que corresponde y la marca que ha dellevar, dependen de la zona de riesgo en la cual se va a utilizar el dispositivo.
Nota: las categorías antes citadas son para industrias de superficie (Grupo II). La minería se clasifica en el grupo de equipo i. se indican las zonas de riesgo mas cercanas a las categorías del equipo.
Las pinzas de verificación de puesta a tierra de la estática y lo sistemas de bloqueo también tienden tener un efecto beneficioso e importante sobre los operarios que las utilizan. Como agregan una comprobación “adicional” a la operación, ayudan a reformar los procesos de seguridad en materia estática de la compañía. Es decir: es más probable que el operario cumpla con los procedimientos correctos si se lo mantiene consciente de la necesidad de controlar correctamente la electricidad estática todos los días.