20200528ATEX-Protección-de-explosiones.pdf

1. Xavier de Gea Protección contra explosiones de polvo en procesos industriales

2. Xavier de Gea • Severidad de la explosión de polvo • Pmax y Kmax • Técnicas: Pasivas y Activas • Resistente a la explosión • Venteo de la explosión • Distancia de seguridad • Venteo conducido • Venteo sin llamas • Aislamiento de la explosión • Supresión de explosiones PROTECCIÓN CONTRA EXPLOSIONES DE POLVO COMBUSTIBLE

3. Xavier de Gea Xavier de Gea Licenciado en Ciencias Químicas ( Colegiado nº 5000) MBA por ESADE Especialista en Atmosferas explosivas por UPM-LOM DIRECTOR de ATEXPREVEN SL www.atexpreven.com Miembro del comité Europeo CEN/CN 305 WG3 Miembro del comité Nacional AEN/CTN 163 Email: xdegea@atexpreven.com

4. Xavier de Gea Momentos importantes de mi Trayectoria Profesional en ATEX Previamente en Sector químico SIDASA y MERCK Empiezo 1993: Consultor ADR en Institut CERDÀ Director de Fike Ibérica del 96 al 2004. 2004 Fundé con LPG Técnicas de extinción. LPG Prevención y Protección de explosiones S.L. 2012 Tyco compró el grupo LPG y cerró la división ATEX. El 16 de Abril de 2012 fundo ATEXPREVEN S.L. El 22 de Mayo 2020 comienza ATEXPREVEN LATAM Y hoy doy el primer curso avanzado sobre protección contra explosiones de polvo combustible “a mi manera.” ¿Por qué este curso?

5. Xavier de Gea Pasos lógicos •Prevenir la formación de ATEX •Eliminarla si llega a formarse •Prevenir la ignición de la ATEX •Proteger el riesgo residual

6. Xavier de Gea Conceptos Importantes • Las sustancias no explotan. • Explotan los recipientes que contienen sustancias. • Las sustancias tienen explosividades diferentes • Kmax • Pmax • El tamaño de partícula hace variar la explosividad • Polvos combustibles • Deflagraciones que no detonaciones • Los explosivos detonan NO ES APLICABLE

7. Xavier de Gea Peligros de una explosión de polvo • Rotura del recipiente por incremento de presión • Mayor tamaño más daños • Mayor resistencia más daños • Propagación de la deflagración • Explosiones secundarias • Mayor energia inicial más daños • Llamas e incendio posterior

8. Xavier de Gea ¿qué hay que hacer? • Controlar el incremento de presión • Pred • Evitar propagación, aislando • Evitar los incendios parando proceso y distancias de seguridad

9. Xavier de Gea Severidad de la explosión • Lo primero es saber cual es la severidad de la explosión de las sustancias implicadas: • Kmax (Kst) bar m/ s • Pmax bar Teniendo en cuenta que las concentraciones de polvo y de oxígeno condicionan la explosividad. • Kmax, se da en condiciones máximas, Polvo de 750 a 1500 g /m3 con Aire (21 % de O2) Y MUY BIEN MEZCLADOS

10. Xavier de Gea TAMAÑO de Partícula Al disminuir el tamaño de partícula aumenta la Kmax

11. Xavier de Gea Kmax EN 14034-2

12. Xavier de Gea Pmax EN 14034-1

13. Xavier de Gea Presión [ bar ] Pmax Tiempo t [ s ] (dp/dt) max * V1/3 = Kmax Severidad de la Explosión

14. Xavier de Gea Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] Kmax St- 1 < 200 bar m/s St- 2 de 200 a 299 St- 3 más de 300 Severidad de la Explosión

15. Xavier de Gea Sustancia Tamaño [µ] Kmax[Bar m/s] Pmax [Bar] Madera (lija) 32 142 8,1 Madera (corte) 166 103 7,7 Madera (taladro) 197 65 7,5 Coque petróleo 15 47 7,6 Coque petróleo 90 44 6,8 Azufre 20 151 6,8 Azufre <10 282 5,4 Avena 295 14 6,0 Harina de avena 20 81 6,4 Azúcar 30 138 8,5 Azúcar 12 165 9,0 Fuente: www.mundoatex.com Explosividad según tamaño de partícula sustancia

16. Xavier de Gea DISEÑO DE LA PROTECCIÓN • Lo primero es conocer los parámetros básicos: • Kmax • Pmax • Pred • Geometría, largo/ Ancho (L/D) • Volúmenes interconectados • Diametros y longitud de las conexiones • …

17. Xavier de Gea Geometría recipiente • Valor L/D afecta al área venteo Pred de 0,5 Kmax de 150 bar m/s Pmax de 8,0 bar Volumen m3 L/D Área venteo m2 100 1 1,86 1,5 2,54 2 3,01 3 3,69 4 4,17 5 4,54 Más alargado: mayor L/D más área de venteo

18. Xavier de Gea Interconexión de recipientes Hace falta una distancia mínima para aislar Distancia es igual a tiempo de respuesta

19. Xavier de Gea • Propagación subsónica de un frente de llama dónde la de onda presión va por delante del de frente llamas • Las nubes de polvo deflagran. • La presión de la onda expansiva puede levantar capas de polvo y hacer que la propagación alcance lugares muy lejanos. DEFLAGRACIÓN

20. Xavier de Gea •Protección contra explosiones: Son aquellas medidas técnicas destinadas a controlar los efectos de una deflagración de tal manera que sus efectos no dañen a las personas ni a los equipos •Explosión de polvo combustible: Es la rotura de un recipiente por el incremento de presión causado por la combustión rápida de una ATEX (Deflagración).

21. Xavier de Gea PRINCIPIO DE PROTECCIÓN ¿Dónde se iniciará? ATACAR LA CAUSA PARAR LA DEFLAGRACIÓN ¿Dónde las consecuencias serán graves? CONTROL DE DAÑOS MINIMIZANDO LA DEFLAGRACIÓN CONTENCIÓN VENTEO SUPRESIÓN AISLAMIENTO VENTEO SUPRESIÓN AISLAMIENTO

22. Xavier de Gea RESUMEN TÉCNICAS PROTECCIÓN CONTRA EXPLOSIONES •Resistente a la explosión •Venteo de deflagraciones •Aislamiento de detonaciones (sólo en gases) •Aislamiento de deflagraciones •Supresión de explosiones

23. Xavier de Gea Resistente a la explosión • Debe resistir la Pmax de la sustancia. • Es muy importante aislar dicho recipiente

24. Xavier de Gea Resistente a la explosión EN 14460:2006

25. Xavier de Gea Técnica de diseño de recipientes

26. Xavier de Gea • Soldaduras • Espesores • Revisiones periódicas SI no trabajan a presión no son un recipiente a presión NO aplican normas de recipientes a Presión ni la PED Europea ni ASME Americana RECIPIENTES RESISTENTES A L A PRESIÓN

27. Xavier de Gea VENTEO DE EXPLOSIONES

28. Xavier de Gea VENTEO ¿QUÉ ES? 1. Consiste en aliviar la presión y las llamas Evitando rotura (EXPLOSION) del recipiente protegido 2. Reconducir las llamas a una zona segura DISTANCIA DE SEGURIDAD Evitando daños e incendios

29. Xavier de Gea Venteo de una explosión

30. Xavier de Gea VENTEO EXPLOSIÓN POLVO ¿Cómo se calcula? 1. Antiguas normas de cálculo Europa VDI 3673 , NFPA 68 2. NORMAS ACTUALES Europa: UNE: EN 14491: 2012 EE.UU.: NFPA 68: 2018

31. Xavier de Gea EL VENTEO • Normas de cálculo • Venteo polvos EN 14491 y • Venteo gas EN 14497 • EN 14797 dispositivos de venteo. • EN 14460 Además • Pr EN 15233 diseño de equipos de protección

32. Xavier de Gea aplica la UNE EN 14491: 2012

33. Xavier de Gea • VENTEO • Paneles de Venteo contra explosiones • Puertas de Venteo contra explosiones • VENTEO SIN LLAMA • Panel de venteo delante de un apagallamas • Válvula con apagallamas

34. Xavier de Gea VENTEO Fabricados según EN 14797 • Paneles de Venteo contra explosiones • DE UN SOLO USO • Puertas de Venteo contra explosiones • REUTILIZABLES y “RECLOSING”

35. Xavier de Gea VENTEO • Consiste en la instalación de dispositivos de alivio de presión tales como • Paneles de Venteo contra explosiones • Puertas de Venteo contra explosiones

36. Xavier de Gea A TENER EN CUENTA EN VENTEO Distancia de seguridad

37. Xavier de Gea Distancia de seguridad • Reorientación • Pantalla deflectora

38. Xavier de Gea Venteo interior edificios • Con conducto al exterior • SIN LLAMAS • Conducto

39. Xavier de Gea VENTEO SIN LLAMA

40. Xavier de Gea A TENER EN CUENTA CON EL VENTEO SIN LLAMAS • Límites de Volumen a ventear de 0,5 a 10 m3 • La Pred del recipiente, quizás no la soporte el dispositivo de venteo sin llamas. • Muchas veces no es posible por: • Limitación de volumen máximo • Limitación de Kmax y de EMI de sustancia • Actúan por enfriamiento los dispositivos tienen mucha masa llegan a pesar cientos de Kilos. • Mantienen una pequeña distancia de seguridad. • No suelen ponerse para mas de 25 m3.

41. Xavier de Gea ACCESORIOS • INDICADOR DE RUPTURA o DETECTOR DE APERTURA SIEMPRE

42. Xavier de Gea ACCESORIOS Cubiertas atmosféricas para finales de conductos modelo RAD Según EN 14491: 2012 las cubiertas de final de conducto deberán ser de una Pstat inferior a 0,5 kg/cm2 (< 50 mbarg)conductos modelo RAD

43. Xavier de Gea • Cuidado con los embalajes de transporte: • Equipos no certificados • Falta de eficiencia • Fragmentación • Desconocimiento de la presión de apertura • Por ejemplo Láminas de aluminio fragmentan. • “Cara a la Pared” MALAS PRAXIS

44. Xavier de Gea Riesgo de explosión secundaria

45. Xavier de Gea AISLAMIENTO ¿POR QUÉ? 1. Consiste en parar el frente de combustión Evitando la propagación y explosiones secundarias. 2. Tipos: • Químico Barrera de agente extintor • Mecánico Barrera de una válvula de accionamiento rápido • Diversor de llama Desaceleación de la combustión

46. Xavier de Gea P < 0 Barg AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES Presión [ bar ] Tiempo t [ s ]

47. Xavier de Gea Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] P AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

48. Xavier de Gea P = 0 barg Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

49. Xavier de Gea P < 0, 1 barg Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

50. Xavier de Gea P = 0, 1 barg Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] Pstat -- - AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

51. Xavier de Gea P = P red barg Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] Pred ------- - AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

52. Xavier de Gea P < P red Límite de propagación Presión [ bar ] Tiempo t [ s ] Pred --- AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

53. Xavier de Gea AISLAMIENTOS DE EXPLOSIONES

54. Xavier de Gea AISLAMIENTO QUÍMICO

55. Xavier de Gea Float Valve (Ventex) active or passive flame yes pressure yes

56. Xavier de Gea AISLAMIENTO DE EXPLOSIONES Válvula antiretorno

57. Xavier de Gea ANTIDET VALVE

58. Xavier de Gea • Desacelera el frente de llama DIVERSOR de LLAMAS

59. Xavier de Gea • Kmax • Diámetro de la tubería, máximo 1400 mm • Definir de dónde aisla • Distancia mínima y máxima al volumen aislado • Mínima tiempo a cerrar • Máxima no se incremente la deflagración • Pred máxima y Pred min • Válvulas resistencia, • Agente debe resistir la onda • Pred mínima para válvulas que cierren • Volumen mínimo del recipiente aislado A TENER EN CUENTA CON EL AISLAMIENTO

60. Xavier de Gea • Demasiado cerca del recipiente o del detector • Aumentos de diámetro • Equipos no certificados • Equipos no mantenidos MALAS PRAXIS

61. Xavier de Gea SUPRESIÓN DE LA EXPLOSIÓN ¿QUE ES? 1. Consiste en parar y extinguir la deflagración Detectar en el estado incipiente la deflagración 2. Suprime la deflagración Mediante agente extintor por dos mecanismos posibles: • NaHCO3 Absorción los radicales libres de la reacción y apantalla la combustión. Norma aplicable UNE-EN 14373

62. Xavier de Gea SUPRESION DE EXPLOSIONES • TRES COMPONENTES: • DETECTOR • CONTROLADOR • SUPRESOR

63. Xavier de Gea SUPRESION DE EXPLOSIONES CONTRO L activaci ón

64. Xavier de Gea SUPRESIÓN DE EXPLOSIONES

65. Xavier de Gea Detección •Tipos •Presión • Estática a una presión determinada • Dinámica •Ópticos • Detección de la radiación

66. Xavier de Gea • Limitaciones de Kmax • Es una técnica activa requiere servicio técnico especializado • La inversión es elevada • Distancia máxima de alcance aprox. 6 m • Requiere de 2 Kg de agente por m3 • Volumen máximo 50 m3 puede ser más pero… A TENER EN CUENTA CON LA SUPRESIÓN

67. Xavier de Gea • Contención de la explosión • Venteo • Venteo conducido • Venteo sin llamas • Aislamiento pasivo • Aislamiento activo • Supresión PASOS PARA SELECCIONAR LA TÉCNICA

68. Xavier de Gea Pasos voluntarios • Verificar el cumplimiento de: las normas y especificaciones del fabricante. • Dimensionado • Ubicación • Enclavamiento • Declaración de Inspección Inicial • Documento de una empresa especializada que confirme. Instalación inicial

69. Xavier de Gea Se debe verificar con una periodicidad mínima anual que: • Se siguen cumpliendo el diseño inicial (mismo producto, condiciones de proceso, distancias de seguridad,…) • Equipos según manual de mantenimiento El Manual debe ser en idioma del usuario “es obligatorio” • Se han reemplazados componentes y cumplen con especificación inicial • Declaración de Inspección Anual • Documento de una empresa especializada que confirme. Mantenimiento de la Instalación

70. Xavier de Gea • Un panel de 200 a 1.500 Euros • Un venteo sin llamas de 1000 a 15 .000 Euros • Un aislamiento de 1.000 a 15.000 Euros • Un sistema de supresión de 10.000 a …….Euros • Pero si están mal diseñados no tienen precio ¿CUANTO VALEN LAS SOLUCIONES?

71. Xavier de Gea Criterio general ATEX POLVO • Cuestión técnica y económica • SIEMPRE ATEX--------------PROTECCIÓN • ALGUNA VEZ----------------PREVENCIÓN • RARAMENTE----------------ORGANIZACIÓN

72. Xavier de Gea Xavier de Gea Licenciado en Ciencias Químicas MBA por ESADE Master de especialización en ATEX por UPM-LOM DIRECTOR de ATEXPREVEN SL www.atexpreven.com Miembro del comité Europeo CEN/CN 305 WG3 Miembro del comité Nacional AEN/CTN 163 Email: xdegea@atexpreven.com 608095222

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