NFPA 77/93 RECOMENDACIONES PRÁCTICAS SOBRE ELECTRICIDAD ESTÁTICA
PRACTICAS RECOMENDADAS EN LA ELECTRICIDAD ESTATICA EDICION 1993
DE LA NFPA 77 (NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION)
NOTA: Un asterisco (*) seguido del número o letra designando un parágrafo indica un material explicatorio de tal parágrafo en el apéndice A.
La información en publicaciones referenciadas puede ser encontrada en el Capitulo 9.
CAPITULO 1 GENERAL 1-1 PROPÓSITO.
1-1.1 El propósito de esta práctica recomendada es ayudar a reducir el riesgo de incendio por electricidad estática, presentando una discusión de la naturaleza y origen de la carga estática, métodos generales de reducción y recomendaciones para disiparla en ciertas operaciones específicas.
1-1.2 La electricidad estática es a menudo la fuente de ignición de una mezcla combustible, un problema de operación en la industria o una molestia para algunos individuos.
1-2 ALCANCE.
1-2.1 Esta publicación, cubre métodos pare controles de electricidad estática para el propósito de la disminución o eliminación del riesgo de incendios, excepto como se prevé en el numeral 1-2.2 y 1-2.3.
1-2.2 La prevención y control de electricidad estática en cuartos de operación de hospitales o en áreas donde la anestesie Inflamable es administrada, no están cubiertos por esta publicación pero están cubiertas en NFPA 99, norma para facilidad de cuidados de la salud.
1-2.3 Lo. rayos no están cubiertos por esta publicación pero están cubiertos en la NFPA 780 Lightning Protection Code.
1.3 DEFINICIONES. (También ver apéndices B)
Aprobado. Aceptable para la “autoridad que tiene jurisdicción”.
NOTA: La National Fire Protection Association no aprueba, inspecciona o certifica alguna instalación, procedimiento, equipo o materiales ni tampoco aprueba o evalúa laboratorios de prueba. La determinación de aceptabilidad de estas instalaciones o procedimientos equipos o materiales, corresponde a la autoridad que tiene jurisdicción basándose en la aceptación de aplicación de la NFPA o cualquier otra norma apropiada. En la ausencia de tal norma, la autoridad mencionada debe requerir evidencia de instalación, procedimiento o uso correcto. La autoridad que tiene jurisdicción debe referirse también a los listados o niveles de práctica de alguna organización correspondiente con la evaluación de productos, los cuales estén en una posición de acuerdo a una norma apropiada.
AUTORIDAD QUE TIENE JURISDICCIÓN: La autoridad que tiene jurisdicción es la organización, oficina o individuo responsable para la aprobación de equipo, una instalación o un procedimiento.
NOTA: La frase autoridad que tiene jurisdicción, es usada en los documentos de la NFPA de una manera amplia desde que la agencia de jurisdicción y aprobamiento varíe de acuerdo a sus responsabilidades. Donde la seguridad pública es lo primero puede ser un departamento Federal, Estatal, Local u otro Regional o individuos tales como un jefe de bomberos, jefe de prevención de incendios, un departamento de trabajo, de salud, o inspector de construcción, un inspector eléctrico u otros que tengan autoridad estatutaria. Para propósitos de aseguramiento, un departamento de inspección de seguros o alguna otra representación de compañía de seguros, puede ser la autoridad que tiene jurisdicción en muchos casos el propio dueño o su agente designado asume el papel de la autoridad que tiene jurisdicción; en instalaciones gubernamentales, el comandante de la policía, puede ser la autoridad que tiene jurisdicción.
UNION. El proceso de conexión de dos o más objetos conductores por medio de un conductor.
TIERRAS. El proceso de uno o más objetos conductores a la tierra, es una forma específica de unión. Las palabras unidas o aterrizadas como son usadas en el texto, tienen que ser entendidas que significan también que una unión o una tierra, ha sido deliberadamente aplicada como es definida, o que un camino eléctricamente conductor, tiene una resistencia adecuadamente baja para los propósitos prometidos (usualmente 106 ohmio o menor), está
inherentemente presente por la naturaleza de la instalación.
MEZCLA DE IGNICION: Una mezcla aire-vapor, gas-aire, polvo-aire o combinaciones de estas mezclas, pueden ser encendidas por una chispa estática.
RÓTULOS: Equipos o materiales los cuales han sido unidos a un rótulo, símbolo u otra marca de identificación de una organización aceptada por la autoridad que tiene jurisdicción y que concierne con la evaluación del producto, la inspección de mantenimiento periódica de producción de equipos o materiales rotulados y por quienes rotulan indicando el fabricante que cumple con las normas apropiadas o de funcionamiento de una manera específica.
LISTADOS: Equipos o materiales incluidos en una lista publicada por una organización aceptada por la autoridad que tiene jurisdicción que concierne con la evaluación de productos, inspección o mantenimiento periódico de producción de materiales o equipos listados y quienes listan también que los equipos o materiales cumplan con las normas apropiadas o que han sido probados y encontrados aptos para el uso en una manera específica.
NOTA: El significado para identificación del equipo listado, puede variar para cada organización que concierne con la evaluación del producto, algunos de los cuales no son equipos reconocidos como sin listado pero ellos son rotulados. La autoridad que tiene jurisdicción, puede utilizar el sistema empleado por la organización que lista para identificar un producto listado. MANGUERA SEMICONDUCTORA: Alguna manguera con una resistencia eléctrica suficientemente grande para alimentar el flujo de comente dispersa a niveles seguros, sin embargo no tan alta como para prevenir la relajación de las cargas eléctricas a tierra.
DEBER: Indica una recomendación o lo que es avisado pero no requerido. ELECTRICIDAD ESTÁTICA: Una carga eléctrica que es significante solo para los efectos de su componente de campo eléctrico y que se manifiesta no importante para la componente del campo magnético.
CHISPA ESTÁTICA: Una descarga impulsiva a través de un “Gap” entre dos puntos que no están en contacto.
1-4 INTRODUCCIÓN:
1-4.1 Electrificación estática, y los efectos varios que resultan de las cargas positivas y negativas así formadas, pueden constituir un riesgo de explosión o incendio. La generación de electricidad estática no puede ser prevenida absolutamente, debido a que su origen intrínseco está presente en cada interfaz.
1-4.2 El desarrollo de cargas eléctricas puede no ser por si mismo riesgo potencial de Incendio o explosión. Allí tiene que haber una descarga o una recombinación súbita de cargas positivas o negativas. Para que la estática llegue a ser una fuente de ignición, cuatro condiciones deben ser cumplidas: a) Allí tiene que estar presente primero un medio efectivo de generación
estática.
b) Allí tiene que estar un medio de acumulación de cargas separadas y mantener una diferencia de potencial eléctrico apropiado.
c) Tiene que haber una chispa de descarga de energía adecuada y d) La chispa tiene que ocurrir en una mezcla con capacidad de Ignición. 1-4.3 La acumulación de cargas estáticas puede ser prevenida bajo muchas circunstancias por aterrizamiento o unión, por humidificación, o por ionización. Estos significados son discutidos en el capítulo 3.
1-4.4 Fuentes comunes de electricidad estáticas incluyen:
a) Materiales pulverizados pasando a través de conductos o canales inclinados (chutes) o conveyors neumáticos.
b) Vapor, aire o gas saliendo desde alguna abertura en un tubo o manguera, donde el vapor es húmedo o el aire o el gas contiene partículas de materia.
c) Fuentes no conductoras o cinturones conveyor en movimiento. d) Vehículos en movimiento y
e) Movimientos de todas las clases que incluye cambios en la posición relativa en la superficie de contacto, usualmente en líquidos o sólidos disímiles.
1-4.6 El objeto de la mayoría de las correctivas estáticas, es proveer un significado por lo cual las cargas separadas por cualquier causa, pueden recombinarse sin causar daño antes que sean alcanzadas potenciales chispeo o evitar “Spark Gaps” donde descargas dañinas puedan ocurrir. 1-4.6 Si condiciones estáticas de riesgo no pueden ser evitadas en ciertas operaciones, significa que tiene que estar seguro que allí no hay mezclas de fácil ignición en los puntos donde la chispa puede ocurrir.
1-5 GENERAL.
1-5.1 Para el promedio de personas la palabra electricidad estática, puede solo significar un ruido en la recepción de radio que interfiere con la buena recepción o el choc eléctrico cuando tocan un objeto metálico después de caminar sobre un piso entapetado o deslizarse a través de una silla plástica en un automóvil. Alguna gente, ha experimentado misteriosos crujidos y una tendencia para algunos de su ropa unirse cuando la lana o fibras sintéticas son calentadas. Todo mundo reconoce que este fenómeno ocurre principalmente cuando la atmósfera está muy seca. Para la mayoría de la gente, ellos son simplemente un fastidio.
1-5.2 La palabra electricidad es derivada de la palabra griega “Electrón”, significa ámbar, ésta fue la sustancia en la que el fenómeno de la electrificación, fue observado por primera vez. Por siglos, electricidad no ha tenido otro significado que la propiedad exigida por algunas sustancias, después de que han sido frotadas con un material como la lana, siendo capaz de atraer o repeler objetos livianos. Electrificación más fuerte, acompañada de efectos luminosos y pequeñas chispas, fue observada primero hace 300 años por Von Guericke. Comparativamente con tiempos recientes, cuando las propiedades del flujo electricidad fue descubierto la palabra estática puede llegar a tener un uso como un significado para distinguir la vieja de la nueva. La implicación que tal electricidad está siempre al reposo es erróneo; ésta es que cuando ella cesa de descansar produce lo que nos concierne.
1-5.3 Por la consideración de simplicidad, uno puede imaginar que la electricidad es un fluido sin peso e indestructible, que puede moverse libremente a través de algunas sustancias, tales como metales, los cuales son llamados conductores, puede fluir con dificultad o no hacerlo del todo a través o sobre la superficie de una clase de sustancia llamadas no conductoras o aisladoras. Este último grupo incluye gases, vidrio, ámbar,
resinas, sulfuros, parafinas y mas derivados del petróleo seco y muchos materiales plásticos.
Cuando la electricidad está presente en superficie de cuerpos no conductores, donde ella está atrapada o prevenido su escape, eso es llamado electricidad estática. Electricidad en un cuerpo conductor que esta en contacto solo con no conductores, es también prevenida de escape y es por lo tanto no movible o estática, en los dos casos el cuerpo en el cual esta electricidad es evidente, se dice que está cargada.
1-5.4 La carga puede ser o positiva o negativa. En un tiempo se creía que las dos cargas fueran dos clases de electricidad y que en el cuerpo neutro (sin carga) ellas estaban presentes exactamente en cantidades iguales, ahora se sabe hay realmente solo una clase de electricidad, aunque esta es descrita por muchos adjetivos. Esta es manifestada cuando alguna fuerza tiene normalmente separada un poco de sus constituyentes positivos y negativos. Estas entidades están compuestas de todos los átomos, los mas externos electrones (menos) y lo mas interno (núcleo) protones (positivo). Curiosamente una superficie que tiene un exceso o deficiencia de algún electrón en cada cien mil átomos, está muy fuertemente cargado.
1-5.5 Es verdad sin embargo, que en un cuerpo neutro o sin carga las dos entidades están presentes en cantidades exactamente iguales, trabajo se requiere para separar cargas positivas y negativas. Electricidad por lo tanto, es algunas veces referida como una forma de energía producida por gasto de energía en alguna otra forma, tal como mecánica, química o térmica. De tal forma que cuando ¡a energía eléctrica (un mejor término) es gastada, su equivalente aparece en una de esas otras formas.
1-5.6 Los electrones están libres de moverse de una molécula a otra en conductores pero los protones, en los núcleos del átomo, no pueden moverse apreciablemente sin que el átomo se mueva. Por lo tanto, en sólidos, solo los electrones son móviles ; en gases y líquidos, ambos están libres de moverse.
1-5.7 La estructura estable del átomo muestra que cargas diferentes se atraen y contrariamente cargas semejantes se repelen. A esto nos sigue que una carga separada podrá ser auto-repelida y recibirá solo en la superficie de un cuerpo cargado, si el cuerpo fuera un aislante perfecto o perfectamente aislado, la carga permanecería indefinidamente. Sin embargo, no hay aisladores perfectos, y cargas aisladas pronto se llegan a unir sus contrapartes y así llega ala neutralización, el estado normal (ver sección 3.3). 1-5.8 Electricidad estática, luego es el conjunto de fenómenos asociados con la aparición de una carga eléctrica en la superficie de un aislante o cuerpo
aislado conductor. Ello es generado usualmente por el gasto de trabajo mecánico, aunque uno tiene que recordar que en este sentido generado significa liberado o hecho activo, la electricidad no puede ser creada. Algún lugar, posiblemente aterrizado pero tan cercano como que las condiciones permitirán, habrá una carga opuesta exactamente igual, ella es su contraparte. Este concepto es extremadamente importante.
1.6* GENERACIÓN Y ALMACENAMIENTO. 1-6.1 GENERACIÓN.
1-6.1.1 INTRODUCCIÓN: Cargas semejantes se repelen unas a otras, cargas disímiles se atraen. La carga en la superficie de un aislante, puede así atraer una igual y una carga opuesta en una superficie cercana de un algún cuerpo conductor, acercarlo a él. Una carga acompañada de polaridad opuesta puede será repelida al lado más remoto. Este es el proceso llamado inducción. La carga en el lado más cerca es llamada ligado; la carga repelida en el lado opuesto es libre, y puede ser disipado proveyendo momentáneamente un camino a tierra. Si el cuerpo conductor es ahora movido lejos del cuerpo originalmente cargado la carga ligada es ahora liberada y se redistribuirá por si misma sobre toda la superficie del cuerpo conductor. En cambio, ella puede ser liberada en la forma de una chispa. 1-6.1.2 CARGA POR CONTACTO / SEPARACION (FRICCIÓN). Donde dos sustancias son de diferente composición, son llevadas dentro del contacto, una de las sustancias entregará algunos de los electrones de sus átomos al otro a lo largo de la superficie de contacto. Aunque la carga total (neta) sobre las dos sustancias permanece inmodificable (y puede ser cero) la redistribución de cargas resultante de esta transferencia de electrones, resulta en la formación de una “doble capa eléctrica” a lo largo do la superficie de contacto. Una sustancia tendrá un incrementado abundante de electrones (y será negativamente cargado) mientras la otra tendrá alguna deficiencia de electrones (y será positivamente cargada). Puesto que estas cargas iguales y opuestas, son fuertemente atraídas unas a otras, ellas permanecen íntimamente relacionadas a las superficies opuestas y no son externamente sensibles mientras la superficie permanezca en contacto. Si las sustancias no son conductoras y están siendo separadas, no obstante, muchas de la disparidad de las cargas permanecerá con la sustancia individual, resultando en una cargada positivamente y otra negativamente. Este mecanismo de carga, es intensificado incrementando la velocidad de separación, por disminución por la conductividad de las sustancias, y por incremento de la disparidad en la función de trabajo de las sustancias.
1-6.1.3 BOMBARDEO DE IONES: La superficie de una sustancia que está sujeta a un bombardeo por una lluvia de iones, (tal como se origina en un punto de corona) Negará a ser cargado por un ataque de iones o por entrega de cargas a la superficie por los Iones. Cargando por este mecanismo es referido como un bombardeo de cargas.
1-6.1.4 CONTACTO. Cuando un objeto descargado es llevado dentro del contacto con otro objeto que está cargado, alguna carga será transferida al objeto previamente descargado.
1-6.2 Considerando que una chispa de la superficie de un aislador puede liberar una carga de solo una pequeña área, toda la carga en el cuerno conductor puede ser liberada en una sola chispa. Así, en muchas situaciones, cargas inducidas están lejos de ser más peligrosas que unas inicialmente separadas sobre las cuales ellas son dependientes.
1-6.3 En efecto, una placa de metal en cercanía de una superficie cargada puede ser considerada una placa de un capacitor o condensador, y su habilidad para almacenar energía, es descrita como su capacitancia. Cuando una diferencia potencial es aplicada entre las dos placas de un condensador, electricidad puede ser almacenada. En algunos casos una de las placas es la tierra, el medio aislante es el aire, y la otra placa es algún cuerpo u objeto aislado de la tierra al cual la carga ha sido transferida por inducción u otra forma. Cuando un camino conductor está disponible, la energía almacenada es liberada (el condensador es descargado), posiblemente produciendo una chispa. La energía así almacenada y liberada por la chispa, está relacionada a la capacitancia (C) y al voltaje (V) de acuerdo con lo siguiente:
Energía: Cx(V)212
(Ver apéndice B para una discusión de términos).
1-6.4 Si el objeto cercano a un no conductor altamente cargado es por si mismo un no conductor, éste será polarizado; esto es sus moléculas constitutivas serán orientadas a algún grado en la dirección de las líneas de fuerza puesto que sus electrones no tienen una verdadera libertad migratoria. Debido a su naturaleza polarizable, aislante y no conductores son a menudo llamados dieléctricos. Su presencia como medio de separación, intensifica la acumulación de carga.
1-7.1 La capacidad de una chispa para producir ignición, es grandemente controlada por su energía, la cual será alguna fracción de la energía total almacenada.
1-7.2 Pruebas han mostrado que gases de hidrocarbón saturado y vapores requieren aproximadamente 0.25 milijoules de energía de descarga para chispas de ignición de mezclas óptimas con aire. Hidrocarbones no saturados, pueden tener una menor energía mínima de ignición. (Ver tabla 1-7.2). Esto ha sido mostrado posteriormente que las chispas creciendo de las diferencias de potencial de menos de 1.500 voltios son contrariamente para ser riesgosas en gases de hidrocarbón saturado debido al corto gap y pérdida de calor en los terminales.
TABLA 1-7.2 ENERGIA MÍNIMA DE IGNICIÓN APROXIMADA:
GAS O VAPOR MILIJOULE
Metano 0.29 Propano 0.25 Ciclopropano 0.18 Etileno 0.08 Acetileno 0.017 Hidrógeno 0.017
1-7.3 Pruebas han mostrado que polvos y fibras usualmente requieren energía de descarga de una o más magnitudes mayores que la de gases y vapores comunes para la chispa de ignición de una mezcla óptima con aire. (Los requerimientos de energía de ignición disminuye rápidamente con el decrecimiento del tamaño de partículas de polvo).
1-7.4 MEZCLAS HIBRIDAS. Donde dos o mas materiales inflamables en diferentes fases, por ejemplo, un polvo más un vapor, están presentes en una mezcal, la mezcla es conocida como híbrida. Pruebas han mostrado que la mezcla de un gas inflamable a una suspensión de polvo, puede ser grandemente menor la energía de ignición del polvo, aún si el gas está presente a una concentración por debajo de su limite menor inflamable. La mezcla híbrida puede ser formada por vapor desorption (tal como en un receptor de productos de resma), reacción con humedad atmosférica (tal como el manejo de propóxido de aluminio), o por manejo de polvo en una atmósfera de vapor inflamable (tal como adicionar un polvo o poder un liquido inflamable). En tales instancias la mezcla híbrida puede tener ignición a un nivel de engría cercano al del componente de más fácil ignición.
1-7.6 La energía de ignición es reducida por un incremento en la concentración de oxigeno relativa a la que tiene el aire.
1-8 RESUMEN
1-8.1 En resumen, electricidad estática puede ser manifiesta solo donde objetos altamente aislantes u objetos conductores aislados son encontrados. Si un riesgo es sospechoso, la situación debe ser evaluada para determinar:
a) Puede ser una carga generada.? b) Acumulará la carga?
c) Puede ocurrir una descarga?
d) Estará presente una mezcla de ignición en el sitio de la descarga? e) Tendrá la descarga suficiente energía para dar ignición a la mezcla? 1-8.2 Pruebas de caminos de alta resistencia, deben ser hechas con un potencial aplicado de 300 voltios o más, en orden que una menor interrupción (de películas de pintura o grasa o entre hierro) será abierta y una lectura del instrumento obtenido.
1-8.3 Una resistencia de un megohmio proveerá un adecuado camino ligado en muchos casos. Sin embargo en casos especiales, una menor resistencia debe ser necesaria. Contrariamente, resistencias mayores deben ser aceptables en otros diferentes casos.
1-6.4 Cuando uniones son aplicadas, ellas deberán conectar los cuerpos en los cuales las dos cargas opuestas son esperadas a ser encontradas.
CAPITULO DOS:
LOS RIESGOS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA
2-1 ELECTRICIDAD ESTÁTICA COMO UNA FUENTE DE IGNICIÓN.
2-1.1 INFLAMABLES Y COMBUSTIBLES LÍQUIDOS. La estática es generada cuando se mueven líquidos en contacto con otros materiales. Comúnmente esto ocurre en operaciones tales como flujos a través de tubos y en mezclas, bombeos, filtración o agitación. Bajo ciertas condiciones, particularmente con hidrocarbones líquidos, la estática puede acumularse en el liquido. Si la acumulación es suficiente, puede ocurrir una chispa de estática. Si la chispa ocurre en la presencia de una mezcla vapor aire inflamable, puede resultar una ignición, por lo tanto, debe tomarse medidas para prevenir la ocurrencia simultánea de estas dos condiciones.
2-1.2 GASES. Cuando un flujo de gas está contaminado con óxido metálico o partículas pesadas, etc., o con partículas liquidas o en spray , puede resultar la electrificación. Un vapor de tal gas conteniendo partículas dirigido contra un objeto conductor, cargará éste último, excepto que el objeto esté aterrizado o unido a un tubo de descarga. Si la acumulación es suficiente, una chispa estática debe ocurrir. Si la chispa ocurre en la presencia de una mezcla vapor aire inflamable, el resultado es una ignición. Donde una chispa de estática y una mezcla de vapor aire inflamable puedan estar presentes simultáneamente, se requiere tomar medidas de previsión para evitar la ignición.
2-1.3 POLVOS Y FIBRAS. La generación de carga estática es comúnmente observada durante el manejo y procesamiento de polvos y fibras en la industria. Hay ejemplos recordados donde la ignición de una capa o nube de polvo combustible, es atribuida a una descarga de electricidad estática. En todos los ejemplos en los cuales la electricidad estática ha sido realmente establecida como la causa de ignición, la chispa se produjo entre el conductor aislado y la tierra. Esto no ha sido verificado experimentalmente que una nube de polvo pueda tener ignición por una descarga de estática dentro de si misma.
2-2 RIESGOS PARA PERSONAL DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA 2-2.1 EL CUERPO HUMANO. El cuerpo humano es un conductor eléctrico y en atmósferas secas frecuentemente acumula descargas estáticas de voltajes tan altos como algunos miles de voltios. Esta descarga es generada por contacto de los zapatos con cubiertas del piso o por participación en varias operaciones de fabricación.
2-2.2 LA ROPA.
2-2.2.1 Bajo muchas condiciones, los zapatos y vestidos de los trabajadores, pueden ser suficientemente conductores para drenar cargas estáticas tan rápido como ellas son generadas.
2-2.2.2 Aunque la seda y algunas fibras sintéticas son excelentes aisladores, y prendas íntimas hechas de éstas presentan fenómenos de estática, no hay una evidencia concluyente que indique que vestir tales trajes constituya un riesgo.
2-2.2.3 VESTIDOS EXTERIORES. Por otra parte vestidos exteriores, pueden generar cargas estáticas considerables cuando son movidos sobre el cuerpo o cuando son quitados completamente. Bajo muchas condiciones, estos efectos constituyen un pequeño riesgo. Siriembargo, para algunos materiales o para condiciones de baja humedad, una fuente de ignición electroestática puede existir.
2-2.2.4 El quitarse la ropa exterior, es particularmente peligroso en áreas de trabajo tales como cuartos de operación de hospital, facilitadotes de fabricación de explosivos y ocupaciones similares donde habría atmósferas inflamables o explosivas, que son capaz de presentar ignición con una baja energía eléctrica. El vestido usado en estas áreas, debe ser el Indicado para dichas áreas. NFPA 99, Standard For Health Care Facilities, suministra información sobre métodos de prueba para la evaluación del funcionamiento antiestático de los vestidos de trabajo.
2-2.2.6 En plantas de llenado de oxigeno líquido, vapor de gas enfriado puede permear el vestido de los trabajadores, haciéndolos inflamables. Una acumulación de carga estática en la persona, puede provocar una ignición. Esto puede ser prevenido por el uso de zapatos conductores y pisos conductores.
2-2.3 OCUPACIONES RIESGOSAS. Donde existen mezclas con capacidad de ignición, hay un posible potencial de ignición del cuerpo humano cargado y significa prevenir la acumulación de carga estática en el cuerpo humano.
Los pasos para prevenir esta acumulación incluye:
a) Evitar el vestir chanclas de goma, botas de goma, zapatos de goma y zapatos sintéticos no conductores.
b) Proveer pisos conductores y calzado conductor.
2-2.4 INCOMODIDAD Y LESIONES. Choques estáticos pueden provocar en incomodidades y bajo algunas circunstancias herir a trabajadores debido a reacciones involuntarias. La descarga en si misma no es dañina para el humano, pero puede causar una reacción involuntaria que produzca una calda o enganches con maquinaria en movimiento. Si la acumulación de carga no puede ser evitada; y no hay gases o vapores inflamables presentes, la prevención debe estar dada por los varios métodos por los cuales contactos con partes de metal puedan ser eliminadas. Tales métodos podrían incluir entre otros, el uso de rieles de manejo no metálicos picaportes aislados y otras pantallas no conductoras.
2-3 PROCESOS RIESGOSOS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA 2-3.1 OPERACIONES DE MEZCLA Y MEZCLADO.
2-3.1.1 Operaciones de mezclado, mezclas, molienda o zaranda con materiales sólidos no conductores, pueden generar electricidad estática. El grado de riesgo estático, está influenciado por la capacidad de los materiales de generar y mantener una carga y la capacitancia de las partes conductoras aisladas de las máquinas y ductos para acumular suficiente carga para producir una descarga. (Ver sección 7-4).
2-3.1.2 Líquidos inflamables son mezclados en batidoras o autoclaves con varios pigmentos, resinas o materiales similares en fábricas de pintura, barnices, lacas, tintas y productos similares. Este proceso, puede ser un riesgo severo de explosión e incendio dependiendo del punto de inflamación de los solventes, la cantidad incluida, el método de manejo, la cantidad de ventilación, y otros factores. La electricidad estática es una fuente de ignición potencial y puede ser prevenida o protegida contra éste. (Ver capítulo 4). 2-3.2 DESMOTADORA DE ALGODÓN. Cuando la carga de estática es de suficiente magnitud, el algodón formará una bola en la desmotadora, esto da como resultado una producción de calor y fricción en el equipo. La experiencia ha demostrado que la cantidad de energía liberada por chispas debido a la acumulación estática, no ha sido de suficiente magnitud para dar ignición a polvo o a algodón. (Ver sección 5-4)
2-3.3 REVESTIMIENTO, DIFUSIÓN E IMPREGNACIÓN. En cada una de estas operaciones el material a ser procesado, es desembobinado de un rodillo alimentador en un extremo de la máquina, donde este pasa por una serle de rodillos bajo un desenvolvedor o cuchillo donde el material de revestimiento es aplicado, o a través de un tanque de impregnación entre rodillos de escurrido bajo un bisturí, luego sobre una tabla de vapor o a través de un horno de secado y finalmente es bobinado sobre un riel o laminado en plataformas. Cargas estáticas son a menudo producidas en cada una de estas operaciones. Si líquidos inflamables son empleados, la electricidad estática puede ser una fuente de ignición. (Ver sección 7-2). 2-3.4 CORREAS. Algunos tipos de correas frecuentemente exhiben generación de estática, las cuales pueden o no requerir medidas correctivas, dependiendo de las circunstancias. (Ver sección 7-1).
2-3.5 LIMPIEZA EN SECO. Operaciones comerciales de limpieza en seco, son en máquinas cerradas excepto para operaciones de desmanchado. Las operaciones empleadas, fabricas de inmersión, algunas de ellas altamente aislantes, en varios solventes que son por si mismos buenos aisladores y generadores de electricidad estática, revolviéndolos y agitándolos y sacándolos del baño de disolvente, son todos inclinados a producir cargas estáticas en la superficie aislante del material incluido. Si líquidos inflamables son empleados, la electricidad estática puede ser una fuente de ignición. (Ver NFPA 32, Standard For Dry Cleaning Pants).
2-3.6 IMPRESIÓN Y LITOGRAFÍA.
2-3.6.1 En las industrias de impresión y litografía la electricidad estática es una frecuente ,perturbador y a menudo una fuente costosa de problemas desde el punto de vista de producción. Donde se usan pinturas inflamables y solventes en los procesos, la estática puede producir un riesgo de incendio o explosión. (ver sección 7 - 3).
2-3.6.2 En la practica, sabanas cargadas con electricidad estática ejercen una atracción sobre otros objetos , y esto a menudo produce dificultad en el control de sabanas o tejidos y algunas veces el resultado es la rotura de los tejidos. También, puede causar un incremento en “offset” debido a un mayor contacto entre las superficies de las sabanas en la pila de entrega o de la atracción de las Unturas debajo de la conducción de las sabanas. La imagen impresa también puede dañarse por la atracción de partículas de polvo y la perdida de fibras de papel del papel.
2-3.7 Acabados con aspersión. La aplicación de pintura, barnices esmaltes, lacas y otros acabados con equipo de aspersión puede causar una acumulación de carga estática en el objeto que está siendo pintado y en la
pistola de aplicación. Silos líquidos empleados son inflamables, la electricidad estática puede ser una fuente de ignición. (Ver NFPA 33, Standard for Spray Application Using Flammable and Combustible Materials) 2-3.8 Chorro de vapor. Vapor húmedo que entra en una atmósfera puede generar electricidad estática que puede acumularse en objeto aislado en el área. Si es probable la presencia de una mezcla aire vapor inflamable, la descarga de electricidad estática puede ser una fuente de ignición. ( Ver sección 7-6.)
2-3.9 Manufactura explosiva. Explosivos primarios, como por ejemplo, ácido fulmínico de Mercurio, si en la forma de polvo son fácilmente detonados por una chispa de una descarga de estática Los pasos necesarios para prevenir accidentes debidos a electricidad estática en operaciones de manufactura de explosivos y áreas de almacenamiento varia considerablemente con la sensibilidad a la estática de los materiales manipulados.
2-3.10 Carga neumática de materiales explosivos. Cuando agentes de carga explosiva son cargados neumáticamente dentro de los huecos de carga primarios con detonadores eléctricos u otros sistemas de ignición sensibles a la estática , se deben tener las siguientes precauciones:
a) Un aparato de aterrizaje positivo debe ser usado en el equipo de carga para prevenir ¡a acumulación de electricidad estática.
b) Una manguera semiconductora que no tenga mas de 2 Megohmios de resistencia sobre toda su longitud y no menos de 1 Megohmio por pie de longitud (3.280 ohmios por metro), debe ser usada.
c) Evaluación de todos los sistemas de carga por personal calificado para asegurar que todas las cargas estáticas serán adecuadamente disipadas bajo el campo de condiciones de la carga.
Deben ser evitados los choques de estática a trabajadores cuando los sistemas de ignición no son sensibles a la estática. Los trabajadores sujetos a choques de estática pueden resultar lesionados por caídas u otras involuntarias reacciones. (Ver 2-2.4).
CAPITULO TRES
CONTROL DE RIESGOS DE IGNICIÓN
3-1 Control estático. Los riesgos de ignición de electricidad estática se puede eliminar sacando la mezcla con capacidad de ignición del área donde la estática puede se descargada como una chispa , controlando la cantidad o la velocidad de generación de carga o suavizando una carga después de que ha sido generada.
3-2 Control de la generación de estática. Desde que la estática es generada, cada vez dos materiales distintos están en movimiento relativo uno a otro un desaceleramiento de este movimiento reducirá la rata de generación de electricidad estática. Por ejemplo, un material de baja conductividad fluyendo a través de tubos, ductos, filtros y cosas por el estilo generará electricidad estática. Si el material fluye a una suficientemente baja rata, el nivel de riesgo de estática no será generado. Frecuentemente este medio de control de la estática no es comercialmente aceptable debido a una menor producción.
3-3 Suavización de la carga (disipación) 3-3.1 Unión y aterrizar.
3-3.1.1 Un objeto conductor puede ser aterrizado directamente o uniéndolo a otro objeto conductor que ya este conectado a tierra. Algunos objetos son inherentemente unidos o aterrizados por sus contactos a tierra. Ejemplos son tubos enterrados o grandes tanques de almacenamiento que están asegurados a la tierra.
3-3.1.2 Las uniones se hacen para minimizar la diferencia de potencial entre objetos conductores. Así mismo , se aterrizan para minimizar la diferencia de potencial entre los objetos y la tierra.
3-3.1.3 El tamaño mínimo del alambre está prescrito por el esfuerzo mecánico mas que por la capacidad de transporte de comente. Deben ser usados conductores flexibles para uniones que son conectadas y
desconectadas frecuentemente. Para prevenir la acumulación de electricidad estática usualmente no necesita ser menor que un Megohmio y en muchos casos puede ser aun mayor. Para proteger los circuitos eléctricos la resistencia tiene que ser lo suficientemente baja para asegurar la operación del fusible o “breaker” en condiciones de falla. Algunas tierras que son adecuadas para la protección de circuitos eléctricos o protección contra rayos es mas que suficiente para la protección contra la electricidad estática. 3-3.1.4 Los conductores pueden ser aislados o no aislados. Algunos prefieren los conductores no aislados de modo que los defectos puedan ser fácilmente detectados por inspección ocular. Si es aislado , el conductor deberá ser chequeado su continuidad a intervalos regulares, dependiendo de la experiencia en operación.
3-3.1.5 Las conexiones pueden ser hechas con prensa de tomillo o a presión; soldadura , conectores tipo batería, o magnéticos u otro tipo de conector especial que provea contacto de metal con metal. (Ver figuras 3-3.1 .5, 4-5.3 y 44.4.) Pág. 77-9
3-3.1.8 La resistencia entre un objeto aterrizado y el suelo esta formada por la resistencia del alambre de tierra y la resistencia del electrodo de tierra (barra a tierra) al suelo . La mayor resistencia en alguna conexión a tierra está en el contacto del electrodo de tierra con el suelo. La resistencia a tierra es muy variable de acuerdo a su dependencia del área de contacto, la resistividad del suelo y la cantidad de humedad.
3-3.2 Humidificación
3-3.2.1 Es una común experiencia que las manifestaciones de la electricidad estática. -e.g. las chispas que un individuo puede experimentar al caminar por una alfombra. - son mas internas en los períodos de clima seco que lo que ellas son cuando prevalece un clima húmedo. De tal experiencia ha surgido una creencia popular errónea de que la generación de estática es controlada por el clima. Realmente , el mecanismo de generación no está influenciado por el clima, pero el clima si tiene un marcado efecto sí a una carga generada se aleja tan rápido que no produce una acumulación observable o si puede formarse para producir las manifestaciones sensoriales tan comunes.
3-3.2.2 En el capitulo uno, los materiales fueron descritos libremente como “conductores”, distinguiéndolos de los no “conductores” o “aisladores”, y se estableció que, no hay aisladores perfectos, cargas aisladas de electricidad estática se disipan eventualmente. Cualquier cosa que pudiera ser confiada en impartir conductividad a un cuerpo aislante podría así llegar a ser un medio de disipación de cargas estáticas.
3-3.2.3 La mayoría de los materiales aislantes mas comúnmente encontrados, tales como telas, madera , papel, películas, concreto, contiene cierta cantidad de humedad en equilibrio con el aire de su medio ambiente. Esta humedad tiene varias dependencias del clima, y en gran medida ella controla la conductividad del material, y por consiguiente su habilidad para prevenir el escape de electricidad estática. La conductividad de estos materiales es controlada, no por la cantidad absoluta de agua del aire, sino por su humedad relativa. Esta medida, ordinariamente suministrada en los reportes del clima y en los mapas de confort, es la relación entre la presión parcial de la humedad en la atmósfera y la presión parcial del agua a la temperatura predominante de la atmósfera. Bajo condiciones de alta humedad relativa - 50 % o mayor - los materiales en cuestión alcanzarán las condiciones de equilibrio conteniendo la suficiente humedad para lograr la conductividad adecuada para prevenir la acumulación de estática.
3-3.2.3.1 En el extremo opuesto, con humedad relativa de 30 % o menor estos mismos materiales pueden secarse y llegar a ser buenos aislantes, y las manifestaciones estáticas llegan a ser notables. No hay una frontera definida entre estas dos condiciones.
3-3.2.4 Debe enfatizarse que la conductividad de estos materiales es una función de la humedad relativa. A un constante contenido de humedad , la humedad relativa de la atmósfera disminuye a medida que se aumenta la temperatura y viceversa. En clima frío, la humedad absoluta afuera puede ser baja, aunque la humedad relativa pueda ser alta. Cuando este mismo aire es llevado adentro y calentado, la humedad relativa llega a ser muy baja. Como un ejemplo, una atmósfera saturada en un ambiente exterior a una temperatura de 30 °F ( -1 °C ) podría tener una humedad relativa solo un poco
mayor del 20 %, si se calentara a temperatura ambiente de 70 °F ( 21 °C).
Este fenómeno es responsable de la creencia antes mencionada de que la generación de estática es mas intensa en invierno. Este problema de la estática es mas intenso en el invierno debido a que cargas estéticas en un material tienen menor oportunidad de disiparse cuando la humedad relativa es baja.
3-3.2.5 Humidificar la atmósfera ha demostrado ser una solución a los problemas de estática en algunas circunstancias especiales, como donde la estática tiene un efecto en la adhesión o repulsión de hojas de papel, capas de seda vegetal, fibras y semejantes. Es usualmente conocido que una humedad relativa alrededor del 50 % o mayor evitará tales dificultades.
3-3.2.5.1 Infortunadamente, no es practico humidificar en todos los oficios en los cuales la estática puede ser un riesgo. Es necesario manejar algunas operaciones en una atmósfera que tiene una humedad relativa baja para evitar efectos de deterioro en los materiales manipulados. La humedad alta
también puede producir condiciones intolerables en el confort de las operaciones donde la temperatura de bulbo seco es alta. De otra parte, una humedad alta puede ventajosamente afectar las propiedades de manejo de algunos materiales, así se proporciona una ventaja adicional.
3-3.2.5.2 En algunos casos, la humidificación localizada producida por un chorro de vapor directo dentro del área puede producir resultados satisfactorios sin ¡a necesidad de incrementar la humedad en todo el lugar. (ver sección 7-2.6 y sección 7-6).
3-3.2.6 De lo anterior no se concluye que la humedad sea una cura para todos los problemas de estática. Algunos aisladores no son susceptibles de absorber humedad del aire, y la humedad alta no decrecerá notablemente la resistividad. Ejemplos notables son las superficies no contaminadas de algunos plásticos y superficies de derivados líquidos del petróleo. Tales superficies están en capacidad de acumular cargas estáticas aunque la atmósfera pueda tener una humedad relativa superior al 100 %.
3-3.2.7 En resumen, la humidificación puede ser una cura para los problemas de estática donde las superficies en las cuales la electricidad estática se acumula son aquellos materiales que pueden absorber humedad y que no son anormalmente calentados. Para superficies calentadas, y para la estática en ¡a superficie de aceites y algunos otros líquidos y materiales sólidos aislantes, la alta humedad no proveerá un medio para drenaje de cargas estáticas, y algunas otras soluciones tendrán que ser vistas.
3-3.3 Incremento de la conductividad.
3-3.3.1 Las cargas electrostáticas pueden acumularse en la superficie de materiales de baja conductividad. Por incremento de la conductividad, i.e., bajando la resistividad, estas cargas pueden ser suavizadas antes de que ellas se acumulen a niveles de riesgo.
3-3.3.2 En materiales sólidos, debe ser posible adicionar material conductor para incrementar la conductividad. Por ejemplo, el carbón se adiciona a algunos plásticos para incrementar su conductividad.
3-3.3.3 En líquidos del petróleo, los aditivos conductores han sido usados para controlar la acumulación de cargas. Estos son materiales polares, mezclados en los aceites, usualmente a bajas concentraciones. Los niveles de conductividad mayores que 50 picosiemens / metro (pS/m)* a la temperatura de uso se consideran no peligrosos.
3-3.3.3.1 El efecto de los aditivos de conductividad decrece con el incremento de la temperatura. Es importante que se use suficiente aditivo
para asegurar una conductividad satisfactoria a la menor temperatura de trabajo del producto.
3-3.3.3.2 Es importante anotar que los aditivos de conductividad no previenen la generación de electricidad estática. Ellos permiten una suavización rápida de las cargas, i.e., la recombinación con cargas de polaridad opuesta. El uso de los aditivos de conductividad con la unión y aterrizamiento para proveer un camino eléctrico para la disipación de las cargas.
3-3.4 La Ionización.
3-3.4.1 General. Bajo ciertas circunstancias el aire puede llegar a ser suficientemente conductor para disipar cargas estáticas. En el uso de todos los neutralizadores estáticos, uno tiene que considerar ciertos problemas de ingeniería tales como las condiciones del medio ambiente (polvo, temperatura, etc.) y el posicionamiento del aparato en relación con la materia prima, partes de la máquina, y el personal. Es importante saber que estos aparatos de control no previenen la generación de cargas estéticas (ver 1-4.1); estos utilizan la ionización del aire (u otro gas) para reducir la carga a unos niveles controlados.
3-3.4.2.1 Neutralizador Inductivo (“peine” estático)
3-3.4.2.1 Una carga estática en un cuerpo conductor está libre de fluir en el, y en un cuerpo esférico en el espacio esta por si misma se distribuirá uniformemente sobre ¡a superficie. Si el cuerpo no es esférico, la auto repulsión de la carga hará que esta se concentre en la superficie que tiene el menor radio de curvatura.
3-3.4.2.2 Si el cuerpo está rodeado de aire (u otro gas) y el radio de curvatura es reducido casi hasta cero, como una punta de aguja, la concentración de carga en la punta puede producir la ionización del aire, cambiando su conductividad. Mientras que una superficie de gran diámetro puede recibir y mantener un alto voltaje, la superficie equivalente equipada con una punta aguda puede mantener solo una pequeña carga antes que la rata de escape iguale la rata de generación. La carga inducida en una aguja aterrizada cuando se coloca en la vecindad de un cuerno cargado puede así producir la ionización por corona del aire y permitir que el cuerpo cargado disipe su carga a tierra. El comienzo de este efecto y su eficiencia depende de muchos factores tales como su geometría relativa, la densidad de carga en el cuerno, y la velocidad del movimiento relativo a la punta. El principio básico ha llevado a vados diseños de neutralizadores inductivos.
3-3.4.2.3 Un peine estático “es una barra de metal equipada con una serie de puntas en forma de aguja. Otra variación es un alambre de metal envuelta por una pieza delgada metálica.
3-3.4.2.4 La densidad de carga de un no conductor es una cantidad absoluta pero esta puede variar con la posición. El campo eléctrico asociado con esta carga puede ser usado para obtener medidas cualitativas de voltaje proporcionales a la carga cuando se hacen en una geometría fijada. La medida es de gran utilidad en el diseño y colocación de neutralizadores inductivos y otros neutralizadores. En una banda en movimiento, el voltaje aparente es un valor promedio. Midiendo el voltaje aparente después del Neutralizador, el lugar optimo de colocación puede ser encontrado.
3-3.4.2.5 Cuando los neutralizadores son usados en bandas en movimiento (ver sección 7-1 para bandas de potencia, sección 1-2 para telas, y sección 7-3 para papel), como muestra la figura 7-2.4, el comienzo de la operación le corresponde un voltaje aparente de 5 kV en la banda. La medida se hace adelante del Neutralizador, lejos de los objetos aterrizados tales como rodillos usando un “field-mill” u otro aparato colocado a 1 pulgada (25 mm) de la superficie cargada. Si se experimentan problemas en tales condiciones, la barra inductiva puede usarse junto con otros aparatos. (ver sección 3-3.4.3 y 3-3.4.4)
3-3.4.3 Neutralizador Eléctrico.
3-3.4.3.1 El Neutralizador eléctrico es un aparato de potencia de alto voltaje que es medio efectivo para remover cargas estáticas de materiales como algodón, ¡ana, seda, o papel en procesos, fabricación, o impresión. Este produce una atmósfera conductora ionizada en la vecindad de la superficie cargada. Las cargas por lo tanto escapan lejos hacia algún cuerpo conductor aterrizado.
3-3.4.3.2 Los neutralizadores eléctricos no deben ser usados donde estén presentes vapores inflamables, gases o sin una aprobación específica para tales locaciones.
3-3.4.4 Neutralizador Radioactivo.
3-3.4.4.1 Otro método para disipar la electricidad estática involucra la ionización del aire con materiales radioactivos. Tales instalaciones no requieren rediseño del equipo existente. La fabricación y distribución de neutralizadores radioactivos está regulado por U.S. Nuclear Regulatory Commission « (o Agreement State Licensing Agency), la cual es responsable por la salud y seguridad de la población.
3-3.4.4.2 Las sustancias radioactivas en sí mismas no son una fuente potencial de ignición; la localización de tales fuentes con el propósito de la disipación estática no necesita ser restringida sobre la base de la posible presencia de atmósfera inflamable a su alrededor. Sin embargo, si la fuente de radiación es alguna clase de aparato eléctrico conectado a la línea, la localización del equipo tiene que ser restringido de igual manera que para otro aparato eléctrico, de acuerdo con NFPA 7Q, “National Electrical Code”. 3-3.4.4.3 El uso de voltajes aparentes indica que donde este excede 20 kV (ver 3-3.4.2.4), la eficiencia está significativamente reducida, dependiendo de la velocidad de la banda. En este caso, el uso de un Neutralizador inductivo adelante del Neutralizador radioactivo ha sido efectivo.
3-3.4.5 llama abierta. La ionización del aire se puede obtener también, por una llama abierta. (ver 7-3.4.5)
3-3.4.6 La ionización por algunos de los métodos discutidos en 3.3.4, es particularmente adaptable a tos procesos discutidos en las secciones 1, 7-2 y 7-3.
3-4 Control de mezclas inflamables por inercia, ventilación o reubicación.
3-4.1 A pesar de esfuerzos planeados para prevenir la acumulación de cargas estáticas, los cuales deben ser el primer propósito de un buen diseño, hay muchas operaciones que incluyen el manejo de materiales no conductores, o equipo no conductor que no se proporcionan por sí mismos a esta características de la mezcla. Debe ser preferible, o esencial, dependiendo de la naturaleza de los riesgos de los materiales Involucrados, disponer otras medidas para complementar o suplantar las facilidades de disipación de la estática, tales como:
3-4.1.1 Donde la mezcla normalmente encendible (inflamable) está contenida en pequeño recipiente, tal como un tanque de proceso, se puede usar efectivamente un gas inerte para hacer la mezcla no inflamable. (ver NFPA 69, (Standard on Explosion Prevention Systems). Cuando las operaciones son dirigidas en atmósferas por encima del limite superior de Inflamabilidad debe ser prácticamente aplicado el gas Inerte solo durante los períodos cuando la mezcla pase dentro del rango de su inflamabilidad.
3-4.1.2 La ventilación mecánica se puede aplicar en muchos casos para diluir una mezcla inflamable bien abajo de su rango de inflamabilidad. También, por direccionamiento de aire en movimiento, que puede ser práctico para prevenir los polvos o solventes inflamables de áreas cercanas en operación,
donde, de otro modo, podría existir un riesgo incontrolable de estática. Para ser considerado confiable, la ventilación mecánica debe ser enclavada con el equipo para asegurar su propia operación.
3-4.1.3 Donde una porción de acumulación de estática de un equipo es innecesariamente localizada en una área riesgosa, es preferible relocalizar el equipo a un lugar seguro mas que confiarse en la prevención de la acumulación de estática.
Capítulo 4.
LÍQUIDOS INFLAMABLES Y COMBUSTIBLES. 4.1. General.
4-1.1 Líquidos inflamables pueden formar mezclas vapor aire Inflamables cuando son manipuladas o en almacenamiento.
4-1.1.1 Si la temperatura del liquido está por debajo de su punto de chispa (inflamación), la mezcla sobre su superficie tendrá por debajo el menor limite de inflamación, o muy tendiente a incendiarse. Un líquido manipulado en o un poco sobre su punto de Inflamación es mas probable que tenga una mezcla vapor aire inflamable en alguna superficie libre. Si la temperatura del líquido está bien abajo de su punto de inflamación, el equilibrio de la mezcla de vapor aire en la superficie libre puede estar sobre el límite superior de inflamación y por lo tanto, puede ser muy propenso a incendiarse. Sin embargo, una mezcla inflamable puede existir a cierta distancia de la superficie libre del líquido, particularmente en la vecindad de un desfogue y compuertas. También cuando cargas tales como un líquido dentro un tanque de gas libre, el espacio de vapor pasará a través del rango de inflamación durante la carga. Si la mezcla de vapor está por debajo o sobre los limites de inflamabilidad, este no encenderá, aun si ocurriera una chispa incendiaria. 4-1.1.2 Los líquidos con muy bajo punto de inflamación, tales como la gasolina, tienen, en climas templados o tropicales, una mezcla de vapor aire en la superficie del liquido muy por encima del limite superior de inflamación. Consecuentemente, si una chispa se presenta, no produce Ignición. Sin embargo, si tales líquidos son manipulados a temperaturas solo ligeramente superiores de su punto de inflamación, la ignición puede ser posible. En climas templados, el kerosén u otro liquido de alto punto de inflamación se manipula normalmente a temperaturas muy por debajo de su punto de inflamación. Consecuentemente, las mezclas vapor aire en la superficie del liquido están por debajo del limite menor de inflamación y, aquí de nuevo, no se produce ignición aunque se presenta una chispa. En el trópico, o cuando se calienta, el kerosén u otros líquidos de punto de Inflamación altos pueden alcanzar temperaturas en o sobre sus puntos de inflación, tos cuales producirán una mezcla vapor aire inflamable.
4-1.1.3 Así, en general, cuando un liquido es manipulado a una temperatura tal que la mezcla vapor aire en la superficie del liquido está aproximadamente en la mitad entre el limite de inflamabilidad superior e inferior, las condiciones para la ignición son optimas. Estas condiciones ocurren cuando los líquidos son manipulados a temperaturas que están ligeramente sobre su punto de inflamación; como la manipulación de la temperatura se incrementa o decrece, la probabilidad de ignición decrece. La figura 4-1.1.3 muestra la relación entre la temperatura, la presión de vapor, y los límites de inflamabilidad de derivados del petróleo a nivel del mar. Pág. 77-12
4-1.1.4 La presión de vapor en la presencia de una fase líquida depende solo de la temperatura, y la fracción de la presión total ejercida por la presión de vapor que determina la composición de la mezcla aire vapor. Así, en la altura (tal como en una ciudad alta o en aviación) donde la presión total es baja, ambas el punto de inflación y su correspondiente temperatura, en la mezcla vapor aire optimo , decrece. Por definición, los combustibles líquidos pueden llegar a ser bajo tales condiciones ,inflamables.
4-1.2 La estática es generada cuando los líquidos se mueven en contacto con otros materiales. Esto ocurre comúnmente en operaciones tales como el flujo de ellos a través de tubos, y en mezclas, vertimientos, bombeos, filtramiento o agitación. Bajo ciertas condiciones, particularmente con hidrocarburos líquidos, la estática puede acumularse en el líquido. Si la acumulación es suficiente, una chispa de estática se puede presentar. Si la chispa ocurre en presencia de una mezcla vapor aire inflamable , puede ocurrir la ignición. Por lo tanto, deben ser tomadas medidas de prevención para que no se presenten estas dos condiciones.
4-1.2.1 La filtración con algunos tipos “greda” y microfiltros substancialmente incrementan la capacidad del flujo del liquido para generar cargas estáticas. Pruebas indican que algunos filtros de este tipo tienen la capacidad de generar cargas de 100 a 200 veces mayor que los alcanzados sin tales filtros.
4-1.3 Para prevenir una ignición es necesario controlar uno o mas de los siguientes ítems:
a) Vapor inflamable b) Aire (u oxigeno) c) Fuente de ignición.
4-1.4 Las medidas estándar de control son diseñadas para prevenir chispas incendiarias, o la formación de las mezclas vapor aire inflamables. En muchos casos, aire, el cual puede formar una mezcla inflamable con el vapor, puede ser eliminado o reducido en cantidad para convertir la mezcla no Inflamable.
4-1.5 Desde el punto de vista de la electricidad estática, los líquidos inflamables pueden ser clasificados de acuerdo a las siguientes características:
a) La capacidad de generación de estática. b) La conductividad.
c) El punto de inflamación.
4-1.6 Un número de pruebas de laboratorio se ha desarrollado para caracterizar los productos derivados del petróleo por su capacidad de generar estática. Sin embargo, los métodos de prueba difieren unos de otros y en consecuencia los combustibles pueden ser clasificados en diferentes ordenes. Por tanto, también se han encontrado casos donde algunos combustibles han variado ampliamente su capacidad de generación de cargas estáticas aunque ellos tenían aproximadamente la misma conductividad. Pocas de estas pruebas copian alguna situación practica y por esta razón tas pruebas de capacidad de generación de estática, por si mismas, no son confiables para predecir los riesgos de estática. No es practico eliminar completamente la producción de estática mediante la purificación del producto.
4-1.7 La conductividad de un liquido es una medida de su capacidad de mantener una carga en un contenedor conectado a tierra (aterrizado), (ver sección 7-8). Reducir la conductividad, aumenta la capacidad del líquido de mantener una carga. Si la conductividad de un liquido bajo las condiciones de uso es mayor que 50 pS/m algunas cargas que son generadas se disiparán sin la acumulación de un riesgo potencial. (ver apéndices B para una discusión en una disipación.)
4-1.7.1 La experiencia indica que la mayoría de los crudos del petróleo, residuos de aceite ( incluyendo los aceites combustibles números 5 y 6 ), asfaltos, y líquidos solubles en agua, no acumulan cargas estáticas.
4-1.7.2 Cuando un líquido es transferido dentro de un contenedor no conductor (vidrio, plástico), el material del contenedor puede impedir la disipación de la carga a tierra. En estas circunstancias, aún líquidos conductores pueden acumular cargas. (ver sección 7-8.)
4-2 Cargas libres en la superficie de un líquido.
4-2.1 Si un líquido eléctricamente cargado es vaciado, bombeado, o de otro modo transferido a un contenedor o tanque, la unidad de carga de signo similar dentro del liquido será repelida una de otra hacia la superficie exterior del líquido, incluyendo no solo las superficies en contado con las paredes del contenedor la superficie superior adyacente al espacio de aire, si hay alguna. Esta es la carga posterior, a menudo llamada la superficie de carga, que es la mas concerniente en muchas situaciones.
4-2.2 En muchos casos el contenedor es metálico, y por lo tanto conductor. Pueden ocurrir dos situaciones, algo diferentes con respecto a las medidas de protección, dependiendo de si el contenedor está en contacto con la tierra o si está aislado de esta. Estas dos situaciones son: (1) Un tanque ordinario de almacenamiento puesto sobre la tierra o concreto u otra fundación ligeramente conductora, y (2 )un tanque cisterna sobre llantas secas.
4-2.2.1 En la primera situación de 4-2.2 el contenedor de metal está conectado a tierra. Las cargas que alcanzan la superficie en contacto con el recipiente se unirán con cargas de signo opuesta que han sido atraídas hasta allí. Durante todo este proceso el tanque y su contenido, considerado como una unidad, son eléctricamente neutros, i.e. la carga total en el líquido y su superficie es exactamente igual y opuesta a la carga en envoltura del tanque. Esta carga en la envoltura del tanque es fijada allí pero gradualmente desaparecerá a medida que se reúna con las cargas migratorias en el líquido. El tiempo que se requiere para que esto ocurra se llama tiempo de relajamiento o disipación. Este tiempo de relajamiento depende en primera instancia de la conductividad del liquido. Puede ser una desde una fracción de segundo hasta unos pocos minutos.
4-2.2.2 Durante todos estos procesos, la envoltura del tanque está a un potencial de tierra. Externamente, el contenedor es eléctricamente neutro. Pero internamente, hay una diferencia de potencial entre la pared del contenedor y el fluido, hasta que las cargas en el fluido se escapan de él y son reunificadas con cargas disímiles en las paredes del tanque.
4-2.2.3 Si la diferencia de potencial entre alguna parte de la superficie del liquido y la envoltura metálica del tanque llega a ser suficientemente alta como para causar la ionización del aire, puede ocurrir una ruptura eléctrica y saltar una chispa hacia la envoltura. Tal chispa a través de la superficie del líquido puede ser una causa de ignición donde una mezcla de vapor aire este presente. Sin embargo, una chispa hacia la envoltura del tanque es menos probable que una chispa en proyección o hacía un objeto conductor bajado
dentro del tanque. Ninguna unión o aterrizaje del tanque o contenedor puede remover esta superficie interna de carga.
4-2.3 En la segunda situación mencionada en 4-2.2, la carcaza del tanque está fuertemente aislada de tierra. La carga en la superficie del liquido atrae una carga igual y opuesta del interior del contenedor. Esta deja una carga libre en la superficie exterior del tanque que es del mismo signo y magnitud que la que está en el líquido. Esta puede escapar del tanque a la tierra en forma de una chispa. El llenado de un carro cisterna a través de una bóveda abierta, es una fuente de chispas que puede causar incendios; en este caso la chispa salta del extremo abierto de llenado al tubo de llenado, el cual es una tierra potencial. Este riesgo puede ser controlado conectando a tierra el contenedor antes que el llenado comience o uniendo el tubo de llenado al tanque. Si se usa la unión a tierra del tanque, el tubo de llenado tiene que ser conectado a tierra. (ver figura 4-5.3.)
4-2.4 La discusión previa de distribución de cargas liberadas dentro de un contenedor con un flujo de vapor. Además, la generación o separación puede ocurrir dentro del contenedor en varias formas para producir una superficie de carga:
(a) Flujos con rociado o aspersión del vapor entrante (b) Perturbación en el agua del fondo por el vapor entrante (c) Burbujas de aire o gas a través del liquido
(d) Chorro o mezcla con hélice dentro del tanque.
4-2.5 Estas cargas en la superficie de un liquido no pueden ser prevenidas por unión o conexiones a tierra, pero pueden ser convertidas en inofensivas por inercia del vapor en el espacio, desplazando parte del oxigeno con un gas Inerte sustituto, o incrementando la concentración de gas inflamable en el espacio de vapor sobre el limite superior de inflamación con un gas, como el gas natural.
4-2.6 Usar aditivos de conductividad que disiparán rápidamente la superficie de carga y previene la formación de potenciales peligrosos.
4-3 Tanques de almacenamiento.
4-3.1 Los tanques de almacenamiento son de dos tipos generalmente: los que tienen un espacio de vapor y los que no tienen substancialmente ningún espacio. Un tanque de raíz cónica es un ejemplo del primero y un tanque de base flotante es un ejemplo del ultimo.
4-3.2 Cuando los tanques que tienen espacio que pueden contener mezclas inflamables de vapor y aire son llenados con líquidos de acumulación de estática, una o mas de las siguientes medidas de protección (de a hasta i) puede ser usada, dependiendo de las características del líquido manipulado. (a) Llenado con turbina pelton de rociado debe ser prohibido excepto para
líquidos inflamables que no acumulan estática, tales como aceites crudos.
(b) La conexión de entrada del tubo de llenado debe descargar cerca del fondo del tanque y debe ser diseñado para reducir la turbulencia a un mínimo. En general, la conexión de entrada del vapor debe ser preferiblemente horizontalmente dirigida para reducir la agitación del agua y sedimentos del fondo del tanque.
(c) La generación de carga generalmente se incrementa con la velocidad del flujo; luego, se sigue que la ocurrencia de una ignición por estática es menos probable con una baja velocidad de flujo. Cuando sea posible, la velocidad linear del líquido en el tubo de entrada del tanque debe mantenerse por debajo de 3.3 pies por segundo (1 ml seg.) hasta que el tubo de entrada este bien sumergido.
(d) El agua debe ser mantenida fuera del vapor de entrada, cuando sea posible, desde que la densidad de carga, o carga por unidad de volumen, puede ser incrementada con la presencia de un líquido , como el agua, en el flujo de vapor y por su colocación fuera del tanque.
(e) Se debe evitar el bombeo de cantidades substanciales de aire u otro gas dentro de un tanque que tiene un espacio de vapor, puesto que las burbujas de un gas a través de un líquido inflamable en un tanque pueden generar cargas y liberarlas hacia la superficie de liquido libre. (f) Si el tanque contiene una mezcla de aire vapor inflamable previamente
usado, el tanque puede asegurarse contra una explosión por liberación de vapor o por inercia, antes de bombearle un liquido generador de estática con un alto punto de inflamación. (Ver NFPA 69, “Standard on Explosion Prevention Systems, for further information it)
(g) Deben tomarse medidas de seguridad para eliminar la posibilidad de que un cuerno flotante conductor no aterrizado encuentre la forma, dentro del tanque, de liberar instantáneamente toda su carga así como su aproximación a la carcaza u otras superficies aterrizadas. Debe asegurarse, también, que todas las partes de tas compuertas
automáticas tipo flotante de los tanques, estén eléctricamente interconectadas.
(h) Si es posible, se debe evitar sacar muestras o calibrar a través del techo de la entrada principal o alguna otra entrada. En algún caso, debe evitarse muestreos o calibraciones, a través del techo de la entrada principal o alguna otra entrada, con objetos conductores hasta después de completar el llenado y que la turbulencia en la superficie halla finalizado. Dependiendo de las características del líquido, el tamaño del tanque, y la rata de llenado, se requiere un período de 30 minutos o mas para que la carga de la superficie se disipe a un nivel seguro. El método preferido para llevar a cabo estas operaciones es con el uso de una sonda que llegue hasta el fondo del tanque. De esta forma el campo electrostático es confinado en la sonda y habrá una muy pequeña causa de chispa, y por lo tanto estas operaciones se pueden hacer en cualquier momento.
(i) Cuando se haga un muestreo o calibración atravez del techo de la entrada principal o alguna otro techo de compuerta, usando objetos conductores, deben tomarse precauciones para asegurar que hay un contacto directo entre el objeto conductor y una superficie de metal descubierta <it pelada «> en el borde de la compuerta. Si no se puede hacer esto, se debe usar una prensa de unión para asegurar el contacto entre el objeto y el tanque.
4-3.3 Cuando líquidos son bombeados a un tanque convencional de techo flotante abierto (externo), las medidas protectoras anotadas arriba son aplicables hasta que el techo llega a ser flotante, después de lo cual no son necesario medidas especiales de seguridad.
4-3.4 Las chispas de ignición dentro de los tanques no pueden ser controlado por conexiones externas a tierra. (ver 3-3.1 y 4-2.3)
4-3.5 Una chispa de ignición externa es Improbable a menos que el tanque esté deliberadamente aislado de tierra de modo que la resistencia a tierra substancialmente exceda 10 Megohmios.
4-4 Sistemas de tubos.
4-4.1 En áreas donde las mezclas de vapor aire inflamables puedan existir, las secciones eléctricamente aisladas del tubo metálico deben ser unido al resto del sistema (o aterrizado) para evitar chispas externas que puedan producir la ignición.