La protección contra explosiones es un conjunto de medios que aseguran el funcionamiento normal de los equipos en lugares donde existe peligro de explosión de gas o polvo ; [1] prevenir el impacto sobre las personas de los factores peligrosos y nocivos de la explosión, garantizando la seguridad de los bienes materiales. [2]
Los procesos de producción deben diseñarse de modo que la probabilidad de explosión en cualquier área explosiva durante el año no exceda 10 −6 . En caso de improcedencia técnica o económica, el impacto de la explosión sobre las personas se limita de modo que la probabilidad de exposición a los factores peligrosos de la explosión durante el año no exceda de 10 −6 por persona. [3]
Zonas de clase B-I: zonas ubicadas en habitaciones en las que se emiten gases combustibles o vapores de un líquido inflamable (en adelante, líquido inflamable) en tal cantidad y con tales propiedades que pueden formar mezclas explosivas con el aire en condiciones normales de funcionamiento, por ejemplo, cuando carga o descarga de dispositivos tecnológicos, almacenamiento o transfusión de líquidos inflamables ubicados en contenedores abiertos, etc.
Las zonas de clase B-Ia son zonas ubicadas en habitaciones en las que, durante el funcionamiento normal, no se forman mezclas explosivas de gases combustibles (independientemente del límite inferior de concentración de ignición) o vapores de líquidos inflamables con el aire, pero solo son posibles como resultado de accidentes o mal funcionamiento.
Las zonas de clase V-Ib son zonas ubicadas en locales en los que, durante el funcionamiento normal, no se forman mezclas explosivas de gases combustibles o vapores de líquidos inflamables con el aire, sino que son posibles solo como resultado de accidentes o mal funcionamiento y que difieren en uno de las siguientes características:
La Clase B-Ib también incluye áreas de laboratorio y otros locales en los que están presentes gases combustibles y líquidos inflamables en pequeñas cantidades, insuficientes para crear una mezcla explosiva en un volumen superior al 5% del volumen libre de la sala, y en los que se trabaja con gases combustibles y líquidos inflamables se lleva a cabo sin aplicaciones de llama abierta. Estas zonas no son explosivas si el trabajo con gases combustibles y líquidos inflamables se realiza en campanas extractoras o bajo campanas extractoras.
Zonas de clase B-Ig - espacios próximos a instalaciones exteriores: instalaciones tecnológicas que contienen gases inflamables o líquidos inflamables, tanques de superficie y subterráneos con líquidos inflamables o gases inflamables ( gas holders ), pasos elevados para drenar y cargar líquidos inflamables, trampas de aceite abiertas, sedimentación estanques con una película de aceite flotante, etc.
Zonas de clase B-II: zonas ubicadas en habitaciones en las que se emiten polvos combustibles o fibras que pasan a suspensión en tal cantidad y con tales propiedades que son capaces de formar mezclas explosivas con el aire en condiciones normales de funcionamiento (por ejemplo, durante la carga y descarga). dispositivos tecnologicos).
Las zonas de clase B-IIa son zonas ubicadas en salas en las que no se producen condiciones peligrosas, como en una zona de clase B-II, durante el funcionamiento normal, sino que solo son posibles como resultado de accidentes o averías.
Dependiendo de la frecuencia y duración de la presencia de una mezcla explosiva, las zonas explosivas se dividen en las siguientes clases:
Los equipos para trabajos en atmósferas explosivas deben cumplir los requisitos necesarios para un funcionamiento y operación seguros en relación con el riesgo de explosión. Esto se garantiza mediante el cumplimiento del alcance del equipo, los niveles y tipos de protección contra explosiones del equipo por [5] :
TR TS 012/2011 Sobre la seguridad de los equipos para operación en ambientes explosivos. Para confirmar la conformidad de los equipos y la implementación de los reglamentos técnicos, se utilizan los siguientes:
Según el campo de aplicación, los equipos se dividen en los siguientes grupos:
Ex EEx d IIC T3, donde:
La marca de protección contra explosiones se aplica a los equipos eléctricos en forma de una sola marca indivisa colocada en un rectángulo.
En función del peligro de convertirse en fuente de ignición y de las condiciones de su uso en ambientes explosivos, los equipos se clasifican según los niveles de protección contra explosiones:
Para el funcionamiento en atmósferas de gases explosivos de equipos eléctricos, se utilizan tipos de protección contra explosiones: d, e, i, m, nA, nC, nR, nL, o, p, q, s.
Para el funcionamiento en entornos polvorientos explosivos de equipos eléctricos, se utilizan tipos de protección contra explosiones: t, i, m, p, s.
Para operación de equipos no eléctricos en ambientes explosivos: c, b, k, d, p, s.
Recinto antideflagrante (d)El recinto a prueba de explosiones es un tipo de protección contra explosiones en el que el equipo eléctrico se coloca en un recinto fuerte que puede soportar una explosión interna sin deformar la carcasa. La protección es proporcionada por los espacios de los elementos de la carcasa, que proporcionan la liberación de gases formados durante el flash en la atmósfera externa sin socavar la atmósfera explosiva circundante. Todas las entradas eléctricas están cuidadosamente selladas en los puntos de entrada a la carcasa.
Este tipo de protección se basa en la idea de contención de una explosión. En este caso, se permite que la fuente de energía entre en contacto con una mezcla peligrosa de aire y gas. El resultado es una explosión, pero debe permanecer contenida dentro de un recinto construido para soportar la presión generada por una explosión dentro del recinto y así evitar que la explosión se propague a la atmósfera circundante.
La teoría que sustenta este método se basa en el hecho de que el chorro de gas resultante de la explosión se enfría rápidamente al salir de la envoltura, debido a la conductividad térmica de la envoltura, la rápida expansión y el enfriamiento del gas caliente en la atmósfera externa más fría. Esto es posible solo si la carcasa tiene orificios de salida de gas especiales o si las ranuras son lo suficientemente pequeñas.
Las propiedades necesarias para un recinto a prueba de llamas incluyen una construcción mecánica fuerte, una conexión de contacto entre la tapa y el cuerpo del recinto y pequeños espacios en el recinto. No se permiten espacios grandes, pero los espacios pequeños en las juntas son inevitables. La aplicación de aislamiento al espacio aumenta el grado de protección contra una atmósfera corrosiva, pero no elimina el espacio.
Dependiendo de la naturaleza de la mezcla explosiva y del ancho de las superficies adyacentes, se permiten diferentes holguras máximas entre ellas. La clasificación de los recintos se basa en las categorías de explosión de las mezclas y el valor máximo de la temperatura de autoignición, que debe ser inferior a la temperatura de ignición de la mezcla presente en el lugar donde se instalen.
El material de la carcasa suele ser metal (aluminio, acero laminado, etc.). Se pueden utilizar materiales plásticos y no metálicos para recintos con un volumen interno pequeño (menos de 3 dm3).
Aplicación principal: caja de conexiones , dispositivos de conmutación, lámparas, estaciones de control, interruptores, arrancadores, motores eléctricos, elementos de calefacción, armarios de control, equipos de TI.
Defensa Mejorada (e)Mayor tipo de protección "e": un tipo de protección para equipos eléctricos que utiliza medidas adicionales contra un posible exceso de la temperatura permitida, así como la ocurrencia de descargas de arco, chispas en modos de operación normales o anormales.
El tipo de protección Ex e es un método que consiste en que en los equipos eléctricos o partes de los mismos que no tienen partes normalmente chispeantes, se han tomado una serie de medidas adicionales a las utilizadas en los equipos eléctricos de propósito general, que dificultan la por la aparición de calor peligroso, chispas eléctricas y arcos que pueden inflamar mezclas explosivas.
Este tipo de protección se utiliza principalmente para cajas de conexiones eléctricas, equipos de iluminación eléctrica, así como motores eléctricos que no producen chispas (por ejemplo, motores asíncronos de rueda de ardilla o motores paso a paso síncronos y sin escobillas).
Ex e es inherentemente menos complejo que otros tipos de protección contra explosiones y, como resultado, tiene un bajo costo.
Aplicación principal: cajas de conexiones y terminales, accesorios de iluminación, estaciones de control, aparamenta.
Circuito eléctrico intrínsecamente seguro (i)Un circuito eléctrico intrínsecamente seguro se define como un circuito en el que las descargas o los efectos térmicos que se producen durante el funcionamiento normal de los equipos eléctricos, así como en los modos de emergencia, no provocan la ignición de una mezcla explosiva. El tipo de protección "circuito eléctrico intrínsecamente seguro" se basa en mantener una corriente (tensión, potencia o energía) intrínsecamente segura en el circuito eléctrico. En este caso, corriente intrínsecamente segura (voltaje, potencia o energía) significa la corriente más alta (voltaje, potencia o energía) en un circuito eléctrico que genera descargas, que no enciende una mezcla explosiva en las condiciones de prueba prescritas por las normas pertinentes.
Aplicación principal: tecnología de medición y control, tecnología de comunicación, sensores, accionamientos.
Sellado con compuesto (m)El sellado con compuesto “m” es un tipo de protección contra explosiones en el que las partes del equipo capaces de encender una atmósfera explosiva debido a chispas o calentamiento están encerradas en un compuesto para evitar la ignición de una atmósfera explosiva durante la operación o instalación.
Tipo de protección contra explosiones "n"Opciones:
Tipo de protección n : un tipo de protección contra explosiones, lo que significa que al diseñar equipos eléctricos de uso general, se toman medidas de protección adicionales para que en modos de operación normales y algunos anormales, no pueda convertirse en una fuente de descargas de arco y chispas, así como como superficies calientes que pueden causar ignición alrededor de la mezcla explosiva.
El tipo de protección contra explosiones "n" se utiliza para proporcionar protección contra explosiones a equipos eléctricos que no producen chispas, así como a equipos eléctricos, partes de las cuales pueden crear arcos eléctricos o chispas o tener superficies calientes que, sin el uso de ninguno de los métodos de protección , puede encender la mezcla explosiva circundante.
Llenar o purgar el recinto bajo presión positiva con gas de protección (p)Llenar o purgar el gabinete bajo presión excesiva con gas de protección es un tipo de protección contra explosiones diseñado para uso en atmósferas de gas potencialmente explosivas en las que, para la operación segura de equipos eléctricos:
Este tipo de protección se utiliza para:
Se utiliza aire o un gas inerte para purgar y mantener la sobrepresión y, si es necesario, para diluir las sustancias inflamables dentro del recinto.
El método presurizado se basa en la idea de separar la atmósfera ambiente de los equipos eléctricos. Este método no permite que una mezcla peligrosa de aire y gas pase a través de un recinto que contenga partes eléctricas que puedan producir chispas o tener temperaturas peligrosas. El gas de protección (aire o gas inerte) contenido dentro del recinto está a una presión superior a la de la atmósfera exterior.
La presión diferencial interna se mantiene constante, con y sin un flujo de gas de protección constante. La carcasa debe tener una cierta resistencia, pero no hay requisitos mecánicos especiales, porque la diferencia de presión mantenida no es muy alta.
Para mantener la diferencia de presión, el sistema de suministro de gas de protección debe poder compensar sus pérdidas debido a fugas de la contención o debido al acceso del personal.
Aplicación principal: armarios de distribución de alta corriente, analizadores, motores.
Relleno de cuarzo del caparazón con partes portadoras de corriente (q)El relleno de cuarzo de la carcasa es un tipo de protección contra explosiones en el que las partes capaces de encender una mezcla de gas explosiva se fijan en una posición determinada y están completamente rodeadas por un relleno que evita la ignición de la atmósfera explosiva circundante. Este tipo de protección no impide la penetración de la atmósfera gaseosa explosiva circundante en los equipos y componentes y la posibilidad de su ignición por circuitos. Sin embargo, debido al bajo volumen libre en el material de relleno y la supresión de las llamas que pueden viajar a lo largo de los caminos del material de relleno, se evita una explosión externa.
Aplicación principal: transformadores, condensadores.
Llenado de aceite de la vaina con partes conductoras de corriente (o)El recinto lleno de aceite es un tipo de protección contra explosiones en el que los equipos eléctricos o partes de equipos eléctricos se sumergen en un líquido protector para que una atmósfera explosiva que pueda estar sobre el líquido o fuera del recinto no pueda encenderse.
Líquido protector: aceite mineral que cumpla con GOST 982 u otro líquido que cumpla con los requisitos:
Aplicación principal: transformadores, resistencias de arranque.
Tipo especial de protección(es)Un tipo de protección para equipos que permite el diseño, evaluación y prueba de equipos que, debido a limitaciones funcionales y operativas, no pueden evaluarse completamente dentro de uno o una combinación de tipos de protección generalmente aceptados, pero la provisión del nivel de protección requerido se puede confirmar
Aplicación principal: sensores, pararrayos.
Seguridad estructural (c)Seguridad estructural "c": un tipo de protección en el que se toman medidas de protección adicionales para excluir la posibilidad de ignición de la atmósfera explosiva circundante de superficies calentadas, chispas y compresión adiabática creada por partes móviles del equipo.
Control de fuente de encendido (b)Control de fuente de ignición "b": un tipo de protección que prevé la instalación en equipos no eléctricos de un dispositivo que excluye la formación de una fuente de ignición y a través del cual sensores internos incorporados monitorean los parámetros de los elementos del equipo y provocan la operación de dispositivos automáticos de protección o alarmas.
Protección contra inmersión en líquidos (k)Protección por inmersión en líquido "k" - un tipo de protección en la que las fuentes potenciales de ignición son inofensivas o separadas de la atmósfera explosiva por inmersión total o parcial en líquido protector, cuando las superficies peligrosas se cubren constantemente con líquido protector para que la atmósfera explosiva, que puede estar por encima del nivel del líquido o fuera del recinto del equipo, no podría encenderse. Se utiliza principalmente para grandes transformadores.
Vaina de protección para ambientes con polvo explosivo (t)Protección de vaina "t": un tipo de protección contra explosiones en el que el equipo eléctrico está completamente protegido por una vaina para excluir la posibilidad de ignición de una capa o nube de polvo;
La protección contra explosiones de los sistemas de alta presión se logra mediante medidas organizativas y técnicas; desarrollo de materiales didácticos, reglamentos, normas y reglas para la realización de procesos tecnológicos; organización de formación e instrucción para personal de servicio; ejerciendo control y vigilancia sobre el cumplimiento de las normas del régimen tecnológico, reglas y normas de seguridad, seguridad contra incendios, etc. Además, los equipos de alta presión deben estar equipados con sistemas de protección contra explosiones que impliquen:
Se deben hacer esfuerzos para mantener al mínimo el número y el tamaño de las zonas Clase 0 o Clase 1. Esto se puede garantizar mediante la elección del diseño del equipo tecnológico y las condiciones de su funcionamiento. Se debe asegurar que las áreas sean esencialmente de clase 2 o no peligrosas. Si la fuga de una sustancia combustible es inevitable, es necesario utilizar un equipo tecnológico que sea una fuente de fuga de segundo grado, y si esto no es posible, es decir, cuando la fuga de primer grado o constante (continua) es inevitable, entonces su número debe ser mínimo. Para reducir el nivel de peligro de explosión de la zona, el diseño, las condiciones de funcionamiento y la ubicación de los equipos de proceso deben ser tales que, incluso en caso de accidentes, la fuga de material combustible a la atmósfera sea mínima.
Después de que se haya llevado a cabo el trabajo de mantenimiento, antes de continuar con la operación, el equipo que determina la clasificación del área, si se ha reparado, se debe revisar cuidadosamente y se debe encontrar que sea completamente consistente con el diseño original.
Suficientemente confiable y uno de los métodos más comunes de protección contra explosiones de equipos tecnológicos y edificios es el uso de dispositivos de alivio de presión de explosión :
Apagallamas de tipo seco: un dispositivo de protección contra incendios que se instala en un aparato o tubería tecnológica peligrosa para incendios, que pasa libremente el flujo de una mezcla de gas, vapor y aire o líquido a través de un elemento extintor de llamas y contribuye a la localización de la llama.
Parachispas de tipo seco: un dispositivo instalado en los colectores de escape de varios vehículos, unidades de potencia y que atrapa y extingue chispas en los productos de combustión generados durante la operación de hornos y motores de combustión interna.
Los parallamas se clasifican de acuerdo con los siguientes criterios: el tipo de elemento parallamas, el lugar de instalación, el tiempo de mantenimiento de la eficiencia cuando se exponen a las llamas.
Según el tipo de apagallamas, los apagallamas se dividen en:
Según el lugar de instalación, los pararrayos se dividen en:
De acuerdo con el tiempo de mantenimiento de la eficiencia cuando se exponen a la llama, los parallamas se dividen en dos clases:
Los apagachispas se clasifican según el método de extinción de chispas y se dividen en:
Se ha establecido que la llama de la explosión no solo es capaz de propagarse a través de comunicaciones tecnológicas (tuberías) llenas de una mezcla combustible, sino que los efectos dinámicos del gas que acompañan este proceso pueden intensificar la combustión de deflagración con tanta fuerza que muy a menudo se convierte en detonación con importante fuerza destructiva. Localizar una explosión significa evitar la propagación de llamas a través de comunicaciones tecnológicas. Los medios para localizar la llama en las tuberías incluyen varios tipos de parallamas. Los parallamas son dispositivos que dejan pasar libremente el flujo de vapor o mezcla de gas y aire, pero evitan la propagación de la llama. Se instalan en tubos de antorcha para la liberación de gases combustibles a la atmósfera, frente a los quemadores y en las comunicaciones. La acción de los parallamas es dividir el flujo de gas en un gran número de corrientes de gas, en las que las pérdidas de calor superan la liberación de calor en la zona de reacción; en canales estrechos, la temperatura de combustión disminuye y la velocidad de propagación de la llama disminuye. La eficiencia de los parallamas depende principalmente del diámetro de los canales de extinción de llamas y depende débilmente de la longitud y el material de las paredes de estos canales. Con una disminución en el diámetro del canal de extinción de llama, su superficie aumenta por unidad de masa de la mezcla de reacción, como resultado de lo cual aumentan las pérdidas de calor de la zona de combustión. En un diámetro crítico , la velocidad de reacción disminuye tanto que la propagación de la llama se detiene por completo.
Los parallamas diseñados para extinguir líquidos en llamas derramados funcionan según el mismo principio. Para la autoextinción de líquidos en llamas, se utiliza el principio de supresión de la convección natural con la ayuda de una serie de métodos constructivos que violan las condiciones necesarias para la existencia de una llama, creando condiciones para su separación de la superficie del líquido. Estas condiciones se logran mejor en canales verticales que tienen una sección transversal axisimétrica, así como en capas planas de gas formadas por dos planos paralelos instalados a cierta distancia entre sí.
Estos planos en los arrestallamas son rejillas metálicas impermeables a los flujos convectivos naturales del medio gaseoso. Con ciertos parámetros geométricos, tienen propiedades únicas. Las rejillas prácticamente no tienen resistencia al flujo de líquidos y, al mismo tiempo, son una barrera impenetrable a los flujos de convección natural. Además, las rejillas metálicas pueden eliminar el proceso de rociar un chorro de líquido ardiente y, al mismo tiempo, cortar la llama.
El diseño garantiza la autosupresión completa del proceso de combustión cuando cae un flujo de líquido en llamas y pasa dentro de los canales del dispositivo, así como la localización confiable de derrames y la prevención de salpicaduras de flujos de líquido en llamas que caen. [ocho]
El principio de funcionamiento de los sistemas activos de supresión de explosiones es detectar su etapa inicial con sensores altamente sensibles e introducir rápidamente un inhibidor (composición de supresión de explosiones) en el aparato protegido, lo que detiene el proceso posterior de desarrollo de explosiones . Usando tales sistemas, es posible suprimir la explosión de manera tan efectiva que prácticamente no se producirá un aumento notable de la presión en el aparato protegido. Esto es muy importante para garantizar la protección contra explosiones de los dispositivos de baja resistencia. Otra ventaja igualmente importante de la supresión activa de explosiones, en comparación, por ejemplo, con el alivio de presión de explosión, es la ausencia de emisiones de productos tóxicos e inflamables, gases calientes y llamas abiertas a la atmósfera.
Los sistemas activos de supresión de explosiones sirvieron como base para crear los sistemas automáticos de protección contra explosiones más diversos en estructura y propósito que realizan las siguientes funciones en situaciones de emergencia:
Una de las tareas principales de los sistemas de supresión de explosiones es convertir una mezcla combustible en una no combustible. Para ello, puedes utilizar flegmatizantes e inhibidores . En este caso, se entiende por flegmatizantes a los aditivos inertes que, al cambiar la composición química general de la mezcla, la llevan más allá de los límites de explosividad . Los inhibidores son sustancias que actúan como "catalizadores negativos" para una reacción de combustión química. Evidentemente, algunas sustancias pueden ser tanto inhibidoras como flegmatizantes .
Hay dos enfoques para la protección contra explosiones: prevención total y protección contra explosiones controladas . La prevención completa hace que la explosión sea imposible, mientras que la protección contra explosiones ajustable limita el efecto dañino de la explosión [9] [10] . Este último enfoque se ha implementado en una única protección contra explosiones antiterrorista constructiva con aparejo de velas , que incluye una vela, pilastras y aparejos [11] .