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La carga y descarga de camiones cisterna con productos
inflamables y combustibles presenta uno de los mayores
riesgos de incendio y explosión para las operaciones en
instalaciones de industrias de procesos peligrosos. Un
estudio realizado por el American Petroleum Institute (API)
en 1967 identificó las descargas de electricidad estática
como las responsables de más de 60 incidentes en
operaciones de carga de camiones cisterna y demuestra
cuánto tiempo hace que se tiene conocimiento de este
peligro potencial. La presencia natural de electricidad
estática en las operaciones de transferencia de productos,
combinada con sus peligros asociados de ignición, hace
que los supervisores se tomen muy en serio las
precauciones de control de los camiones cisterna.
La electricidad estática y las operaciones de
transferencia de producto de los camiones cisterna.
Los polvos y los líquidos con baja conductividad eléctrica
son las principales fuentes de generación de carga estática,
debido a que sus propiedades eléctricas no permiten
fácilmente la transferencia de cargas de exceso. En cambio,
los líquidos y polvos no conductores y semiconductores
retienen y acumulan cargas después de hacer contacto con
objetos conductores. La interrelación más común de carga
de productos no conductores y semiconductores es el
contacto con el equipo de plantas de metal, que incluye
tubos, filtros, bombas, válvulas, bidones, mezcladores y
agitadores. Cuando el l íquido (o polvo) cargado
electrostáticamente se deposita en un contenedor, como un
bidón, bolsa contenedora o camión cisterna, el contenedor
se cargará si no existe otro lugar hacia el que se puedan
dirigir las cargas. En esta situación, las cargas son
«estáticas», se acumulan en la superficie del contenedor y
establecen una diferencia de potencial con respecto a la
tierra.
Durante un breve periodo de tiempo (menos de 20
segundos), los potenciales que sobrepasen los 50.000
voltios pueden inducirse en un contenedor de un camión
cisterna cuando este se esté llenando con flujos normales
con un producto que esté cargado electrostáticamente.
La magnitud del voltaje inducido es directamente
proporcional a la cantidad de cargas que hacen contacto
con el contenedor.
Este voltaje representa la fuente de ignición y la energía
potencial disponible para descarga mediante chispa
estática; en niveles de potencia de 50 kV puede representar,
para un camión cisterna normal, un exceso de 1250 mJ. La
gran mayoría de vapores inflamables y polvos combustibles
se pueden incendiar a esos niveles de energía.
Para que se produzcan chispas en operaciones de
transferencia de producto de camiones cisterna, debe haber
otros objetos conductores muy próximos al contenedor
cargado del camión cisterna. Algunos ejemplos de «objetos»
conductores son la tubería de llenado que se introduce en la
abertura en la parte superior del contenedor, sistemas de
prevención de caídas como escaleras plegables, y
conductores o operarios que trabajan en torno al camión
cisterna. Las cargas que hay en el contenedor del camión
cisterna atraen cargas opuestas a la superficie del objeto y
rápidamente crean un campo eléctrico entre sus superficies
respectivas.
Puesta a tierra de un camión cisterna
Fig. 1 Niveles de voltaje generados en
un camión cisterna por un líquido cargado
electrostáticamente a velocidades de flujo autorizadas
Tiempo de carga (segundos)
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100 120
Vo
ltaje
(kV
)
Lib
ro B
lan
co
Detalles del autor:
Mike O’Brien, Director de Marketing y Ventas de Newson Gale
Si tiene cualquier pregunta relacionada con los asuntos
tratados en este libro blanco, puede contactar directamente
con Mike a través del e-mail: [email protected]
Consultas > Pinchar aquí para enviar una consulta relacionada con un producto o una solicitud de presupuesto.
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Es la fuerza de este campo eléctrico la que provoca la
«ruptura» del aire entre el contenedor y el objeto. Cuando el
aire «se rompe», se crea una trayectoria conductora que
permite que las cargas de exceso se descarguen
rápidamente por su cuenta, con lo que se ocasiona una
descarga de chispas de electricidad estática.
Si hay una atmósfera combustible presente en este espacio,
es muy probable la ignición de la atmósfera. En condiciones
ambientales una fuerza de campo media de 30 kilovoltios es
capaz de ocasionar una ruptura eléctrica de aire sobre un
espacio de chispa de 2 cm.
Normas y prácticas recomendadas que rigen
el control de la electricidad estática de las
transferencias de producto de los camiones
cisterna.
Como se señaló anteriormente, las entidades reguladoras
son extremadamente cautas con los peligros de ignición que
presenta la electricidad estática en operaciones de
transferencia de productos de camiones cisterna. En
particular, tres normas son las que aportan una guía definida
de las precauciones que se deben tomar. NFPA 77, API RP
2003 e IEC 60079-32 indican que la puesta a tierra del
camión cisterna debe ser el primer procedimiento en el
proceso de transferencia. Una puesta a tierra efectiva crea
un circuito eléctrico que conecta el camión cisterna a la
Tierra y esta conexión a tierra previene la acumulación de
cargas estáticas en el contenedor del camión cisterna. La
razón de que las cargas se puedan transferir del camión
cisterna a tierra es que la Tierra tiene una capacidad infinita
de absorber y redistribuir cargas estáticas, con el efecto
positivo de eliminar la fuente de ignición de una atmósfera
potencialmente combustible.
La resistencia eléctrica de este circuito del camión cisterna al
«origen de puesta a tierra» o «punto de puesta a tierra» que
está en contacto con la tierra, es un indicador clave del
rendimiento de toda la capacidad de la puesta a tierra del
circuito para ofrecer una operación de transferencia de
producto segura y adecuada. La NFPA 77 y la API RP 2003
determinan que la resistencia en un circuito de metal en
buen estado nunca debería superar los 10 ohmios; por lo
tanto, debería medirse el circuito completo entre el camión y
el punto de puesta a tierra, y debería ser igual o inferior a 10
ohmios. Si se mide una resistencia superior a 10 ohmios, eso
indica problemas con partes del circuito de toma a tierra, que
incluyen la conexión del camión cisterna, la conexión del
punto de puesta a tierra o el estado del cable conductor.
Sistemas de puesta a tierra de los camiones
cisterna.
Las normas aconsejan que se utilice un sistema de puesta a
tierra, que pueda medir y supervisar la resistencia en el
circuito de puesta a tierra. El sistema debe verificar si la
conexión de puesta a tierra al camión cisterna está completa
antes de iniciar la carga o la descarga. Las orientaciones de
precaución acerca de la puesta a tierra de los camiones
cisterna de la IEC 60079-32 reflejan el objetivo fijado por la
IEC de ofrecer las orientaciones más novedosas. Señala que
el «cable de tierra» de la puesta a tierra del camión cisterna
debe ser parte de un sistema de puesta a tierra de
electricidad estática que supervise continuamente la
resistencia entre el camión cisterna y el punto de puesta a
tierra establecido ubicado en el portal de carga. Indica que el
sistema de puesta a tierra debería estar conectado con el
sistema de transferencia para cerrar la operación de
transferencia del producto si esta resistencia sobrepasa los
10 ohmios. También estipula que el sistema de puesta a
tierra debe poder reconocer cuándo no está conectado al
chasis/tanque del camión cisterna. Esto garantiza que las
situaciones en las que el tanque del camión cisterna no esté
conectado al sistema del puesta a tierra, por ejemplo, donde
un operador pueda conectar la pinza a un guardabarros o
tuerca de llanta de metal aislado, no se indiquen como
adecuadas para la operación de transferencia, con lo que se
elimina el riesgo de carga electrostática del camión cisterna.
Fig. 2 Energías potenciales de ignición mínimas
presentes en camiones cisterna según el periodo de
tiempo de las operaciones de llenado de estos camiones
Tiempo de carga (segundos)
En
erg
ía a
lma
cen
ad
a (
mJ)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70
Puesta a tierra de un camión cisterna
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En la NFPA 77 y en la API RP 2003 hay una recomendación
adicional para la conexión del sistema de alimentación (por
ej., bomba) con el sistema de puesta a tierra, por la cual, si el
sistema de puesta a tierra no está conectado al camión
cisterna, el producto no se pueda transferir. Esto garantizará
que el producto cargado electrostáticamente no entre o
salga del camión cisterna cuando este no disponga de una
protección de puesta a tierra instalada. En general, los
sistemas de puesta a tierra conectados completarán el
circuito de puesta a tierra cuando el conductor conecte la
pinza del sistema de puesta a tierra al camión cisterna y el
sistema compruebe una resistencia de circuito de 10 ohmios
o menos.
A pesar de que las normas recomiendan una resistencia
supervisada de 10 ohmios, existen muchos sistemas de
puesta a tierra en el mercado actualmente que supervisan
bien por encima de este nivel. Aunque se puede alegar que
estos sistemas son capaces de disipar cargas estáticas, la
capacidad de un sistema para supervisar a 10 ohmios no
solo supone una oportunidad para demostrar el
cumplimiento con una práctica recomendada reconocida
internacionalmente, sino que también significa que los
operadores de entornos peligrosos saben que la pinza de
puesta a tierra del sistema está haciendo una conexión
segura y fiable con el camión cisterna, cada vez que se
realice una transferencia de producto. Las pinzas de puesta
a tierra deben estar diseñadas para penetrar revestimientos
de pintura, óxido y acumulaciones de suciedad, ya que esos
revestimientos son muy efectivos para impedir el contacto
eléctrico seguro con el metal conductor del camión cisterna.
Además, el sistema de puesta a tierra debe ser capaz de
detectar cambios mínimos en la resistencia cuando se está
realizando la transferencia y no debe permitir un cambio
elevado en la resistencia antes de cerrar la bomba o de
alertar al personal. Tan pronto como haya una resistencia
superior a los 10 ohmios en el circuito de puesta a tierra, el
sistema de puesta a tierra debe ser capaz de detectar este
cambio y tomar control del llenado del camión cisterna. Los
sistemas que permiten resistencias superiores a 10 ohmios
presentan una mayor dificultad para detectar cambios en el
estado y las condiciones del circuito de puesta a tierra.
Reconocimiento del camión cisterna.
Debido a que los sistemas de supervisión de resistencia
funcionan cuando están conectados a objetos conductores
de metal, las funciones adicionales pueden potenciar la
protección de los conductores, del producto y del equipo.
Se puede emplear la función de «reconocimiento de camión
cisterna» para garantizar que los conductores solo puedan
operar el camión cisterna cuando el sistema de puesta a
tierra detecte que está conectado a un camión cisterna. Un
sistema como Earth-Rite RTR analizará la capacitancia del
camión cisterna como parte del circuito de puesta a tierra. Si
la capacitancia presentada está en el intervalo normal para
camiones cisterna, el sistema de puesta a tierra reconocerá
que se ha efectuado una conexión segura a un camión
cisterna.
Desde la perspectiva del operador, esto elimina el riesgo de
que los conductores conecten por desconocimiento la pinza
de puesta a tierra a partes del chasis del camión aisladas
eléctricamente del contenedor del camión. Este aislamiento
puede deberse a un error del diseño original como
guardabarros aislados o revestimientos de pintura que
aíslan partes conductoras, tales como los compartimentos
de las luces del camión con respecto al chasis. Además, se
sabe que los conductores unen la pinza del sistema de
puesta a tierra con la unidad de carga para obtener un
estado permisivo para que el sistema de alimentación
«acelere» la transferencia. Si bien se puede obtener un
estado permisivo para el sistema de alimentación con una
resistencia estándar basada en un sistema de supervisión,
esto no significa necesariamente que la pinza de puesta a
tierra esté conectada de forma eléctrica al contenedor del
camión cisterna.
Especificar un sistema de puesta a tierra con una función de
reconocimiento de camión cisterna asegura que el camión
cisterna esté puesto a tierra de forma segura antes de que
los conductores estén en situación de empezar a llenarlo
con el producto. Cuando el sistema haya verificado que está
conectado a un camión cisterna, entonces deberá
supervisar que la conexión del camión cisterna al punto de
puesta a tierra sea de 10 ohmios o menos.
Puesta a tierra de un camión cisterna
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Fuente de Tierra
Cuando un sistema de puesta a tierra de un camión cisterna
está instalado se supone que se ha verificado de forma
independiente que la fuente de tierra (por ej., un electrodo
puesto a tierra enterrado) a la que el sistema está conectado
posee una conexión a tierra de baja resistencia. Esta
conexión es la clave para transferencias seguras y
adecuadas, y corresponde al operador de la instalación
realizar pruebas estacionales de «caída de potencial» para
garantizar que estas conexiones de puesta a tierra no están
deterioradas debido a los cambios en la composición del
suelo, la resistividad del terreno o la corrosión del electrodo
de puesta a tierra. En invierno, las temperaturas del terreno
pueden disminuir de forma brusca y causar un aumento
exponencial en los niveles de resistencia del suelo. Para el
electrodo de puesta a tierra, estas temperaturas pueden
tener un impacto significativo en su resistencia de contacto
con el suelo, lo que puede impedir la transferencia de
corrientes de carga estática.
Resumen
Conforme a las recomendaciones de los grupos del sector y
de las asociaciones de prevención de incendios, la puesta a
tierra de electricidad estática de camiones cisterna es un
protocolo de seguridad clave en la carga y descarga de
productos inflamables y combustibles. La puesta a tierra
asegura que las cargas estáticas no se puedan acumular en
el camión cisterna, lo que elimina el riesgo de que el
contenedor se convierta en una fuente de ignición.
Asimismo, las prácticas recomendadas a nivel nacional e
internacional promueven la adopción de parámetros de
puesta a tierra de electricidad estática que potencian la
seguridad del proceso de transferencia del producto,
incluyendo la supervisión del circuito de puesta a tierra a 10
ohmios o menos y la conexión del sistema de alimentación
del producto con un sistema de puesta a tierra específico. A
seleccionar los sistemas de puesta a tierra del camión
cisterna, los prescriptores también deben considerar
funciones adicionales que puedan mejorar la seguridad del
proceso de transferencia. Los sistemas de puesta a tierra
que incluyen funciones de reconocimiento del camión
cisterna y de verificación de la conexión de puesta a tierra de
electricidad estática proporcionan garantías adicionales de
que no se puede llevar a cabo un proceso de transferencia a
menos que el camión cisterna esté conectado al sistema de
puesta a tierra y que el propio sistema de puesta a tierra esté
conectado a una fuente de puesta a tierra verificada. Estas
características mejoran la puesta a tierra segura del camión
cisterna y permiten a los operarios de la zona peligrosa
demostrar los niveles más altos de cumplimiento de las
normas NFPA 77, API RP 2003 e IEC 60079-32.
Puesta a tierra de un camión cisterna
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