Guía de Atmósferas Explosivas (NEC)
1. Introducción a las Atmósferas Peligrosas
🔥 ¿Qué es una Atmósfera Peligrosa?
Una atmósfera peligrosa (hazardous location) es un entorno donde pueden estar presentes gases, vapores inflamables, polvos combustibles o fibras/volátiles inflamables que, si se combinan con una fuente de ignición, pueden provocar una explosión o incendio.
Estos entornos son habituales en refinerías, plantas químicas, terminales de combustibles, silos agrícolas y plantas de tratamiento de aguas residuales.
Tetraedro del Fuego (Gases)
Para los gases, se aplica el Tetraedro del Fuego, que considera cuatro elementos: combustible, oxígeno, calor y la reacción química en cadena.
Pentágono de la Explosión (Polvos)
Para una explosión de polvo, se añade la dispersión del polvo en el aire y el confinamiento.
⚗️ Factores y Parámetros Clave ▼
Sustancias Involucradas
- Gases y vapores inflamables (hidrógeno, acetileno, propano, etanol).
- Polvos combustibles (harina, azúcar, carbón, aluminio en polvo).
- Fibras/volátiles inflamables (algodón, lino, cáñamo).
Fuentes Comunes de Ignición
- ⚡ Arcos eléctricos y chispas.
- 🔥 Superficies calientes.
- 🔧 Fricción e impacto mecánico.
- 🌩️ Descargas electrostáticas.
Parámetros Técnicos Relevantes
- LFL / UFL (Límite de inflamabilidad): Concentración mínima/máxima de la sustancia en el aire para que se produzca una ignición.
- MIE (Energía Mínima de Ignición): Mínima energía requerida para iniciar la combustión.
- AIT (Temperatura de Autoignición): Mínima temperatura a la que una sustancia se inflama espontáneamente.
*(Referencia: NFPA 70-2023, Artículo 100 y NFPA 497-2024)*
2. Clasificación de Áreas según NEC
El National Electrical Code (NEC), a través de la norma NFPA 70, establece un sistema de clasificación basado en el tipo de sustancia (Clase) y la probabilidad de su presencia (División).
📍 Clases (Tipo de Sustancia)
| Clase | Tipo de Material | Ejemplos de Industrias |
|---|---|---|
| Clase I | Gases o vapores inflamables | Refinerías, plantas químicas |
| Clase II | Polvos combustibles | Molinos, silos, plantas de carbón |
| Clase III | Fibras/volátiles inflamables | Textiles, aserraderos |
⚡ Divisiones (Probabilidad de Presencia)
| División | Nivel de Riesgo | Definición |
|---|---|---|
| División 1 | Alto | La atmósfera explosiva está presente en condiciones normales de operación. |
| División 2 | Bajo | La atmósfera explosiva solo está presente en condiciones anormales o de falla. |
🔬 Grupos de Sustancias y Clases de Temperatura ▼
Grupos de Sustancias (según NFPA 497)
Para una selección de equipos más precisa, las sustancias se subdividen en Grupos.
| Grupo | Sustancias Típicas | AIT (°C) | LFL (%) |
|---|---|---|---|
| A | Acetileno | 305 | 2.5 |
| B | Hidrógeno, Butadieno, Óxido de Etileno | ~429 – 560 | 4.0 |
| C | Etileno, Dietiléter | ~160 – 450 | 2.7 |
| D | Metano, Propano, Gasolina, Etanol | ~232 – 537 | 1.3 |
| Grupo | Sustancias Típicas |
|---|---|
| E | Polvos metálicos combustibles (Aluminio, Magnesio) |
| F | Polvos de carbón (carbono negro, carbón vegetal, coque) |
| G | Polvos orgánicos (harina, azúcar, plásticos, madera) |
*(Referencia: NFPA 497 (2024) para gases/vapores y NFPA 499 para polvos)*
🌡️ Clases de Temperatura (T-Codes según NEC)
Indica la temp. máxima superficial del equipo. Debe ser inferior a la AIT de la sustancia.
| Código | Temp. máx. °C | Temp. máx. °F |
|---|---|---|
| T1 | 450 | 842 |
| T2 | 300 | 572 |
| T2A | 280 | 536 |
| T2B | 260 | 500 |
| T2C | 230 | 446 |
| T2D | 215 | 419 |
| T3 | 200 | 392 |
| T3A | 180 | 356 |
| T3B | 165 | 329 |
| T3C | 160 | 320 |
| T4 | 135 | 275 |
| T4A | 120 | 248 |
| T5 | 100 | 212 |
| T6 | 85 | 185 |
Nota Importante: Si un equipo no tiene T-Code, su temperatura superficial máxima no debe exceder el 80% de la AIT (en °C) de la sustancia presente.
3. Equipos y Métodos de Protección
🏷️ Marcado de Equipos en NEC
Para garantizar la seguridad, todo equipo eléctrico para áreas peligrosas debe estar listado y etiquetado por un laboratorio reconocido (como UL, FM, CSA). La placa de identificación debe incluir de forma permanente la información clave de seguridad.
Ejemplo de Marcado:
Class I, Div 1, Groups B,C,D T4
Class I: Indica que el equipo es apto para áreas con gases o vapores inflamables.
Div 1: Apto para División 1, donde la atmósfera peligrosa existe en condiciones normales.
Groups B,C,D: Certificado para gases de alta peligrosidad (Hidrógeno), intermedia (Etileno) y comunes (Propano).
T4: La temperatura superficial máxima del equipo no excederá los 135°C (275°F).
⚡ Métodos de Protección Aceptados (Art. 500.7 NEC)
Explosionproof (a prueba de explosión)
Contiene una explosión interna y enfría los gases para que no inflamen la atmósfera exterior. (Principal para Clase I, Div. 1).
Dust-ignitionproof (a prueba de ignición de polvo)
Impide la entrada de polvo al equipo y previene que el calor interno lo inflame. (Típico para Clase II).
Intrinsically Safe (IS) (Seguridad Intrínseca)
Limita la energía a niveles tan bajos que no pueden causar una ignición, ni en operación normal ni en falla.
Purge & Pressurization (Purga y Presurización)
Mantiene una presión positiva con aire limpio o gas inerte para impedir el ingreso de la atmósfera peligrosa.
Otros métodos
Incluyen *Hermetically Sealed, Nonincendive, Oil Immersion y Encapsulation*, aplicables en casos específicos.
4. Guía Práctica y Normativa
📚 Normas y Referencias Principales ▼
- NFPA 70 – National Electrical Code (NEC) (2023) (Artículos 500-506).
- NFPA 497 – Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases, or Vapors… (2024).
- NFPA 499 – Recommended Practice for the Classification of Combustible Dusts…
- API RP 500 – Recommended Practice for Classification of Locations… (2023).
- API RP 505 (Alternativa a API 500 usando sistema de Zonas).
- OSHA 29 CFR 1910.307: Requisito legal federal en EE. UU.
- UL 1203 / FM 3615: Estándares de certificación.
✅ Checklist Práctico para Ingenieros
Identificar Sustancia
Identifique todas las sustancias y sus grupos. *Ej: Hidrógeno (Clase I, Grupo B) / Harina de trigo (Clase II, Grupo G).*
Determinar Clase/División
Clasifique el área según la presencia de la sustancia. *Ej: Clase I, Div. 1 / Clase II, Div. 2.*
Establecer T-Code
Seleccione el T-Code adecuado (< AIT de la sustancia). *Ej: AIT Hidrógeno = 560°C, requiere equipo T1.*
Controlar Ignición
Identifique y controle todas las posibles fuentes de ignición (eléctricas y no eléctricas).
Seleccionar Protección
Elija el método de protección adecuado. *Ej: Explosionproof, Intrinsically Safe, etc.*
Verificar Certificación
Asegúrese de que el equipo esté listado (UL/FM/CSA) para la Clase, División, Grupo y T-Code requeridos.
Revisar Instalación
Verifique que la instalación (sellos, cableado) cumple estrictamente con el NEC.
Plan de Mantenimiento
Establezca un programa de inspección y mantenimiento para garantizar la integridad a largo plazo.
🎯 Conclusiones
La correcta aplicación de la normativa NEC/NFPA es un pilar de la seguridad industrial y requiere un enfoque sistemático:
- Clasificación Rigurosa: Es el cimiento de todas las decisiones de seguridad.
- Selección Adecuada de Equipos: La elección de equipos certificados con el T-Code correcto es crucial.
- Instalación y Mantenimiento Conforme a Norma: Una instalación incorrecta anula la protección del equipo.
- Capacitación Continua: El personal debe estar formado sobre los riesgos y procedimientos seguros.
- Coordinación Integral: La seguridad eléctrica debe estar alineada con la seguridad de procesos (HSE) y operaciones.
Implementar estas medidas no solo asegura el cumplimiento legal, sino que es la estrategia más efectiva para prevenir explosiones, proteger vidas y garantizar la continuidad operativa.