NFPA 77 Práctica Recomendada sobre Electricidad Estática Edición, 2007, 2014 A
I
G
A
I
G
G
1
G
A
G
I
N C, O CC HA .
18001, I
E E N C
C
C
.
.
E I
,
A CECOF.
.
A
I
G
2
Objetivo Dar a conocer los principios de la electricidad estática, según la norma NFPA 77, para establecer medidas de prevención y control.
://
.
A
. /
/
I
/
G
/
/
.
3
Reflexión
A A
I
G
4
O
D
NFPA 77
E 1936
NFPA NFPA
1937. E 1941 NFPA 77. E NFPA 1946. 1950, 1961, 1966, 1972, 1977, 1982, 1988, 1993, 2000, 2007 2013.
A
I
G
5
C
N
77,
2007
C
1A
C
2P
C
3D
C
4
C
5P
C
6E
E
E
C
7C
E
E
C
8L
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C
9P
P
C
10 A
M
M E
E
C F E A
I
G
6
A •A •A •A •A
AM BC CI DI
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FE II GM HG
N
77,
2007
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C
C P
A
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E
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7
C 1.1 A
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1.1.1 E
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G
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8
C
1A
1.1.2* E .
,
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A
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9
C
1A
1.1.3*E
. 1.1.4* E ( ). 1.1.5* E ( F).
A
I
G
10
C
1A
1.1.6*E , . 1.1.7* E ( . 1.1.8 E
, .
A
I
G
11
C
1.2 P
1A
.
E P :
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(1) C (2) G (3)
E
(4) G
A
I
G
12
C
1.4 E
1A
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,
,
,
,
. 1.4.1 D . 1.4.2 E
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1.5
,
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A
4
I
G
13
C 2.1 G
2P
M
.L .
2.2 2.3
A
I
G
14
A 2.2 P
A
NFPA
A
I
G
15
A E
A
A, .
A
I
G
16
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
A
I
G
17
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M 2400
A
P
A 146
I
G
18
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M 2400
A
P
A 147
I
G
19
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M 2400
A
P
A 148
I
G
20
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M 2400
A
I
G
P
A 149
21
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M 2400
A
I
G
P
A 150
22
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M
P
2400
A
I
G
A 151
23
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M
P
A
151
2400
A
I
G
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ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M
2400
A
I
G
P
A
152
25
ELACION DE NFPA 77 CON LA NO MA I IDAD COLOMBIANA
E
M
P
A
167
2400
A
I
G
26
C
3D
Electricidad estática: Carga eléctrica significativa solamente por los efectos del componente del Campo eléctrico y que no manifiesta un componente del Campo magnético importante.
Electricidad estática: Rama de la ciencia eléctrica relacionada con los efectos de acumulación de carga eléctrica.
A
I
G
27
C
4
I = corriente eléctrica; cantidad de carga que pasa por segundo a través de un punto determinado (Amperio; culombios por segundo) C = capacitancia (faradios) d = diámetro (metros) E = intensidad de campo eléctrico (Voltios por metro). =
= .
ε = constante dieléctrica de un material ε0 = constante (permisividad) eléctrica de un vacio = 8.845 x 10-12 (Faradios por metro) εε0 = constante (permisividad) eléctrica de un material (faradios por metro)
Is = corriente de flujo unidireccional (Amperios) κ = conductividad del líquido (siemens por metro)
A
I
G
28
C
4
Ω-m = resistividad eléctrica (ohm-metros)
P = presión (milímetros de mercurio) Q = cantidad de carga eléctrica (culombios) R = resistencia eléctrica (ohmios) ρ = resistencia cubica (ohm-metros)
S = conductividad eléctrica (siemens) t = tiempo transcurrido (segundos) τ = constante de tiempo de relajación de carga (segundos) ν = velocidad de flujo (metros por segundo)
V = diferencia de potencial eléctrico (voltios) W = energía o trabajo realizado (julios)
A
I
G
29
C
5P
E .L . La electricidad estática es un fenómeno que se presenta en las superficies y se genera cuando dos o más cuerpos entran en contacto y se separan de nuevo.
E
; ,
.
A
I
G
30
C
5P
E . L . La electricidad estática es un fenómeno que se presenta en las superficies y se genera cuando dos o más cuerpos entran en contacto .
C A
I
G
31
C
5P
E
; ,
.
A
I
G
32
C
5P
5.1.4 Los materiales conductores de la electricidad como los metales, los electrones se pueden mover libremente. En los materiales que son aislantes, los electrones están unidos más estrechamente al núcleo de los átomos y no dan libertad de movimiento. Algunos ejemplos de aislantes son: •Caucho. •Resinas plásticas. •Gases secos. •Papel. •Fluidos del petróleo.
A
I
G
33
E
A
I
G
34
Importancia del propósito de la Norma NFPA 77
Recordemos el propósito de la norma NFPA 77 El Propósito de esta practica recomendada es ayudar al usuario a controlar los riesgos asociados con: la generación la acumulación la descarga eléctrica estática
A
I
G
35
Generación de la electricidad estática
Las fuentes de generación de electricidad estática, se pueden dividir en tres grupos principales:
1. Entornos 2. Personas 3. Materiales
E
A
I
G
36
Generación de la electricidad estática
En el entorno, a través de los suelos, superficies de trabajo, equipos de sala blanca, que es un área que debe tener parámetros ambientales controlados para obtener bajos niveles de contaminación: 1. Paredes 2. Techos 3. Aparatos de luz 4. Rejillas de ventilación
A
I
G
37
Generación de la electricidad estática
En las personas: •A través del cuerpo •La ropa •Documentos
En los materiales: •Materias primas •Herramientas •Materiales de embalaje
A
I
G
38
Generación de la electricidad estática
Otra forma de generación de electricidad estática puede ocurrir a partir de la carga previamente srcinada en la superficie de un material aislante, la cual induce la formación y distribución de cargas eléctricas en un cuerpo conductor que esté próximo. Este fenómeno físico se denomina inducción y su secuencia se observa en la figura 8 en donde una persona se acerca y pasa en la proximidad de una cinta transportadora y antes de salir de su influencia, toca un elemento con uc or pues o a erra.
Generación de Electricidad estática en personas por inducción
A
I
G
39
Acumulación de la carga por la electricidad estática
Acumulación de la carga. La fase siguiente a la generación de cargas electrostáticas es la acumulación de las mismas en los materiales no conductores y en los conductores aislados. Esta acumulación puede ocurrir en productos, equipos de proceso, tramos , , suelos que no disipan las cargas, etc. A mayor cantidad de cargas electrostáticas corresponde mayor diferencia de potencial respecto a tierra.
A
I
G
40
Acumulación de la carga por la electricidad estática
La diferencia de potencial, es decir, el voltaje entre cualquiera de los dos puntos representa la carga de trabajo por unidad de movimiento de un punto hasta otro. Ese trabajo depende de las características físicas, la forma, tamaño, naturaleza de los materiales y la localización de los objetos. Y se expresa como: Ecuación 1
Dónde: C= capacitancia (faradios) Q= Carga que ha sido separada (Culombios) V= Diferencia de potencial (Voltios)
A
I
G
41
Acumulación de la carga por la electricidad estática
A
I
G
42
Acumulación de la carga por la electricidad estática
E
F
: NFPA 77, E A
I
G
2007 43
5.3 Descargas de electricidad estática La disipación de las cargas electrostáticas depende de la conductividad entre el cuerpo cargado y su camino de conexión a tierra. Una buena conductividad da lugar a la rápida desaparición de las cargas electrostáticas al mismo tiempo de su generación con lo cual ni siquiera se llega a su acumulación.
A
I
G
44
5.3 Descargas de electricidad estática Pueden ocurrir muchos tipos de descargas, como se muestra a continuación:
Energías Aproximadas de Tipos de Descargas Comparadas con Energías de Ignición Mínimas
A
I
G
45
5.3 .5 Descarga eléctrica estática del cuerpo humano El cuerpo humano es un buen conductor eléctrico y ha sido responsable de numerosos incidentes de descarga eléctrica estática.
,
,
, .
A
I
G
46
5.3 .5 Descarga eléctrica estática del cuerpo humano
A
I
G
47
5.3 .5 Descarga eléctrica estática del cuerpo humano
Analizando lo anterior : Durante la actividad normal,de el una potencial dechispa cuerpopuede humano puede10 alcanzar 10 kV a 15 kV, y la energía posible alcanzar mJ, a 30 mJ.
demuestra fácilmente el riesgo. Esto se describirá posteriormente
A
I
G
48
Fuentes de ignición
Las fuentes de ignición se definen como medios de liberación de energía, capaces de producir un incendio o explosión, en contacto con un combustible y en presencia de una adecuada concentración de oxígeno. La siguiente es una lista de las fuentes de ignición más comunes: • ersona uman o cerca e ma er a es •Chispas de srcen mecánico •Reacciones químicas •Altas temperaturas en equipos •Equipos eléctricos •Descargas por electricidad estática
A
I
G
49
Energías de ignición La norma NFPA 77 sugiere que se debe efectuar la medición de energías de ignición para cualquier solido (polvo), liquido (vapor), o gas combustible para establecer su potencial como atmosfera inflamable en presencia de descargas eléctricas estáticas. Esta evaluación requiere determinar la MIE (Mínima energía de inflamación) del material, como se aprecia en la siguiente tabla para algunos elementos.
A
I
G
50
Energías de ignición De igual manera es necesario conocer otros parámetros de Combustibilidad de Gases y Vapores : Gas o Vapor Aceltadehido Acetileno Acetileno en oxigeno
MínimaEnergía de inflamación (mJ) 0.37
[email protected]%
Mezcla Estetiométrica (% por volumen) 7.73 7.72
0.0002 @ 40 %
Acrilonitrilo
4.0-57.0 2.5-100
-
. .
Limite Inflamable (% Por volumen)
-
.
[email protected]%
. 5.29
. 3.0-17.0
Acroleína
0.13
5.64
2.8-31
Amoniaco
680
21.8
15-28
Benceno
[email protected]%
2.72
1.3-8.0
Butano
[email protected]%
3.12
1.6-8.4
3.67
2.0-12 2.9-11.1
Butodieno Cloruro Alilico
[email protected]% 0.77
A
-
I
G
51
Ejemplo
Energía Mínima de Ignición (MIE) del Benceno como Función de Concentración
A
I
G
52
Ejemplo •Temperatura de ignición, es la temperatura mínima a la cual el benceno emite suficientes vapores que, en presencia del aire u otro comburente, se inflama en contacto con una fuente de ignición, pero si se retira se apaga, 498 C •El punto de inflamación es, aquella temperatura mínima a la cual el combustible emite suficientes vapores que en presencia de aire u otro comburente y en contacto con una fuente de ignición se inflama y siguen ardiendo, aunque se retire la fuente de ignición. - 11 C
A
I
G
53
Ejemplo Aplicando los anteriores criterios y al analizar las características del benceno se interpreta lo siguiente: Sus límites inferior y superior varían del 1,3 % al 8 % de contenido de una mezcla con aire. Esto significa que si la atmósfera del local contiene 1,2 % o más de benceno pero no menos que el 8 %, puede arder o explotar. Si el porcentaje es inferior al 1,2 % se considera que la mezcla se encuentra por debajo del límite inferior de inflamabilidad L.I.I., es decir, es demasiado . superior al 8 %, la mezcla se encuentra por encima del límite superior de inflamabilidad L.S.I., es decir, es demasiado rica en combustible para arder.
A
I
G
54
Ejemplo
La energía más baj a de ignición se encuentra entre 0.2 y 4.7 en mili julios. Es importante observar que la fuente de ignición puede ser alguna de las indicadas
Hay explosión o no …..
A
I
G
55
C
6E
E
E
6.1 General. 6.1.1 Hay dos pasos básicos para evaluar riesgos de electricidad estática: (1) lugares la carga separadonde y se acumula (2) Identificación Evaluación dede riesgos dedonde ignición en losse lugares la carga se separa y acumula.
A
I
G
56
C
D
6E
F
D A
I
E
E
I
E G
E
. 57
C
6E
E
E
6.2 Medición de la Carga Eléctrica Estática. Una evaluación significativa requiere el uso de un instrumento apropiado, usando el instrumento según las instrucciones del fabricante, manteniendo la calibración del instrumento e interpretando las medidas de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
6.2.1 E :
: = = ( C=
(
)
) (
A
I
G
)
58
C
6E
,
Proceso de Laminación. Es un proceso automático que requiere habilidad y experiencia para producir la lámina, cuyo producto terminado es en una bobina en forma de rollo. La estructura general de la maquina es como se muestra en la siguiente figura.
6 BOBINADOR
2
4
EXTRUSORA
CALANDRA
5
1 TOLVA
3 MOLDE
RECORTE DE LÁMINA
7 ESTIBADO
Fuente: http://industrial-ing.blogspot.com/
A
I
G
59
C
6E
,
Proceso de Laminación. P M
C
A
I
G
60
C
6E
Proceso de Laminación.
, Recorte de la lamina Bobinado de la lámina
A
I
G
61
C
6E
,
Proceso de Laminación. Medidor de electricidad estática Especificaciones técnicas Rango Precisión
Distancia de medición Ajuste cero
0 - 40 kV pos./neg ± 10% 0-20 kV ± 20% 0-40 kV 25 mm (0 - 20 kV) 60 mm (0 - 40 kV) Automático
Pantalla
Pantalla LCD
Memoria
Sí
Batería
Pila alcalina de 9 V
Carcasa
ABS conductivo
Peso Temperatura ambiente
0,17 kg 10 - 40 °C
Fuente:http://www.simco-ion.es/producten/meetinstrumenten/fmx-003/
A
I
G
62
C
6E
,
Proceso de Laminación. Medidor de electricidad estática
Toma de medidas en transporte de lámina
Toma de medidas en bobinador de lámina
3
Toma de medidas en molde de extrusora
1
A
I
G
63
C
6E
,
Proceso de Laminación. Medidor de electricidad estática Variables De Generación De Electricidad Estática Laminadora 01 MA
INALAMINADO A
ELOCIDAD (
)
MA E IAL
21,4
LA 01 D
HI (P
H ( )
H
(%)
) P (K )
. P
1 (M
P
)
2(
P (B
)
.
0.8
38
30
16:00
0.023
0.8
28
40
09:00
0.016
0.5
32
42
11:00
0.8
38
30
16:00
174.1
0.8
28
40
09:00
106.53
0.5
32
42
11:00
194.53
0.8 0.8
38 28
30 40
16:00 09:00
194.6 193.03
173.6
3 )
A
I
G
64
C
7C
E
E
7.1 General. 7.1.1 El objetivo de controlar un riesgo de electricidad estática es proveer un medio donde las cargas, separadas por cualquier causa, se puedan recombinar sin daño antes de que puedan ocurrir descargas. . . con los siguientes métodos: (1) Retirando la mezcla inflamable del área donde la electricidad estática podría causar una descarga capaz de ignición (2) Reduciendo la generación de carga, acumulación de carga o ambas por medio de modificaciones del proceso o producto. (3) Neutralizando las cargas, cuyos métodos principales son poner a tierra los conductores aislados e ionización del aire
A
I
G
65
C
7C
E
E
7.2 Control de Mezclas Inflamables en Equipos. 7.2.1 General. Entonces es aconsejable o esencial, dependiendo la naturaleza de los materiales involucrados, proveer otras medidas,de como una de las siguientes:
(2) Ventilación del equipo o el área en la cual esta situado (3) Reubicación del equipo en un área mas segura
A
I
G
66
C
7C
E
E
7.2.2.1 Donde se guarda una mezcla inflamable, como en un recipiente para procesamiento, la atmosfera puede hacerse deficiente en oxigeno introduciendo suficiente inerte gas de proceso de combustión) para que la gas mezcla no (ej., sea nitrógeno inflamable.o Esta técnica se conoce como inertización.
A
I
G
67
C
7C
E
E
7.2.2.2 Cuando las operaciones se realizan normalmente en una atmosfera que contiene una mezcla por encima del limite inflamable superior (UFL), podría ser practico introducir el gas inerte solamente durante los periodos donde la mezcla pasa por su rango inflamable. La NFPA 69, Norma sobre Sistemas de Prevención de Explosiones, contiene las especificaciones para sistemas de inertizacion.
A
I
G
68
C 7.3 C
7C G
E C
E
E .
Las cargas eléctricas se separan donde los materiales se ponen en contacto y luego se desprenden. Reduciendo las velocidades de tasas de flujo de los procesos se disminuye la tasa de generación de carga. Esta separación de cargas se encuentra donde se manejan partes y , , particulado. Si el material fluye a una velocidad suficientemente baja, normalmente no se acumula un nivel peligroso de exceso de carga. Esto quiere decir que el control de electricidad estática podría no ser practico debido a los requisitos del proceso
A
I
G
69
C
7C
E
7.4 D
C
7.4.1 E
P
E
. .E , .L
( .,
),
,
.
A
.
A
I
G
70
C
7C
7.4.1 E
E P
A
E
.
G,
.
P
P
G A
I
G
71
C
7C
7.4.1 E
E P
A
.
G,
.
P E
E
M
P
. A
I
G
72
C
7C
7.4.1 E
E P
A
E
.
G,
.
P
E A
C I
G
/D
C 73
C 7.6 C 7.6.1 P
7C C
E E A
E
P C
.
L (1) (2) D (3)
:
A
I
G
74
C 7.6 C 7.6.3 D
7C C
E E
E
P
P
P
A
I
.
G
75
C
7C
7.6 C
C
E E
7.6.4
P
A
7.6.5 G
E
C
.
.L .L .
A
I
G
76
C 7.6 C 7.6.6 P
7C
E
C
E
E
P
L
.
7.7 M
P
.
. , NFPA 99, N
I
C A
I
. G
77
C
7C
7.8 M
L
E
E
.
E
, .
A , . , . E
, .
A
I
G
78
C
C 8.1 G
8L
I
8 .
E , .A
,
( .,
)
, .
A
I
G
79
C
8L
I
Capítulo 8 El énfasis se efectúa a los procesos que involucran lo siguiente: (1) Flujo en cañerías, mangueras y tubos (2) Tanques de almacenamiento (3) Carga de vagones cisterna 4 Camiones cisterna as irantes (5) Carro-tanques de ferrocarril (6) Tanques de carga de embarcaciones marinas y barcazas (7) Recipientes para procesamiento (8) Calibración y muestreo (9) Limpieza de tanques (10) Tanques y contenedores portátiles (11) Limpieza por aspiración
A
I
G
80
C
8L
I
Capítulo 8
C
C
L
,
N
. :
(1) P (2) P (3) E (4) C
A
I
G
81
C
8L
I
Capítulo 8 8.3 Generación y Disipación de Carga en Líquidos. 8.3.1* Generación de Carga. La separación de cargas ocurre cuando los líquidos fluyen a través de tuberías, mangueras y filtros; o cuando los líquidos se revuelven o agitan. A mayor área de interfaz entre el liquido y las su erficies ma or velocidad de flu o, ma or es la tasa de car a. Las cargas se mezclan con el liquido y son transportadas a las vasijas que las reciben, donde pueden acumularse. Con frecuencia la carga se caracteriza por su densidad de masa de carga y su flujo como corriente continua hacia el recipiente.
A
I
G
82
C
8L
I
8.3 Generación y Disipación de Carga en Líquidos. 8.3.1* Generación de Carga.
E
G
C A
I
L G
. 83
C
8L
I
8.4 Flujo en Tuberías, Mangueras y Cañerías. 8.4.1* Sistemas de Tubería de Metal. 8.4.2* NC
8.4.3* M
C
8.4.4
L
8.5
A
.
F
.
A
I
G
84
C
8L
I
8.5.2.2 P
.
8.5.2.2.1 L .L , ( .,
,
).
Sistema Típico de Puesta a Tierra para Suministro de Pequeños Volúmenes de Solventes a Través de Grifo de Tambor
A
I
G
85
C
8L
I
Sistema Típico de Puesta a Tierra para Suministro de Pequeños Volúmenes de Solventes a Través de bomba de Tambor
A
I
G
86
C
8L
I
P
M A
I
P G
87
C 8.12 L 8.12.1 L 8.12.1.1 L
8L
I .
A
.
. E
100
3,
.E .
A
I
G
88
C
9P
P
F
9.1 General. Los polvos incluyen gránulos, aglomerados y partículas finas. Los gránulos tienen diámetros mayores de 2 mm, los aglomerados tienen diámetros entre 420 µm y 2 mm, y los polvos tienen diámetros de 420 µm o menos. Debería tenerse en cuenta que los agregados de gránulos y aglomerados con frecuencia contienen una cantidad significativa de polvo. El movimiento de polvos en operaciones industriales generalmente enera car as eléctricas estáticas. La acumulación de estas car as su descarga subsecuente puede provocar incendios y explosiones.
A
I
G
89
Capítulo 10 Aplicaciones Específicas
10.1 C
I
G
(IBC ).
10.1.1.1 L IBC . E .
A
I
G
90
Capítulo 10 Aplicaciones Específicas 10.2 Procesos con Rotativas y Laminas. 10.2.1 General. 10.2.1.1 En procesos con rotativas, como impresión, revestimiento, esparcido e impregnación, la electricidad estática es una fuente productora de problemas molestos y muchas veces costosos. Si se usan solventes inflamables en el proceso, las cargas eléctricas estáticas pueden constituir .
A
I
G
91
Capítulo 10 Aplicaciones Específicas
10.2.2.2 P
. L .E ,
.
Puntos de generación de electricidad estática en máquina de laminado
A
I
G
92
Capítulo 10 Aplicaciones Específicas
D 10.2.2.2 P
.
B M
A
I
G
93
Capítulo 10 Aplicaciones Específicas
10.2.2.2 P
.
I
3024L
A
I
G
94
Capítulo 10 Aplicaciones Específicas
10.2.2.2 P
. C
194.1 K
,
1.77K
A
I
G
95
Conclusión Si es posible prevenir accidentes y controlar la electricidad estática
A
I
G
96
A
I
G
97
Por su atención y participación Gracias.
A
I
G
98
