Manipulació de líquids inflamables i sòlids combustibles en pols

La majoria d’accidents d’origen químic es produeixen durant la manipulació dels productes, especialment durant les operacions de transvasament. Això fa que en la realització d’aquestes operacions, molt especialment en els líquids inflamables i sòlids combustibles en pols, s’hagin d’adoptar unes mesures de prevenció que tot seguit passem a estudiar.

Entre els líquids inflamables més habituals hi ha els dissolvents orgànics com ara l’acetona, l’etanol, el metanol, l’èter dietílic, l’isopropanol o l’èter dietílic.

D’altra banda, el sucre, la farina o el cacau són exemples de sòlids combustibles en pols. En general, totes les substàncies orgàniques en pols, algunes substàncies químiques i determinats metalls com l’alumini o el magnesi poden crear atmosferes explosives quan es troben en suspensió a l’aire, en funció de la mida de les partícules, la densitat i les condicions ambientals de temperatura i humitat.

Electricitat estàtica

La generació de càrregues electrostàtiques és un fenomen natural, associat a la mateixa estructura atòmica de la matèria, que es produeix com a resultat del moviment relatiu entre dues superfícies en contacte, generalment de substàncies diferents, tant líquides com sòlides, una de les quals, o totes dues, no és bona conductora de l’electricitat (com per exemple el plàstic).

La magnitud de la càrrega depèn principalment de la velocitat de separació i/o fricció dels materials i de la seva resistivitat elèctrica.

El paràmetre fonamental determinant de la perillositat d’una espurna és la quantitat d’energia alliberada en l’instant de produir-se. Aquesta energia es manifesta en forma de radiacions (que fan visible l’espurna), de ionització i de calor. Esquemàticament és aquesta última la desencadenant de la reacció de combustió.

Atmosfera explosiva

Segons el Reial decret 681/2003, és la mescla amb l’aire, en condicions atmosfèriques, de substàncies inflamables en forma de gasos, vapors, boires o pols, en què, després d’una ignició, la combustió es propaga a tota la mescla no cremada.

Quan aquestes descàrregues electrostàtiques amb espurna es produeixen en una atmosfera explosiva és relativament fàcil que s’iniciï l’incendi, atès que l’energia d’activació que aporten acostuma ser superior a la que es necessita per a la combustió de gasos i vapors, que sol ser de 0,25 mJ aproximadament. El perill d’inflamació existeix quan l’espurna és generada per una diferència de potencial superior als 1.000 V.

Perquè es produeixin incendis o explosions han de complir-se conjuntament les tres condicions següents:

  • Existència d’una barreja combustible o comburent susceptible d’explosió o incendi perquè es troba dins del seu rang d’inflamabilitat.
  • Acumulació d’una càrrega electrostàtica prou alta per crear una diferència de potencial generadora d’espurna.
  • Producció de la descàrrega electrostàtica (espurna) iniciadora d’energia suficient per inflamar una barreja perillosa.

Formació i acumulació de l'electricitat estàtica

La generació de càrregues electrostàtiques en els transvasaments de líquids inflamables es produeix fonamentalment per la separació mecànica d’aquests en contacte directe amb la superfície sòlida a través de la qual flueixen o sobre la qual es dipositen o agiten. En la figura poden apreciar-se els diferents punts on es generen càrregues electrostàtiques.

Bàsicament, pel que fa als líquids inflamables, les càrregues es generen:

  • En fluir el líquid per una canalització i a través de filtres, vàlvules o bombes.
  • En sortir el líquid projectat a través de la boca d’impulsió.
  • En caure el líquid a l’interior dels recipients, amb el consegüent moviment sobre les parets que genera turbulències i esquitxades.
  • En remoure’s el líquid al recipient contenidor, sia en operacions de transport o d’agitació i barreja.
Figura Formació de l’electricitat estàtica als líquids inflamables

Pel que fa a la generació de càrregues electrostàtiques deguda a sòlids combustibles es produeix fonamentalment per la dispersió de les partícules sòlides en l’aire formant un núvol de pols. En la figura poden apreciar-se els diferents punts on es generen càrregues electrostàtiques.

Figura Formació de l’electricitat estàtica als sòlids combustibles en pols
Font: Font: Institut Nacional de Seguretat i Higiene en el Treball (2003)

Bàsicament, les càrregues es generen per acció mecànica externa:

  • En escombrar terra que conté partícules sòlides i formar un núvol de pols.
  • En utilitzar aire comprimit per netejar superfícies o roba bruta de pols.
  • En moldre substàncies sòlides.
  • En operacions de tamisat.
  • En buidar o transvassar un sac o un contenidor amb sòlid.
  • En el desplaçament en una cinta transportadora de matèria sòlida particulada.

Explosió a refineria de sucre

L’any 2008 es va produir una enorme explosió i un incendi en una refineria de sucre d’Estats Units. Va causar 14 morts i 38 ferits, incloses 14 persones amb cremades greus per a tota la vida.

L’empresa Imperial Sugar funciona des del 1843 i abans de l’accident havia recobert la cinta transportadora amb uns panells per tal d’evitar que la planta d’envasat estigués plena de pols i hi hagués molt de sucre a terra. Això va fer que a l’interior de la cinta es generés una concentració molt elevada de pols en suspensió que en presència d’una font d’ignició (com una guspira procedent d’una soldadura) iniciés la ignició del núvol de pols.

Perills de les descàrregues electrostàtiques a les superfícies dels líquids i partícules en pols

Els recipients que preferentment s’utilitzen quan es manipulen líquids inflamables i partícules combustibles en pols són de metall. També existeixen materials especials que condueixen l’electricitat i incorporen, per exemple, un element conductor (per exemple, el carboni). Aquests materials són molt costosos, però en alguns casos són necessaris (per exemple, quan es tracta amb substàncies químiques que reaccionen amb el metall i a la vegada son inflamables).

Cal considerar dues situacions segons si el recipient metàl·lic està en contacte amb el terra o aïllat:

  1. Contacte amb el terra. El dipòsit és al potencial del terra i és elèctricament neutre, com ho és tot el conjunt del contenidor i el contingut, però al seu interior hi haurà diferències de potencial entre el líquid i les mateixes parets del recipient, que es mantindran fins que després del corresponent temps de relaxació les càrregues del líquid s’hagin anat dissipant. No es pot evitar que aquesta càrrega superficial interna, si és prou alta, generi una descàrrega entre la superfície del líquid i la paret interior del recipient.
  2. Aïllat del terra. En cas que el recipient estigui molt aïllat del terra, per exemple els camions cisterna, això provoca una càrrega igual a la del líquid a la paret exterior de la cisterna suposant que aquesta sigui metàl·lica. És possible que es produeixi una descàrrega electrostàtica per espurna, entre la boca del recipient i la canonada d’ompliment, o qualsevol altre element metàl·lic.

Una altra situació en la qual els recipients estan aïllats de terra és quan es col·loquen sobre palets de plàstic o fusta. En aquests casos es recomanen els palets fets de metall. En tot cas cal garantir que no es produeix una diferència de càrrega que pugui generar una guspira. En molts casos la solució és connectar unes pinces metàl·liques entre la superfície que està aïllada de terra amb una altra superfície conductora que estigui en contacte amb el terra, de manera que s’asseguri que totes dues estan a un mateix potencial i la superfície que en principi estava aïllada de terra deixa d’estar-ho.

Càrregues electrostàtiques de les persones

Les persones poden acumular també càrregues tant pel seu moviment i contacte amb el medi exterior com per la influència de camps elèctrics als quals estiguin exposats.

L’aïllament de la persona del terra amb soles de material no conductor (goma, plàstic) o per mitjà de paviment no conductor és la condició necessària perquè pugui acumular càrregues electrostàtiques considerables.

És normal que una persona arribi a un potencial d’aproximadament 10.000 V, amb una càrrega electrostàtica d’aproximadament 10 mJ, molt superior a la que es necessita com a energia d’activació d’atmosferes inflamables.

Mesures de prevenció i de protecció davant del risc de l'electricitat estàtica

Les mesures de prevenció davant del risc de generació de l’electricitat estàtica són:

  • Control d’atmosferes explosives inertitzant o ventilant (l’objectiu és disminuir el percentatge d’oxigen a l’aire)
  • Control de la velocitat del flux de líquids i del sistema d’ompliment de recipients.
  • Ús d’additius antiestàtics
  • Protecció de la instal·lació elèctrica i els equips
  • Control d’impactes mecànics i altres focus d’ignició
  • Evitament de suspensions o núvols de pols a l’aire
  • Evitament de l’entrada d’aire en la transferència de la pols al recipient (vàlvules de doble comporta, rotatòries, de cargol helicoïdal…).
  • Humidificació

Les mesures de protecció no eviten l’aparició d’una atmosfera inflamable, però poden evitar la ignició i prevenir l’incendi/explosió:

  • Interconnexions equipotencials i posada a terra
  • Control dels temps de relaxació
  • Ús de roba de treball adient (teixits no aïllants)
  • Control de la humitat ambiental i procediments segurs de treball

Control d'atmosferes explosives

Evitarem la formació d’atmosferes explosives de dues formes: mitjançant l’ocupació d’un gas inertitzant o mitjançant la ventilació.

El principal agent inertitzant és el nitrogen; no és aconsellable l’ús de l’anhídrid carbònic i del vapor d’aigua, ja que aquestes substàncies generen al seu torn molta electricitat estàtica. En alguns casos també s’utilitza l’argó com a agent inertitzant. Per a la majoria de líquids combustibles, és en general suficient reduir la proporció de l’oxigen de l’aire a un 11%.

Mitjançant la ventilació forçada és també factible assegurar que l’atmosfera interior d’un recipient obert se situï per sota del seu límit inferior d’inflamabilitat (LII) i mantenir una concentració ambiental per sota del 20% del LII.

Control de la velocitat del flux de líquids i del sistema d'ompliment de recipients

La velocitat estarà en funció del diàmetre interior del conducte, amb uns valors que oscil·laran entre 4 m/s i 7 m/s.

Si bé en un principi s’admetia que una velocitat de 4 m/s a 7 m/s era l’adient per mantenir l’acumulació de càrregues electrostàtiques en uns límits acceptables, en l’actualitat s’ha desenvolupat una fórmula que permet relacionar aquests dos valors de la velocitat lineal del fluid v (en m/s) i el diàmetre de la conducció d (en m):

Quan es transvasin suspensions de sòlids en líquids inflamables, hi hagi la presència d’aigua, o bé hi hagi barreges insolubles, és recomanable transvasar a una velocitat inferior a 1 m/s.

Per al cas de l’èter i del sulfur de carboni (productes extremadament perillosos) i diàmetres de conducció de fins a 12 mm per al primer i de 24 mm per al segon, la velocitat màxima serà d’1 m/s. Per a diàmetres més grans la velocitat màxima serà òbviament inferior.

Les canonades estaran connectades als recipients tant de buidatge com d’ompliment, tal com s’aprecia en la figura i la figura. Les obertures de les boques de càrrega i descàrrega són zones especialment perilloses si estan obertes.

S’evitarà la projecció per aspersió o polvorització, i també l’abocament a raig lliure. Cal utilitzar tubs d’ompliment que arribin fins al fons dels recipients.

Figura Ompliment de recipient amb embut tubular des d’una instal·lació fixa
Figura Càrrega de camions cisterna

La distància entre l’extrem del tub i el fons del recipient serà com a màxim de 25 cm.

Utilització d'additius antiestàtics

En alguns casos concrets, per exemple per algun ús d’hidrocarburs, un mitjà eficaç per limitar l’acumulació de l’electricitat estàtica consisteix a reduir la seva resistivitat mitjançant la introducció d’additius antiestàtics en molt petites quantitats (de l’ordre d’1 mg/m3) fins a un valor aproximat de 1010 cm.

Instal·lació elèctrica i equips protegits

La instal·lació elèctrica, els equips i altres materials elèctrics empleats en l’emplaçament de les instal·lacions de transvasament i emmagatzematge de líquids inflamables s’adequaran a allò que estableix el Reglament electrotècnic per a baixa tensió (RD 842/2002) i als requeriments d’equips en atmosferes explosives (RD 400/1996 i RD 681/2003). Els equips que poden generar guspires elèctrics han d’anar protegits amb carcasses especials. Aquests equips estan homologats per al seu treball en atmosferes explosives i porten la indicació corresponent en la qual es pot veure en quin tipus de zona ATEX es pot utilitzar. El símbol que indica que l’equip es pot utilitzar en una zona ATEX és un hexàgon amb les lletres Ex al seu interior. En aquesta imatge es pot veure una bomba d’aspiració d’aire que es pot utilitzar per exemple per a quantificar partícules en pols o compostos orgànics volàtics (tot en funció del suport de captació utilitzats) que hi hagin a la zona de respiració dels treballadors.

  • Bomba de mostreig d'aire/-80
  • Bomba de mostreig d'aire

  • Part posterior de la bomba de mostreig
  • Part posterior de la bomba de mostreig

Les bombes portàtils d’accionament pneumàtic són preferibles per a transvasaments des de recipients mòbils de capacitat igual o inferior als 200 l, encara que el seu ús seria molt perillós en recintes confinats, ja que provocarien l’enriquiment en oxigen de l’atmosfera interior i facilitarien amb això la inflamabilitat.

Control d'impactes mecànics

Cal controlar la proximitat de les atmosferes perilloses a tot possible focus d’ignició, a part de les espurnes per descàrregues electrostàtiques. Una especial atenció mereixen els impactes mecànics que han de ser evitats costi el que costi.

Els elements metàl·lics dels equips de bombejament, els tubs d’aspiració de les bombes portàtils i els broquets de projecció han d’estar construïts d’un material especial antiespurnes, generalment un aliatge d’alumini (Al) i zinc (Zn).

Com a mesura per evitar impactes, es pot realitzar la connexió del tub d’aspiració mitjançant l’acoblament d’un anell amb rosca exterior, que pot ser subministrat pels mateixos fabricants de les bombes, que s’enroscarà a una de les obertures del bidó (figura, detall A). Aquest tipus de connexió no és gaire utilitzat, malgrat la seva estandardització.

En el cas de realitzar el transvasament mitjançant bombes portàtils, cal assegurar que tant el tub d’aspiració com el de descàrrega estiguin fermament subjectats als recipients.

Figura Ompliment de bidons

Interconnexions equipotencials i posada a terra

Cal assegurar que les càrregues que es formin puguin eliminar-se fàcilment sense ocasionar perill. Això s’aconsegueix fonamentalment mitjançant la interconnexió de totes les superfícies conductores sobre les quals es pot formar electricitat estàtica i al seu torn fent que el conjunt estigui connectat al terra. La connexió equipotencial serà entre el recipient que s’ha de buidar, l’equip de bombament i les seves conduccions, i el recipient que s’ha d’omplir. La resistència de la posada a terra ha de ser a 106 Ω .

Les mànegues flexibles dels equips portàtils de bombejament han de ser conductores (resistència màxima 106 Ω). Quan s’utilitzi material no conductor (goma, resina, etc.), la conductivitat s’haurà d’assegurar mitjançant una ànima metàl·lica que anirà subjecta als extrems metàl·lics de l’equip de bombejament, com ara el cos de la bomba i el broquet de descàrrega.

Roba de treball adequada

El personal que treballi en instal·lacions en les quals s’efectuïn transvasaments de líquids inflamables no utilitzarà roba de fibres sintètiques, i la vestimenta serà preferiblement de cotó, fins i tot la roba interior. És aconsellable també limitar en la mesura del possible l’ús de peces de llana.

El calçat i si escau els guants hauran de ser conductors. Això oferirà protecció suficient sempre que el terra sigui també conductor, aspecte aquest que també ha de ser considerat.

Control de la humitat ambiental i procediments segurs de treball

Indicarem que, si és possible i de manera complementària, el fet de mantenir una humitat relativa per damunt del 60% és una mesura molt recomanable en ambients que puguin ser inflamables.

Càrrega i descàrrega de camions cisterna

ADR en vigència

Podeu consultar l’ADR vigent a bit.ly/2ULJIxl.

Cada any senar hi ha nou ADR.

Segons l’ADR, les mercaderies perilloses de la classe 3 corresponen als líquids inflamables i compleixen els següents requisits:

  • Són líquids.
  • Tenen, a 50°C, una tensió de vapor màxima de 300 kPa (3 bar) i no són completament gasosos a 20°C i a la pressió estàndard de 101,3 kPa.
  • Tenen un punt d’inflamació màxim de 60°C.

El punt d’inflamació, que es defineix com la temperatura mínima a partir de la qual el producte desprèn vapor en quantitat suficient per formar una barreja que pot cremar a l’aire.

Dispositius de seguretat a les cisternes

Les cisternes que porten materials inflamables tenen una sèrie de dispositius per reduir al màxim el risc d’accidents:

  • Sistema de ventilació. La part superior de cada compartiment del camió cisterna disposa d’un sistema de ventilació mecànic, d’accionament en sobrepressió i depressió, a fi d’evitar les deformacions a les parets de la cisterna en cas de càrrega o descàrrega al màxim règim. La vàlvula de ventilació actua tant durant el transport com durant la càrrega i descàrrega.
  • Adaptador normalitzat de recuperació de vapors. Per carregar i descarregar camions cisterna, s’utilitzarà un adaptador normalitzat de recuperació de vapors de quatre polzades de diàmetre (101,6 mm) situat al vehicle que estarà dissenyat per a pressions de treball de 5,27 kg/cm2 segons la norma API (American Petroleum Institute).
  • Apagaflames per a tubs d’escapament de camions cisterna. S’entén per apagaflames o tallafocs un dispositiu muntat al final del tub d’escapament del motor que, sense modificar-ne de manera apreciable el rendiment, aconsegueixi recollir o apagar si escau les partícules sòlides en ignició o qualsevol flama que pogués emetre el tub d’escapament del vehicle cisterna per combustions incompletes del motor.
  • Plataformes superiors. Consisteixen en un passadís metàl·lic format per un entramat al llarg de la part superior de la cisterna per facilitar el trànsit i l’operativitat necessària per efectuar amb seguretat les maniobres d’obertura i tancament de boques de càrrega, controls i inspecció de l’interior dels compartiments (figura).
Figura Plataforma superior i dispositius a la cúpula d’una cisterna
  • Escales d’accés a les cisternes. Consisteix en una escala vertical d’esglaons antilliscants situada a la part posterior de la cisterna i que permet l’accés a la plataforma d’aquesta.
    L’altura màxima des del terra al primer esglaó de l’escala hauria de ser com a màxim de 50 cm, amb el vehicle buit i en ordre de marxa.

  • Escala d'accés/-25
  • Escala d'accés

Graus d'ompliment de les cisternes

Com es mostra en la taula, depenent del tipus de producte petrolífer que portin les cisternes, s’ompliran mes o menys.

Taula: Volum de les cisternes segons el producte
Producte % volum total del dipòsit
Benzina aviació
Dissolvents lleugers
95
Petroli
Benzina automoció
Naftes lleugeres
Dissolvents mitjans
96
Gasoil
Fuel
Naftes i dissolvents pesants
97

Condicions de seguretat abans de la càrrega

El vehicle cisterna que s’ha de carregar se situarà en posició de sortida, de manera que la càrrega pugui realitzar-se amb diligència i sense maniobres. Això requereix, consegüentment, la localització permanent del conductor; si el conductor no és el carregador, haurà de ser a prop de la zona de càrrega. El vehicle es falcarà adequadament i es desconnectarà la bateria.

Abans de connectar els elements de càrrega, caldrà connectar a la cisterna -és a dir, al contenidor del producte (no en una altra part del vehicle)- la placa de presa de terra i caldrà mantenir aquesta connexió mentre la cisterna no abandoni l’illot de càrrega.

És imprescindible l’existència d’una senyalització idònia, clara i precisa, per exemple: PROHIBIT FUMAR, PERILL INDEFINIT.

Condicions de seguretat durant la càrrega

Si bé cal evitar interrompre la càrrega, aquesta ha d’interrompre’s en elssegüents casos:

  • En situacions de proximitat d’una tempesta elèctrica i segons el parer del cap de la instal·lació o persona en qui delegui.
  • Funcionament anòmal dels equips de bombejament, com ara escalfaments, cavitació, etc., o dels equips de mesurament i control (cabalímetres, bàscula, etc.).
  • Quan es detectin fuites ostensibles de producte al vehicle o als equips de càrrega durant l’operació.
  • Davant situacions d’emergència, en les quals se seguiran les instruccions previstes per a aquests casos. Això porta implícit el coneixement del pla d’emergència interior de la planta i el necessari grau d’aptitud que la seva pràctica periòdica ha permès inculcar al personal de manipulació.

Condicions de seguretat després de la càrrega

Finalitzada l’operació de càrrega, s’ha de procedir al tancament de les boques de càrrega i tapes, de les vàlvules de fons, a la retirada de les falques i, finalment, a la desconnexió de les preses de terra de la cisterna dels elements fixos de la infraestructura del terminal.

Requereix una especial vigilància l’absència de fuites en la unitat carregada, així com l’eliminació de qualsevol vestigi de producte a la superfície externa de la cisterna que, per sobreeiximent o abocament, pogués haver-se produït. Aquesta mesura ha de fer-se extensiva als abocaments que s’haguessin produït a les safates de recollida de producte i paviment de càrrega.

Descàrrega de les cisternes

En les descàrregues de producte es donen unes circumstàncies sobre les quals resulta obligat incidir: una d’elles és l’àmbit en el qual, en ocasions, es desenvolupa l’activitat. Les limitacions d’espai, autèntic confinament a vegades, el trànsit de persones i vehicles, l’existència d’atmosfera inflamable i potser un nivell de sensibilització relaxat són factors que demanen l’adopció de més mesures preventives i una especial atenció i vigilància per part dels responsables directes de la descàrrega de producte inflamable.

Abans de procedir a la descàrrega, s’haurà senyalitzat convenientment la zona entorn dels tancs receptors (RD 74/92, “vehicle en descàrrega”). Així mateix, s’haurà comprovat l’estat normal de la placa de posada a terra del tanc.

El camió cisterna, degudament immobilitzat i falcat, se situarà de manera que en tot moment tingui lliure la sortida, per a la qual cosa el conductor, juntament amb el personal receptor designat, controlarà la descàrrega, amb presència física permanent. D’altra banda, abans de descarregar, s’haurà disposat la dotació suficient d’elements contra incendis, tant de la cisterna com de la instal·lació en la qual es descarrega a distància apropiada i convenient.

Tant durant la descàrrega com en el moment de desconnexió final de mànegues s’extremaran les precaucions a fi d’evitar tota mena d’abocament.

Protecció contra incendis

Almenys s’han de dur dos extintors portàtils homologats P-12 de pols polivalent ABC per al transport situats sobre la cisterna.

A prop de les instal·lacions de transvasament i en lloc segur, s’haurà de disposar del següent:

  • Un extintor sobre rodes de 100 kg de pols sec o dos de 50 kg o d’un altre tipus, de capacitat d’extinció equivalent.
  • Mantes ignífugues estratègicament situades al llarg de la instal·lació.
  • Vestits d’aproximació al foc, equips respiratoris, pantalles anticalòriques, guants, ulleres i altres elements protectors.
  • Una estació d’aigua per a dutxa i rentaulls.
  • Suficient dotació de mànegues, amb enllaços adaptables a la xarxa d’incendis d’accionament automàtic i actuació remota, així com broquets per a raig i polvorització.

Instruccions escrites de seguretat

El personal de conducció, tal com queda reglamentat, haurà de portar una carta de transport de mercaderies perilloses i unes instruccions escrites genèriques descrites a l’ADR on figuren les normes d’actuació que s’han de seguir davant un accident o una contingència similar.

Anar a la pàgina anterior:
Annexos
Anar a la pàgina següent:
Activitats