Protección contra explosiones según la normativa ATEX en instalaciones de destilación de disolventes y lavadoras

¿Cómo se crea, en realidad, el ambiente de «ex»?

Las pinturas, los barnices, las tintas de impresión y los materiales de recubrimiento suelen contener disolventes orgánicos inflamables, en función de las propiedades exigidas por el cliente. Durante la fabricación y el procesamiento de estos productos, dependiendo de la volatilidad de los disolventes que contienen, pueden formarse mezclas explosivas de vapores de disolvente y aire. Por ello, tanto los fabricantes de estos productos a base de disolventes como los que los procesan —en particular, las imprentas y los operadores de instalaciones de recubrimiento o pintado— se enfrentan a la necesidad de garantizar un funcionamiento seguro de la maquinaria en zonas con riesgo de explosión.

Tras la fabricación o el procesamiento de los productos a base de disolventes, quedan restos o residuos del producto adheridos a las herramientas, las piezas de maquinaria y los medios de producción, que deben limpiarse. El método de limpieza más adecuado suele ser el lavado a presión de los residuos adheridos a las superficies con el mismo disolvente que ya contiene el producto. Para ello, Renzmann ofrece máquinas de lavado con disolvente de circuito cerrado. Al pulverizar el disolvente, se crea siempre en la máquina de lavado una atmósfera explosiva (= Zona 0), a una temperatura de aplicación superior al punto de inflamación del disolvente (en el caso de disolventes fácilmente volátiles), una atmósfera explosiva de vapores de disolvente y aire, así como una atmósfera explosiva de aerosol de disolvente y aire (independientemente del punto de inflamación, incluso en el caso de disolventes poco volátiles).  

Renzmann ofrece instalaciones de destilación para el tratamiento y la recuperación tanto de los disolventes de limpieza como de los disolventes residuales procedentes de la producción. En su interior siempre hay disolvente a una temperatura superior a su punto de inflamación; incluso en el caso de disolventes poco volátiles, esto se consigue calentándolos por encima del punto de inflamación. Hasta que se alcanza el punto de ebullición, hay aire por encima del nivel del líquido, que es desplazado por los vapores que se generan durante el proceso de ebullición. Al descargar el residuo, vuelve a entrar aire en el alambique. Las mezclas de vapores de disolvente y aire forman habitualmente una atmósfera explosiva durante las operaciones de puesta en marcha y parada del proceso de destilación (= Zona 0). Para la Zona 0, en este caso en el interior de las lavadoras de disolventes y las instalaciones de destilación, siempre es necesaria la categoría de aparatos 1. ( Aquí encontrará una explicación sobre la clasificación de zonas y las categorías de aparatos según ATEX).

Por lo tanto, para los fabricantes de pinturas, barnices, tintas de impresión y materiales de recubrimiento, así como para las imprentas, no es determinante únicamente que una máquina, una instalación o un equipo lleve el marcado ATEX. Lo decisivo es si su protección contra explosiones, con la categoría 1 indicada en la placa CE, se ajusta realmente a la zona 0 que se da en su interior.

Renzmann apuesta por un nivel de protección sistemáticamente elevado en sus instalaciones de destilación de disolventes y en sus lavadoras de disolventes. Y es que la protección contra explosiones no se reduce a un simple etiquetado formal, sino que tiene que ver con la protección de las personas, las instalaciones de producción y las inversiones, así como con la responsabilidad que comparten los fabricantes y los operadores.

ATEX: ¿Qué debe tener en cuenta el operador?

La Directiva ATEX sobre seguridad y salud en el trabajo 1999/92/CE, conocida a menudo como ATEX 137, obliga a los empresarios a evaluar los riesgos de explosión y a establecer las medidas de protección adecuadas. En Alemania, estos requisitos se concretan, en particular, en el Reglamento sobre sustancias peligrosas y en el Reglamento sobre seguridad industrial.

Por lo tanto, recae una responsabilidad fundamental sobre el operador. Este debe, entre otras cosas:

• evaluar las áreas con riesgo de explosión y, en su caso, dividirlas en zonas,
• determinar la categoría de aparatos necesaria,
• Tener en cuenta el grupo de explosividad y la clase de temperatura,
• seleccionar los medios de trabajo adecuados,
• comprobar que el etiquetado, la documentación y las condiciones de uso coincidan,
• recoger los resultados en el documento de protección contra explosiones,
• Las instalaciones y la maquinaria situadas en zonas con riesgo de explosión deben ser sometidas a inspección, antes de su puesta en servicio y de forma periódica, por parte de personal cualificado, el fabricante u organismos de control autorizados.

El Reglamento vigente sobre sustancias peligrosas define la zona 0 como un área en la que existe de forma constante, durante largos periodos de tiempo o con frecuencia, una atmósfera explosiva peligrosa compuesta por aire y gases, vapores o nieblas inflamables. Para una zona 0 designada según este esquema, se prevén, por regla general, aparatos de la categoría 1. En caso de duda, según el Reglamento, debe elegirse la zona más estricta.

Esto significa que los operadores no deben conformarse con la afirmación general de que «cumple con la normativa ATEX». Necesitan una respuesta clara sobre qué parte de la máquina está diseñada para qué zona y qué categoría de equipo.

ATEX en las instalaciones de destilación: en qué se diferencia Renzmann

Zona 0 en el alambique: se tienen en cuenta los procesos de puesta en marcha y parada

En una planta de destilación de disolventes, se calienta el disolvente contaminado. Los componentes de menor punto de ebullición se evaporan, se condensan y, a continuación, se recuperan como disolvente reutilizable.

Durante el proceso de ebullición estable, una alta concentración de vapores de disolvente puede reducir considerablemente el contenido de oxígeno en la caldera. Además, en las instalaciones de vacío, una gran parte del aire se extrae antes de que comience la destilación. Sin embargo, esto no debe llevar a la conclusión precipitada de que el interior de la caldera deba clasificarse, en principio, únicamente como zona 1.

Son especialmente relevantes:

• la fase de calentamiento
• la creación del vacío
• la eliminación del vacío
• el enfriamiento
• posibles entradas de aire por fugas
• la apertura y el llenado de la máquina

En estas fases de funcionamiento puede formarse una mezcla explosiva de vapores de disolvente y aire. Si estos procesos se repiten en cada ciclo de destilación y, por lo tanto, varias veces al día, no se trata de un suceso meramente ocasional.

Precisamente aquí radica una diferencia decisiva entre un concepto de protección interpretado de la forma más restrictiva posible desde el punto de vista formal y una filosofía de seguridad coherente: las maniobras de arranque y parada que se repiten periódicamente deben incluirse en la evaluación de riesgos.

Por ello, Renzmann considera que el interior de la caldera de destilación, por el que circula vapor, debe cumplir siempre los estrictos requisitos de seguridad exigidos para la zona 0. Las posibles fuentes de ignición, como los agitadores, los sensores o los interruptores de nivel, deben evaluarse adecuadamente y diseñarse de forma que sean aptas para el uso previsto.

Una alternativa puede ser un plan de inertización supervisado de forma eficaz, en el que las fases críticas de funcionamiento se desarrollen en atmósfera de nitrógeno. Sin embargo, para determinar si esto permite evitar o modificar una zona, es necesario que se demuestre de forma especializada para cada instalación y cada proceso concretos. La mera posibilidad de un suministro de nitrógeno no es suficiente para ello.

Por qué la bomba de vacío es fundamental desde el punto de vista de la seguridad

Una bomba de vacío reduce la presión en el alambique y, con ello, la temperatura de ebullición del disolvente. Esto permite una destilación cuidadosa y energéticamente eficiente. Al mismo tiempo, la bomba puede extraer el aire durante la puesta en marcha y, durante el funcionamiento, el aire de fuga que entra junto con el vapor del disolvente.

Por lo tanto, en el interior de la bomba de vacío puede formarse una atmósfera explosiva. Su diseño y su sistema de control constituyen un elemento esencial del plan de protección contra explosiones.

En el caso de las bombas de vacío de anillo líquido, el funcionamiento seguro depende, entre otras cosas, de que la cantidad y la temperatura del líquido de funcionamiento sean adecuadas, así como de unas condiciones de funcionamiento adecuadas. Por lo tanto, dependiendo del modelo de bomba, puede ser necesario supervisar el caudal, el nivel, la temperatura y la presión negativa. También hay que tener en cuenta la cavitación y las condiciones de funcionamiento inadmisibles.

Por el contrario, Renzmann utiliza bombas de vacío de chorro de líquido, cuyo principio de funcionamiento no requiere piezas móviles en la zona por donde circula el gas. Básicamente, consisten en un conducto metálico conectado a tierra provisto de una boquilla. De este modo, se evitan de forma constructiva los riesgos de fricción mecánica, golpes y sobrecalentamiento.

Este enfoque se basa en un principio fundamental de la protección contra explosiones: una fuente de ignición que, por su diseño, no existe, no es necesario controlarla mediante una supervisión adicional. Esto no sustituye a la evaluación del sistema en su conjunto. Sin embargo, reduce el número de posibles fuentes de fallo y de ignición, lo que contribuye a un concepto de seguridad sólido.

Disolventes que contienen nitrocelulosa: ¿qué hay que tener en cuenta?

En la industria de las pinturas, los barnices y las tintas de impresión, los disolventes contaminados pueden contener nitrocelulosa, o NC, por sus siglas. Su destilación requiere una atención especial, ya que una temperatura demasiado alta o una concentración excesiva del residuo pueden favorecer reacciones peligrosas.

Por lo tanto, los principios fundamentales de protección son los siguientes:

• temperaturas de ebullición lo más bajas posible
• una temperatura de calentamiento limitada de forma fiable
• el control de la concentración de residuos
• una finalización automática y oportuna del proceso de destilación
• el control seguro de los fallos previsibles

Una tecnología de vacío eficaz puede reducir considerablemente la temperatura de ebullición de determinadas mezclas de disolventes. En el caso de las mezclas de acetato de etilo y etanol, por ejemplo, en condiciones de proceso adecuadas se pueden alcanzar temperaturas de ebullición comprendidas entre unos 30 y 35 °C. Además, en aplicaciones diseñadas adecuadamente, Renzmann limita la temperatura de calentamiento a 100 °C. El proceso puede detenerse automáticamente antes de que se alcance una concentración excesivamente elevada del residuo.

Los valores límite y los parámetros de funcionamiento reales deben determinarse siempre en función de las sustancias utilizadas, las fichas de datos de seguridad, las impurezas y las condiciones del proceso. No se debe autorizar el uso de una instalación para ninguna mezcla que contenga NC basándose únicamente en valores empíricos generales.

ATEX en las lavadoras de disolventes

Lavadoras con disolventes: la limpieza por pulverización genera una atmósfera explosiva de zona 0 en el interior de la lavadora.

En el interior de una máquina de lavado con disolventes se forman regularmente, a lo largo de todo el proceso de limpieza, mezclas explosivas de disolvente y aire (= Zona 0). Al pulverizar líquidos de limpieza inflamables, no solo se forman vapores, sino también aerosoles finamente dispersos. Estos son relevantes para la seguridad incluso cuando, a primera vista, un análisis basado únicamente en el punto de inflamación pudiera parecer menos crítico.

De acuerdo con la zona 0 del interior de una lavadora de disolventes, las fuentes de ignición potenciales presentes en su interior deben cumplir los requisitos de la categoría 1 y contar con el marcado CE correspondiente. La posibilidad de utilizarlas depende de los requisitos específicos del proceso.

ATEX fuera de las máquinas: ¿qué es lo importante?

Atmósfera exterior en las instalaciones de destilación y lavado con disolventes

A la hora de establecer la clasificación de zonas en las inmediaciones de las instalaciones de destilación y las máquinas de lavado de disolventes, se deben tener en cuenta, entre otros aspectos:

• Tipo y composición del disolvente
• Punto de inflamación y temperatura de procesamiento
• Ventilación y extracción de aire de los locales
• Frecuencia de los procesos de lavado y destilación
• Recorridos de transporte del material a lavar, teniendo en cuenta la evaporación del disolvente residual procedente de los restos de producto presentes en el material a lavar y la humedad residual del disolvente de limpieza en el material ya limpiado.
• Confinamiento y ventilación de la zona de residuos de la planta de destilación, cierre y vías de transporte del depósito de residuos
• Limpieza (posterior) manual con disolventes, manejo de paños húmedos y cierre de los envases de disolventes

Evaluar de forma fiable las posibles fuentes de ignición

En el caso de los equipos no eléctricos, lo decisivo es si, durante su funcionamiento conforme a lo previsto o en caso de averías que deban tenerse en cuenta, puede producirse una fuente de ignición efectiva.

La metodología actualmente vigente para los aparatos no eléctricos se describe, en particular, en la norma EN ISO 80079-36. Entre otros, deben examinarse:

• chispas generadas mecánicamente
• superficies calientes
• Calor por fricción
• descargas electrostáticas
• Daños en los cojinetes o en el sistema de transmisión
• componentes móviles con alta energía
• fallos previsibles

Los movimientos lentos, las bajas energías y las combinaciones adecuadas de materiales pueden hacer que no exista ninguna fuente potencial de ignición efectiva. No obstante, esta conclusión debe derivarse de una evaluación comprensible del riesgo de ignición.

Precisamente en el caso de los componentes que funcionan con fuerzas o energías cinéticas considerables, no basta con limitarse a descartar una fuente de ignición para evitar el esfuerzo que supone una categoría de aparatos superior. Lo decisivo es la justificación técnica.

Hay que considerar por separado el interior y el exterior

A la hora de elegir una lavadora con disolvente, conviene comprobar con detenimiento a qué se refiere su marcado ATEX. El interior de la máquina y el entorno exterior en el que se instala pueden estar sujetos a zonas diferentes y, por lo tanto, a requisitos distintos.

El hecho de que una máquina esté clasificada en la categoría 2 para uso en exteriores no implica automáticamente que su interior esté diseñado para la zona 0. Si una máquina no cuenta con una fuente de ignición potencial propia en su interior y, por lo tanto, no entra dentro del ámbito de aplicación de la Directiva de productos ATEX como equipo, esto debe documentarse de forma clara. La ausencia de dicha categoría no debe interpretarse erróneamente como una falta de certificado de seguridad.

¿Qué datos son imprescindibles para los operadores?

• ¿En qué clasificación de zonas se ha basado el diseño del interior?

• ¿Qué posibles fuentes de ignición se han analizado?

• ¿Qué categoría de aparatos se aplica en el interior y cuál en el exterior?

• ¿Qué medidas de protección se han incorporado en el diseño?

• ¿De qué medidas de vigilancia depende la seguridad?

• ¿Cuáles son los límites de uso y las obligaciones de los operadores?

Qué significa «máximo nivel de protección ATEX» en Renzmann

Para Renzmann, la máxima protección contra explosiones no significa dotar de forma generalizada a cada máquina, instalación o dispositivo de una etiqueta lo más llamativa posible. Significa analizar de forma rigurosa el riesgo real del proceso en cuestión y, cuando se trate de la zona 0, aplicar el nivel de protección necesario.

Entre ellos se encuentran:

• una evaluación prudente y comprensible de las condiciones de funcionamiento recurrentes,
• el análisis sistemático de las fuentes de ignición eléctricas y no eléctricas,
• equipos y componentes adecuados para la zona especificada,
• soluciones constructivas que reduzcan al mínimo las fuentes de ignición,
• parámetros de proceso relevantes para la seguridad que se supervisan,
• información clara sobre las zonas interiores y exteriores,
• una documentación técnica sólida,
• la consideración de los riesgos específicos de determinadas sustancias, como, por ejemplo, la nitrocelulosa.

Este enfoque en materia de seguridad no solo protege a los trabajadores, sino que también facilita a los operadores la evaluación de riesgos, la elaboración del documento de protección contra explosiones, la inspección previa a la puesta en servicio y el funcionamiento conforme a la normativa.

Lista de comprobación para la adquisición de una planta de destilación de disolventes

Antes de adquirir una planta de destilación o una máquina de lavado con disolventes, los operadores deberían plantear al proveedor, como mínimo, las siguientes preguntas:

1. ¿Qué zona se ha considerado para el interior del vehículo y en qué se basa dicha clasificación?
2. ¿A qué categoría de aparatos pertenecen los componentes internos?
3. ¿Se distinguen claramente en la placa de características y en la documentación los ámbitos de uso en interiores y exteriores?
4. ¿Se dispone de una evaluación completa de los riesgos de incendio para los componentes no eléctricos?
5. ¿Qué procedimientos de evaluación de la conformidad y ensayos se han llevado a cabo?
6. ¿Qué clase de temperatura y qué grupo de explosividad cubre la instalación o la máquina?
7. ¿Qué condiciones de funcionamiento se tienen en cuenta desde el punto de vista de la seguridad?
8. ¿Qué controles son imprescindibles para garantizar un funcionamiento seguro?
9. ¿Cómo se controlan la pérdida de vacío, las fugas de aire, el exceso de temperatura y las concentraciones de residuos inadmisibles?
10. ¿Está homologada la instalación o la máquina para los disolventes y las impurezas que se utilizan realmente?

Conclusión: la protección contra explosiones es una responsabilidad que hay que asumir en la práctica

En la recuperación de disolventes y la limpieza de piezas, la seguridad suele depender de lo que ocurre en el interior de la máquina, donde los usuarios no pueden verlo mientras está en funcionamiento.

Por lo tanto, el marcado ATEX por sí solo no responde a todas las cuestiones relevantes. Solo la combinación de un concepto de protección adecuado, componentes adecuados, una evaluación comprensible de los riesgos de ignición, una gestión segura de los procesos y una documentación transparente crea una base sólida.

Renzmann apuesta por este alto nivel de protección porque la protección contra explosiones es algo más que el cumplimiento de un requisito formal. Forma parte de la responsabilidad hacia las personas que trabajan a diario con las máquinas y hacia las empresas que confían en su seguridad y disponibilidad.

Nota: La división concreta en zonas y la selección de las medidas de protección deben realizarse siempre en el marco de la evaluación de riesgos específica de la máquina y de la empresa. Este artículo no sustituye a ningún análisis individual de seguridad técnica o jurídico.