Publicado en L'elettrotecnica - Vol. LXIII N. 4 / 1976 - F. Tomazzoli - de Foster Wheller Italiana - Milano - miembro del Subcomite 64-G y del Comité Técnico 31 del Comité Electrotecnico Italiano

El artículo siguiendo el hilo lógico que informa sobre la normalización en la materia, y en particular las Normas CE Italiano 64-2 (1973), traza una panorámica general de los problemas correspondientes a las instalaciones en lugares peligrosos. Se examinan los fenómenos físicos que originan el peligro de explosión y de incendio, y los medios técnicos para prevenir tales peligros.

Sigue una presentación de los posibles criterios y en particular de los criterios adoptados por las normas C.E.Italiano para llegar a la clasificación de las condiciones de peligro.

Los modos de protección empleados para las construcciones de seguridad son analizados en relación a como puede obtenerse la prevención de que las mezclas explosivas inicien la explosión.

La elección de los tipos de instalaciones, idóneos a realizar para dar a las distintas situaciones de peligro las condiciones deseadas de seguridad, es presentado como síntesis lógica entre las condiciones de peligro, condiciones de funcionamiento normal y anormal, y modos de protección e instalación, característicos de cada tipo de instalación de seguridad.

El peligro está dentro de las obras del hombre, pero no por esto es lícito despreciar todo medio de prevenirlo y hacerlo extremadamente improbable; la seguridad debe ser la preocupación fundamental de quién proyecta, construye, ensaya, y hace funcionar instalaciones industriales.

La instalación segura en sentido absoluto no existe; la seguridad es un límite al cual se debe tender, compatibilizando sus exigencias con las del costo de instalación, y del buen funcionamiento, y el costo del producto que debe ser compatible con la situación del mercado.

Las normas en materia de seguridad, por cuidadosas y detalladas que sean no pueden cubrir todas las situaciones que se encuentran en la práctica de las instalaciones; ellas deben en todo caso prescribir o prohibir la adopción de determinadas soluciones o criterios, teniendo presentes las soluciones más frecuentes, de manera de suministrar una guía y una dirección a los responsables del proyecto, de la instalación, del ensayo, del funcionamiento y del mantenimiento, como también para los responsables de la seguridad. Por una parte no deben ser despreciados o ignorados los criterios de seguridad, por otra parte no debe proponer o pretender soluciones que sean irrealizables o no compatibles con el correcto servicio.

Se deben considerar las condiciones límites admisibles para el funcionamiento normal, y la necesidad de intervención para el mantenimiento, teniendo presentes los criterios de protección y de seguridad que serán adoptados en la instalación.

En la recomendación RP 500 A del American Petroleum Institute (18), que constituye desde hace años uno de los documentos más difusamente y frecuentemente utilizado para la clasificación de los lugares peligrosos en las refinerías de petróleo, esta expresamente dicho que, conteniendo la publicación recomendaciones y afirmaciones en materia sobre la cual las opiniones pueden ser distintas es necesario que: "Sorund engineering judxgment take precedence over a literal interpretation of de text" (el juicio de ingeniería debe tener prioridad sobre la interpretación literal del texto).

La materia es difícilmente reducible a esquemas simplificados, para los cuales las normas deben aplicarse con buen sentido (buen criterio), buscando para cada situación real un válido compromiso entre las distintas exigencias, manteniéndose el respeto de los criterios de seguridad.

El peligro de explosión o de incendio nace de la simultánea presencia de dos condiciones:

- presencia en la atmósfera de una mezcla inflamable o explosiva, o presencia de una acumulación de material explosivo o combustible;

- presencia de una fuente de ignición.

La presencia en la atmósfera de substancias peligrosas a los efectos de la explosión o del incendio esta generalmente ligada a la naturaleza misma de las instalaciones de procesos tecnológicos, de transporte o de depósito; la presencia de fuentes de ignición en parte esta ligado a dichas instalaciones por ejemplo la presencia de llamas libres, de superficies a elevada temperatura por motivo de procesos tecnológicos, por la posibilidad de chispas de origen mecánico, de fenómenos de autoencendido, y en parte esta ligado a las instalaciones eléctricas en las cuales, en condiciones normales o anormales, pueden tenerse arcos, chispas o superficies a elevada temperatura (nota 1).

La combustión de una mezcla con aire de un gas o vapor inflamable, que se produce en un pico bunsen, es estacionaria, fácilmente controlable y ligada a despreciables variaciones de presión. Si por el contrario la combustión es iniciada en un punto dentro de un volumen de la misma mezcla, ella puede dar origen a una explosión.

El fenómeno de la combustión, a la presión atmosférica, está ligado al verificarse las siguientes condiciones:

- La concentración de la mezcla debe estar comprendida dentro de los límites de inflamabilidad en aire, que son límites extremos de concentración en aire de la substancia considerada, por debajo (límite inferior) y por encima (límite superior) de los cuales la mezcla no es inflamable (norma C.E.Italiano, art. 1.3.17 Nota 2).

- El encendido de la mezcla debe ocurrir con una fuente de calor capaz de hacer que se alcance en la misma una temperatura y una energía superior a la mínima de ignición, correspondiente a la concentración presente, así que la mezcla puede encenderse espontáneamente y la combustión puede producirse sin aporte de calor del exterior.

La temperatura mínima de ignición de una mezcla depende de la concentración, de la presión, del estado de movimiento y de la forma de la fuente de calor.

La energía de encendido de las mezclas gas-aire o vapor aire es en general extremadamente pequeña (inferior al m J). Para las substancias que a temperatura ambiente están en estado líquido o sólido es importante conocer la temperatura de inflamabilidad, que es la mínima temperatura a la cual una substancia emite, sobre su superficie libre, gas o vapores en cantidad suficiente para formar con el aire mezclas que tienen concentraciones comprendidas en los límites de inflamabilidad (Norma CE Italiano 64-2 art. 1.3.23).

La explosión especial puede ocurrir en un volumen indefinido (espacio abierto) o en un volumen definido (espacio cerrado). La explosión, según la substancia en juego, puede asumir aspectos distintos según la velocidad de la reacción explosiva; en la deflagración la reacción es gradual, se propaga con velocidad inferior a la del sonido (pocos m/s) y la presión de los gases de combustión se eleva gradualmente. En la detonación la reacción es casi instantánea y se propaga con velocidad elevadisima, notablemente superior a la del sonido.

Una mezcla explosiva que explota en el interior de un contenedor cerrado alcanza una presión que es máxima para determinada concentración aire-substancia explosiva. En función de esta presión máxima deben estar dimensionadas las construcciones eléctricas previstas para soportar la explosión.

Los fenómenos de detonación tienen particular importancia para las construcciones de seguridad del tipo a prueba de explosión (par 19.1).Cuando en el interior de una caja existen espacios de notable extensión o de forma notablemente alargada, o espacios comunicantes a través de aberturas de sección modesta, se pueden producir presiones de explosión extremadamente elevadas, debidas al hecho que la onda de presión precede el frente de llama, así que la explosión de una parte de la mezcla se produce a partir de una presión inicial superior a la atmosférica, alcanzando presiones finales notablemente superiores a lo que se tendría en ausencia del fenómeno de precompresión (detonación).

El comportamiento de los polvos inflamables es menos previsible que el de los gases o vapores inflamables.

Un polvo inflamable inyectado en un ambiente se dispersa en la atmósfera como una nube y puede ser transportado a distancia por los movimientos de aire.

Una nube de polvo inflamable, dentro de sus límites de inflamabilidad (norma C.E.Italiano 64-2 art. 1.3.17) puede ser encendido y quemarse y, si está contenido en un volumen reducido explotar: de esta manera es característica de cada polvo la temperatura de ignición de la nube. La temperatura de lenta combustión (definida para una carpa de 5mm de espesor) es en cambio determinante en relación a la presencia de depósitos sobre superficies que puedan asumir altas temperaturas, o la simultánea presencia de capas de polvo o de fuentes de ignición, como arcos o chispas.

Ciertos polvos, depositados en capas, se apagan alejando la fuente de ignición, otros en cambio continúan quemándose. La combustión puede también provocar la proyección de partículas de polvo hasta que se forme una nube, la cual a su vez puede explotar.

De lo dicho resulta evidente la particular importancia que reviste para las instalaciones que tratan polvos la buena estanqueidad de los componentes de la instalación y la "limpieza", entendido como regular remoción de los depósitos de polvo, no solo en las partes de la instalación eléctrica, sino también en los pisos, paredes, etc.

Otro elemento característico del comportamiento de los polvos respecto a la presencia de superficies calientes es su estabilidad térmica (algunos polvos pueden en efecto carbonizar o fundir a cierta temperatura).

Los fenómenos de encendido o de explosión de una nube de polvo pueden ser complicados por la presencia de solventes inflamables o de aditivos, en general el comportamiento de un polvo en suspensión en el aire depende también del tamaño y distribución de las partículas.

La energía misma de encendido, para las mezclas con aire de los polvos comunes (a exclusión de los explosivos) es del orden de decenas o centenas de mJ.

El límite inferior de inflamabilidad correspondiente a la concentración en aire es en general más bien bajo, incluido entre decenas y centenas de g/m3; aún pudiendo parecer una concentración reducida, una nube de polvo en tal concentración se presenta en general como neblina densa, en presencia de la cual no es posible la actividad de las personas.

Una concentración correspondiente al límite inferior de inflamabilidad a una concentración superior puede ser fácilmente alcanzada en el interior de aparatos de proceso o de sistemas de transporte, en los cuales el riesgo de explosión puede presentarse a causa de la formación de cargas electrostáticas.

Para el encendido por medio de un arco eléctrico no existe problema de temperatura mínima y de energía mínima, por el hecho de que un arco está caracterizado por elevadas temperaturas, en todo caso superiores a las más elevadas temperaturas de encendido de las substancias peligrosas, y por la presencia de una fuente de energía que lo alimenta.

El encendido por medio de una chispa (descarga de brevisima duración) o por medio de un campo electromagnético (ondas de radio) puede ocurrir solo si la temperatura alcanzada y la energía suministrada superan los mínimos correspondientes a las condiciones en las cuales la substancia peligrosa se encuentra.

Para los polvos combustibles también una fuente luminosa de elevada intensidad puede ser causa de ignición.

El encendido a causa de una superficie a temperatura elevada puede ocurrir solo si la mezcla explosiva entra en contacto con una superficie a temperatura superior a la mínima de encendido de la mezcla presente.

Como temperatura de encendido se define la temperatura mínima a la cual una substancia, en mezcla con el aire en la concentración más fácilmente inflamable puede encenderse espontáneamente y la combustión puede preceder a su aporte de calor del exterior (norma C.E.Italiano 64-2 art. 1.3.22).

Las instalaciones eléctricas en su funcionamiento normal y en su funcionamiento anómalo son o pueden ser fuente de ignición, por efecto de arcos, de chispas, por la presencia de superficies a temperatura elevada.

Son por ejemplo fuentes de ignición en funcionamiento normal, ya que son sede de arcos o de chispas, los órganos de interrupción, los órganos de contactos, los contactos deslizantes, las jaulas de los motores asincrónicos (ver nota 3); pueden serlo por la presencia de superficies a temperatura elevada los resistores, las lámparas, etc.

Cualquier componente de la instalación eléctrica puede convertirse en fuente de ignición en caso de funcionamiento anómalo, aún si en funcionamiento normal no da lugar ni a arcos ni a chispas, ni a superficies a temperatura elevada; citamos a título de ejemplo los cables, los arrollamientos de los motores y de los transformadores, los instrumentos de medida, los bornes.

Peligro de explosión o de incendio se presenta solo si se producen simultáneamente las dos condiciones: presencia de mezcla peligrosa y de causa de ignición.

La más obvia previsión a los temas de la seguridad consiste en prevenir o limitar la presencia de una o de otra condición. Los proyectistas en general deben atenerse a este sano criterio de base, porque es evidente, la prevención constituye la mejor protección contra todo tipo de peligro y en la práctica de las instalaciones este criterio es actuable más extensamente de lo que puede parecer a primera vista. El concepto de la prevención total será retomado más adelante, porque el debe constituir el motivo fundamental en el proyecto de instalaciones industriales. Cuando una de estas condiciones (presencia de mezcla explosiva, causa de ignición) es, por motivos de proceso o tecnológicos, absolutamente inevitable (y esto debe ser verificado con mucha atención), el máximo esfuerzo debe ser hecho para lograr que la probabilidad de producirse una u otra condición sean lo más remotas posibles.

Tratándose de instalaciones eléctricas parecería que no está bajo control del proyectista lo que se refiere a las instalaciones de proceso o tecnológicos, que son, como hemos visto, la principal causa de la posible presencia en la atmósfera de substancias peligrosas a los efectos de la explosión o el incendio.

El proyecto de una instalación industrial puede ser optimizado, tanto desde el punto de vista funcional, como de la seguridad, solo a través de una participación integrada de los distintos especialistas responsables de las instalaciones de proceso o tecnológicos, de las construcciones civiles, de las máquinas, de la instrumentación y de las instalaciones eléctricas; cada especialista debe estar consciente de las consecuencias que determinada elección puede tener para toda la instalación. Con exclusión de pocos casos particulares la técnica actual permite realizar instalaciones eléctricas de seguridad para la casi totalidad de las situaciones de instalación que se encuentran en la práctica, pero esto no quita que a los efectos de la seguridad es siempre preferible adoptar las soluciones que permiten eliminar o reducir las causas de peligro.

La más reciente práctica de instalaciones, que acompaña en Italia y en el exterior (recordemos que este artículo es de 1976 - y mucho han progrsado las normas desde entonces) la aparición de una más adecuada y precisa normalización, demuestra que la necesidad de recurrir a instalaciones eléctricas de seguridad aptas para las situaciones más pesadas ha ido notablemente disminuyendo, ya que siempre más frecuentemente se ha preferido apuntar a la reducción de las situaciones de peligro causadas por la presencia de substancias peligrosas, más bien que correr a reparar con la instalación de dispositivos eléctricos aptos a tales situaciones más pesadas.

Los factores sobre los cuales en general es posible y conveniente intervenir son los siguientes:

- uso de componentes de las instalaciones de proceso o tecnológicas o de transporte o de depósito tales que reduzcan la emisión a la atmósfera de substancias peligrosas.

- mejoramiento de las condiciones de ventilación, con la eliminación de paredes y barreras que obstaculizan más rápida y segura dilución a la expulsión de las substancias peligrosas eventualmente emitidas a la atmósfera.

- búsqueda y estudio de disposiciones más favorables de los componentes de la instalación de proceso o tecnológica en relación a la eliminación o reducción de particulares zonas peligrosas.

- reducción al mínimo indispensable de los componentes de las instalaciones eléctricas instaladas dentro de zonas peligrosas.

- estudio sistemático del comportamiento de componentes para determinar la confiabilidad (previsión estadística del tiempo entre fallas) y para predisponer sistemas y métodos de mantenimiento programado de cada parte de la instalación sujeto a fallas o anomalías, sin necesidad de parado y mantenimiento para operadores y personal de mantenimiento de las deseadas condiciones de seguridad.

La adopción generalizada de los dos primeros criterios implica también una substancial mejora de las condiciones ambientales, respecto tanto del personal como de las instalaciones, en particular si las substancias presentes tienen características corrosivas o son dañinas para la salud de las personas.

Mejores condiciones ambientales reducen la decadencia de los componentes, y la pérdida o reducción de sus características de seguridad.

El criterio que informa de la práctica bien entendida de instalaciones más avanzado y las normas correspondientes a las instalaciones eléctricas en lugares con peligro de explosión o de incendio es el de obtener condiciones conjuntas de seguridad tales que prevengan, con determinados márgenes de garantía, al producirse las condiciones de peligro, la estructura lógica que informa las distintas normas (italianas y extranjeras).Para las instalaciones eléctricas en los lugares con peligro de explosión o de incendio se articula sobre algunos conceptos generales, no siempre de inmediata evidencia, que se pueden sintetizar así:

a) una genérica situación de falla o de funcionamiento anómalo, o un error de maniobra pueden presentarse en cualquier momento, no obstante las previsiones tomadas con el intento de reducir la probabilidad.

b) una instalación industrial prevista para funcionamiento continuo responde a criterios de seguridad frente a la prevención de una situación de peligro grave si, al presentarse tal peligro, se debe simultáneamente presentar al menos tres condiciones, entre sí independientes, falla o de funcionamiento anómalo o de error de maniobra. En casos en que estas condiciones estén caracterizadas de modo distinto, la probabilidad que ellas den origen a una situación de peligro grave no debe ser mayor de la correspondiente al presentarse las tres condiciones arriba indicadas.

c) en general después de verificada la primera falla o anomalía o el primer error de maniobra, en la instalación donde se prevé funcionamiento continuo, debe ser posible sin peligro para las personas o para las cosas una intervención correctiva por parte del personal que tiene esa función. Tal actuación puede hacerse en condiciones de seguridad solo y únicamente si la eventual verificación de una segunda anomalía, o error de maniobra de todos modos independiente de la primera no sea origen de peligro. Esto equivale a decir que después del primer evento, que ha requerido la intervención de mantenimiento todavía se garantiza al menos una condición de seguridad.

La esquematización propuesta válida en principio, resulta útil para encuadrar el problema. Un examen más profundo llevaría a tomar en consideración la confiabilidad de los simples componentes, la frecuencia y la duración de cada situación de falla, la posibilidad de señalarla en modo tempestivo, etc. Esta parece hoy la línea de posible desarrollo y racionalización de las técnicas orientadas a clasificar las condiciones de potencial peligro en las instalaciones.

Cuando la instalación eléctrica constituye la única causa de ignición presente, aplicando los conceptos ya expuestos, se pueden configurar tres situaciones características:

a) la presencia de mezcla explosiva por motivos inherentes a las instalaciones de proceso o tecnológicas debe considerarse continua o posible de duración prolongada; todas las condiciones de seguridad deben ser realizadas en el ámbito de la instalación eléctrica. En lo arriba expuesto, la ignición de la mezcla no debe ser posible sino al producirse la tercera condición de falla, o anomalía, o error de maniobra en el ámbito de la instalación eléctrica.

b) la presencia de mezcla explosiva debe considerarse extremadamente rara; ninguna posesión debe ser tomada en el ámbito de la instalación eléctrica para evitar que el pueda ser causa de ignición. Las condiciones de seguridad son intrínsecas en la instalación de procesos o tecnológicas.

c) en las situaciones intermedias entre la a) y la b) las condiciones de seguridad deben estar presentes, con el requerido grado de confiabilidad en el sistema, instalación de proceso o tecnológico - instalación eléctrica.

Causas de ignición pueden estar presentes además de la instalación eléctrica también en la instalación tecnológica o de proceso (llamas libres, superficies a elevada temperatura, chispas por choques mecánicos o de deslizamiento de superficies metálicas) (Nota 4). Si dichas causas son de naturaleza continua o se presentan con frecuencia elevada, el proyectista de la instalación eléctrica tiene razón de considerar que por parte de los responsables de la instalación tecnológica o de proceso hayan sido adoptadas todas las previsiones necesarias para garantizar el deseado grado de seguridad global de la instalación (Nota 5).

Si se verifica esta hipótesis, las fuentes de ignición constituidas por las instalaciones eléctricas pasan a segundo plano: las previsiones de seguridad a cargo de las instalaciones eléctricas pueden ser declaradas, precisamente por la presencia de una causa de ignición (continua o frecuente) en otro género y por las consiguientes previsiones de seguridad asumidas en el ámbito de la instalación de proceso o tecnológico, a fin de prevenir el peligro de presencia en al ambiente de mezclas peligrosas.

Las previsiones de seguridad a adoptar en el ámbito de las instalaciones eléctricas pueden ser declaradas también en el caso en el cual las substancias peligrosas presentes tienen concentración tóxica letal menor del límite inferior de inflamabilidad y en el ambiente estén presentes con continuidad condiciones de seguridad a los efectos de la toxicidad para las personas, sin que se tenga que recurrir a medios protectivos individuales.

En el caso en el cual el riesgo de presencia de substancias peligrosas y el riesgo de causa de ignición no son entre si independientes, pero el uno es causa del otro (por ejemplo falla sobre un aparato de proceso que provocando emisión de substancia peligrosa puede dar origen a una simultánea falla de la instalación eléctrica o viceversa), es evidente que no son válidas las consideraciones relativas a la probabilidad de simultanea presencia de mezcla explosiva y causa de ignición, las previsiones de seguridad deben prevenir o tender a prevenir la posibilidad de fallas a través de sistemas de control continuo del sistema, tanto del lado del proceso tecnológico, como del lado de la instalación eléctrica.

Prescripciones particulares correspondientes a las instalaciones eléctricas en las minas con grisú, y en las instalaciones petroleras y químicas han sido dictadas ya al inicio de la aplicación de la energía eléctrica a dichas instalaciones. Entre los documentos que en modo determinante han informado el planteo de la normalización técnica en el sector petrolífero y químico, deben mencionarse las siguientes normas y recomendaciones.

- "Electrical Safety Code", publicado en los Estados Unidos por la National Fire Protection Association.

- "National Electrical Code", publicado en los Estados Unidos por la National Fire Protection Association.

- "Recomendaciones RP 500" publicado por el American Petroleum Institute.

A estos documentos, en particular por lo que se refiere a los criterios de clasificación de los lugares peligrosos, ha hecho referencia la Comisión de Estudio del CE Italiano en la elaboración de las normas 64-2 (1973) "Normas para las instalaciones eléctricas en los lugares con peligro de explosión o de incendio" ya citadas en otra oportunidad.

Las normas C.E.Italiano 64-2 constituyen actualmente (la publicación es de 1976) la normalización más completa existente en el campo internacional por el tratamiento completo de la materia y sobretodo por la organización del tratado.

En dichas normas sucesivamente se inspiraron los trabajos del Comité Técnico TC31 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), que han llevado a la publicación del informe 79-10 "Clasification of hazardous areas". Siempre en Sede International EC-TC31, se encuentra en estudio la recomendación "installation of electrical apparatus in hazardons areas".

Los documentos arriba citados suministran criterios de clasificación de los lugares peligrosos en general, coincidentes en la substancia pero distintos en sus particularidades y en su formulación.

Los lugares con peligro de explosión o de incendio se presentan en la realidad en las instalaciones y en las situaciones más disimiles debido a substancias presentes por la manera en la cual tales substancias son elaboradas, transportadas, o mantenidas en depósito, por las condiciones ambientes y así siguiendo.

La clasificación de los lugares peligrosos se propone individualizar condiciones de peligro comparables entre ellas, a las cuales sea posible asociar determinados tipos de instalación eléctrica, considerados aptos para realizar las deseadas condiciones de seguridad con referencia a la prevención del peligro de explosión o de incendio.

Una norma técnica en materia de instalaciones eléctricas en los lugares peligrosos debe en línea de principio responder a las siguientes exigencias:

a) clasificar las condiciones de peligro debidas a la presencia de mezcla explosiva dentro del ambiente en el cual las instalaciones eléctricas deben ser instaladas.

b) definir en correspondencia con dicha clasificación, el tipo de instalación eléctrica considerada idónea para realizar las deseadas condiciones de seguridad.

c) establecer y adoptar el tipo de materiales y las modalidades de instalación.

Las distintas substancias peligrosas (Nota 6) que se encuentran en las instalaciones industriales están agrupadas en clases C.E.Italiano 64-2, art. 1.1.03 b y 1.3.08), en relación a la naturaleza química, a las características físicas y, para algunas substancias, a la cantidad de las mismas substancias.

La misma clasificación de las substancias es atribuida a los lugares donde se encuentran presentes.

Las clases consideradas son cuatro (Nota 7)

- clase O - substancias explosivas (Nota 8)

- clase 1 - substancias inflamables

- clase 2 - polvos

- clase 3 - combustibles sólidos y fluidos

Las zonas peligrosas (Nota 9) son originadas por la presencia de centros de peligro. Se define centro de peligro CE Italiano 64-2, art. 1.3.7) un elemento o una parte de instalación en correspondencia del cual puede haber emisión de substancias peligrosas o una acumulación de materiales explosivos o combustibles.

Alrededor de los centros de peligro se extienden entonces hasta cierta distancia, las zonas peligrosas de distinta calificación, dentro de las cuales las instalaciones eléctricas deben ser realizadas respetando criterios particulares de seguridad.

Para calificar tales zonas peligrosas, para asignar entonces a ellas una graduación de probabilidades decrecientes de permanencia de substancias peligrosas, sujetas a la ignición por causas eléctricas, pueden ser seguidos distintos procedimientos, que se pueden agrupar en procedimientos de tipo convencional y de tipo experimental.

Las zonas peligrosas son clasificadas como sigue (Nota 10):

- zona de división 0: es la zona de un lugar peligroso en la cual se puede tener presencia continua de concentraciones peligrosas, independientemente de las condiciones de ventilación.

- zona de división 1: es la zona de un lugar peligroso en la cual en cada momento se puede tener, en relación a las condiciones de ventilación, presencia de concentraciones peligrosas.

- zona de división 2: es la zona de un lugar peligroso en la cual, en relación a las condiciones de ventilación, se puede tener, excepcionalmente y por breve duración, la presencia de concentraciones peligrosas.

Para los lugares de clase 1 es prevista la calificación de las zonas peligrosas en las divisiones arriba definidas; las zonas de los lugares de clase O asumen solo las calificaciones de división 1 y 2, las zonas en los lugares de clase 2 y 3 no implican divisiones como se pone en evidencia en la tabla siguiente (CE Italiano 64-2, art. 1.3.12.

No se dispone actualmente (en 1976) de datos estadísticos suficientes para un planteo completo de la materia sobre base probabilistica y por tanto las normas se basan sobre la experiencia y en válidos criterios de coherencia de ingeniería.

En la evaluación de una situación de peligro al concepto de probabilidad debe estar asociado también el de entidad del daño; distintas pueden ser en efecto las consecuencias de la explosión de un tanque de combustible si esta ubicado dentro de un centro habitado o en zona desértica, o de una explosión que se produzca dentro de una instalación compleja, en la cual la primera explosión puede iniciar una cadena de explosiones o de una análoga explosión que se presente en condiciones tales que no de origen a otros daños con ella concatenados.

A la calificación de las zonas peligrosas se puede llegar a través de distintos procedimientos, que como ya dicho arriba pueden agruparse en dos categorías:

- procedimiento convencional: por comparación directa y analítico sintética.

- procedimiento experimental.

El procedimiento convencional, el más utilizado se basa sobre la comparación de la situación de la instalación en examen con situaciones típicas consideradas representativas.

Este procedimiento puede consistir en una comparación de tipo global (procedimiento por comparación directa), o el análisis de los varios componentes de la instalación que concurren a determinar una dada situación de peligro y sobre su combinación en un juicio sintético (procedimiento analítico sintético).

El procedimiento por comparación directa es adoptado por ejemplo en lo "que para la aplicación de las normas VDE 0165" [15].

Dicha guía incluye una colección de ejemplos característicos de locales y lugares por presencia en elaboración a un depósito de sustancias explosivas, inflamables y combustibles y para cada situación característica es prevista una clasificación y la indicación del tipo de instalación eléctrica prescrita.

El procedimiento analítico sintético se basa sobre la individualización de los componentes singulares de la instalación que pueden dar origen a la presencia de substancias peligrosas.

Ellos son:

- las fuentes de posible inyección en la atmósfera de las substancias peligrosas (centros de peligro).

- las condiciones de ventilación del ambiente que para los gases o vapores, condicionan la posibilidad de aumento de su concentración en el aire, o su disolución, y para las substancias explosivas y para los polvos condicionan la posibilidad de acumulación o de dispersión. De la combinación de estos factores, con una esquematización de la dinámica de la difusión de los fluidos (gases, o vapores) o de la suspensión de los polvos, fibras o virutas en el aire es posible, según una lógica configuración a escalones de peligrosidad decreciente, a partir de los centros de peligro, establecer sistemáticamente la calificación y extensión de las zonas peligrosas.

El procedimiento experimental es evidentemente el más riguroso, pero también el menos fácilmente aplicable, por las dificultades obvias propias de el:

- puede ser aplicado solo para instalaciones ya construidas o requiere la realización de instalaciones piloto o de modelos.

- requiere relevos experimentales efectuados en número y con duración tal de poder formular las previsiones con un adecuado grado de confiabilidad lo que requiere en otras palabras tiempo y medios adecuados (Nota 11).

Las normas C.E.Italiano 64-2, por razones generales de aplicación práctica, no recurren al procedimiento experimental con la extensión que esto teóricamente implica pero lo indican como medio subsidiario para rectificar la calificación y extensión de las zonas peligrosas determinadas con el procedimiento analítico-sintético (art. 3.201b), 4.2.01b) y 5.2.01).

Fuentes de inspección en el ambiente de substancias peligrosas pueden ser partes o componentes particulares de la instalación de proceso tecnológico (dichos centros de peligro) y aberturas sobre lugares que tienen determinada calificación por la posible presencia de substancias peligrosas. Los centros de peligro (C.E.Italiano 64-2 art. 1.3.07) son clasificados como centros de primer grado o centros de segundo grado en relación al hecho que ellos puedan emitir al ambiente las substancias peligrosas en condiciones de funcionamiento ordinario, o bien solo en caso de funcionamiento anormal. Entre las condiciones de funcionamiento anormal no se deben considerar roturas debidas a eventos catastróficos como explosiones o derrumbes de partes de la instalación.

Para los lugares de clase 1 (ver paragrafo 10) entre los centros de peligro clasificados de primer grado revisten particular importancia los centros de peligro dichos sintéticamente de emisión continua (Nota 12), que tiene origen en puntos de discontinuidad del sistema que es considerado como un sistema de tipo cerrado; tales son por ejemplo (C.E.Italiano 64-2,art. 3.6.02a)

- los tanques, cerrados, abiertos de depósito y aparatos abiertos.

- las bocas para operaciones de carga y descarga a cielo abierto.

- las ventilaciones de los aparatos de proceso de los tanques de depósito de techo fijo o móvil.

- las ventilaciones para la descarga no guiada o para el acceso al interior de los grandes aparatos las cuales están sujetas a maniobras que provocan emisión para una duración de 20 minutos cada 24 horas.

Otros particulares centros de peligro originados por discontinuidad del sistema son las piletas de decantación y neutralización, las cloacas, desagües y las instalaciones de descarga de fluidos peligrosos, que son asimilados a centros de peligro de primer grado de tipo particular (C.E.Italiano 64-2 apéndice G).

Si en el ámbito de la instalación de proceso o tecnológico se han tomado adecuadas previsiones a causa de la presencia de substancias tóxicas letales, como ya recordado en el paragrafo 7.2, centros de peligro de por si característicos de primer grado pueden ser declarados como centros de peligro de segundo grado (C.E.Italiano 64-2 art. 3.3.02c).

Deben por el contrario ser clasificados centros de peligro de segundo grado las máquinas, aparatos, órganos y sus partes destinadas a la producción elaboración o al depósito de substancias no peligrosas, pero que podrían transformarse en tales solo en caso de anomalías de proceso.

Se cita por ejemplo la pileta de una torre de enfriamiento en la cual pueden recogerse substancias peligrosas, entradas en el circuito de agua a causa de pérdidas en los intercambiadores, los canales de descarga y las piletas de decantación y neutralización para substancias por si no peligrosas, pero que pueden dar origen a substancias peligrosas solo por disociación natural (C.E.Italiano 64-2 Apéndice G).

Para los lugares de clase 2 los centros de peligro son clasificados con criterios menos pesados que para los lugares de clase 1.

Se clasifican centros de peligro de primer grado aquellos componentes que constituyen las discontinuidades de los sistemas en condiciones de funcionamiento ordinario, mientras se clasifican de segundo grado aquellos componentes que pueden constituir discontinuidad del sistema solo en condiciones de funcionamiento anormal de los órganos de retención o de seguridad, a causa de la actuación de órganos de seguridad por servicio anormal, o durante controles maniobras o mantenimientos que se hagan con frecuencia menor de un mes por cada turno (C.E.Italiano 64-2, art. 4.3.01 y 4.3.2).

Para los lugares de clase 3 los centros de peligro son clasificados con criterios similares a aquellos adoptados para los lugares de clase 2 (C.E.Italiano 64-2 art. 5.3.01 y 5.3.02).

Centros de peligro "convencionales" pueden ser consideradas las aberturas.

Cuando un ambiente que contiene centros de peligro y entonces clasificado como peligroso se comunica con otro ambiente, la superficie de la abertura entre los dos ambientes debe ser considerada como centro de peligro (convencional) respecto del segundo ambiente.

Como "aberturas" deben ser consideradas solo las privadas de dispositivos particulares aptos a impedir el pasaje de las substancias peligrosas presentes (C.E.Italiano 64-2, art. 1.3.06).

La evaluación de las condiciones de ventilación del ambiente es elemento esencial para establecer en cuanto tiempo y en que medida puede ocurrir la disolución, por debajo de la concentración peligrosa (límite de inflamabilidad), de la substancia emitida por un centro de peligro.

Junto a la consideración de las condiciones de ventilación para los gases o vapores debe ser tomado en examen su peso específico respecto del aire, lo que determina su tendencia a depositarse en el suelo o a permanecer suspendida en el aire o a concentrarse debajo de techos o coberturas de la cúpula.

En base a las condiciones de ventilación un ambiente es clasificado (C.E.Italiano 64-2, art. 1.3.02 a 1.3.05):

- "naturalmente ventilado" en el caso que no existan obstáculos al natural movimiento del aire a los fines de la disolución de gases, de vapores o de polvos.

- "a ventilación natural limitado" en el caso que existan obstáculos al natural movimiento del aire.

- "a ventilación impedida" en el caso que puedan formarse acumulaciones permanentes de gas, de vapores o de polvos, por la práctica ausencia de movimientos naturales del aire.

- "artificialmente ventilado" en el caso que sea liberada la formación de una mezcla inflamable o explosiva de gas, de vapores o polvos por efecto de la introducción al ambiente o en el local de aire suficientemente puro, o por efecto de un sistema de extracción a condición de que el aire aspirado desde el exterior sea suficientemente puro (no peligrosa).

En un ambiente a ventilación impedida (ambiente cerrado, en caso de gases pesados, techo a cúpula en caso de gases livianos), la emisión de substancias peligrosas a causa de la ausencia de disolución, da siempre lugar a acumulación; también una pérdida limitada que no es relevada y limitada, determina un lento aumento de la concentración, que a cierto punto alcanza el límite inferior de inflamabilidad.

En el caso que la inyección de substancias peligrosas se produzca dentro de contenedores cerrados (por ejemplo analizadores en los cuales la substancia peligrosa se hace pasar dentro de un sistema de tuberías que presentan en condiciones ordinarias perfecta estanqueidad), la acumulación puede producirse en un tiempo muy largo (años), igual al lapso entre un mantenimiento y otro.

Para los lugares de clase 1 y 2 las normas C.E.Italiano 64-2 consideran como naturalmente ventilados los ambientes "abiertos" y los ambientes "protegidos con paredes o pantallas"; para los lugares de clase 1 consideran que también los "ambientes en local amplio", siempre que sean evidentemente aseguradas condiciones de ventilación no inferiores a las prescritas para los ambientes naturalmente ventilados (C.E.Italiano 64-2, art. 3.4.01b y c y art. 4.4.01b).

Para los lugares de clase 1 se consideran los locales con instalación de ventilación (C.E.Italiano 64-2, art. 3.4.03) y para los lugares de clase 2 los locales con previsiones para extracción de polvos (C.E.Italiano 64-2, art. 4.4.02).

La correcta individualización de los ambientes asimilables a "naturalmente ventilados" y respectivamente la correcta aplicación de las previsiones indicadas para los ambientes dotados de instalación de ventilación forzada o de eliminación de polvos, permiten en muchas situaciones criticas de reducir el peso de la calificación de lugar peligroso.

Cuando se recurre a la adopción de una instalación de ventilación forzada o de eliminación de polvos deben tenerse bien presentes las prescripciones y las limitaciones dictadas respecto de funcionamiento en el caso de salida de servicio de tales instalaciones auxiliares (C.E.Italiano 64-2, art. 6.1.02 y 6.1.03).

La clasificación de las zonas peligrosas se realiza asociando a cada centro de peligro la consideración del peso especifico de la substancia presente y de las condiciones de ventilación del ambiente; la extensión de las zonas peligrosas simples debe ser determinada siguiendo las indicaciones suministradas por las normas.

La Tabla 1 que sigue (C.E.Italiano 64-2, capítulo VI Tabla III) suministra en forma inmediata la guía para la clasificación y calificación de los lugares peligrosos.

La determinación de la extensión de una zona peligrosa alrededor del centro de peligro se basa sobre consideraciones generales de mecánica de los fluidos y por analogía de polvos, fibras, o virutas en suspensión en el aire.

Alrededor de cada centro de peligro la zona peligrosa con la calificación considerada se extiende en cualquier dirección; los límites de la zona peligrosa en un ambiente libremente ventilado y en ausencia de obstáculos son definidos por la así llamada "zona primaria" (C.E.Italiano 64-2, art. 1.3.25). Tales límites son modificados por la presencia de obstáculos, según la regla del "hilo tendido".

La zona primaria tiene para las distintas clases una configuración geométrica y dimensiones características definidas por las normas. En fig. 1, 2 y 3 se muestran a título de ejemplo, las zonas primarias de los lugares de clase 1 con presencia de substancias más pesadas y más ligeras que el aire, en los lugares de clase 2 y de clase 3, (fig. 1, 2, 24, 25, 31 y 32 art. 3.6.01, 4.5.01, 5.4.01).

Excede la finalidad de este artículo un examen más profundo de los criterios suministrados por las normas C.E.Italiano 64-2 para la determinación de la extensión de las zonas peligrosas.

Algunos conceptos merecen de todos modos ser recordados:

a) en el interior o en la inmediata proximidad de los centros de peligro a emisión continua (paragrafo 13) la probabilidad de presencia de substancia peligrosa existe independientemente de las condiciones de ventilación: por esta razón, del contorno de dichos puntos de discontinuidad y por una extensión de 1.50 m en todas las direcciones el lugar es clasificado división 0.

b) los centros de peligro de segundo grado en lugares de clase 1, en ambiente naturalmente ventilado dan origen a una zona de división 2 por una extensión de 1,5 m en todas las direcciones.

c) en los lugares de clase 2 y 3 la configuración y extensión de las zonas depende del grado y del centro de peligro.

d) la extensión de la zona peligrosa en los lugares de clase 1, naturalmente ventilados, con presencia de substancias del grupo E se modifica según un coeficiente de reducción R, que es función de las temperaturas de la substancia peligrosa, de inflamabilidad y ambiente (C.E.Italiano 64-2, art. 3.6.04).

Los criterios fundamentales y el procedimiento ejecutivo para llegar a la clasificación de los lugares peligrosos y a la preparación de los planos de clasificación son expuestos con particular referencia a los lugares de clase 1, que presentan la situación más completa y articulada.

En ocasión del primer planteo de un proyecto debe ser elaborada una clasificación preliminar, con la finalidad de individualizar desde las primeras fases las situaciones más criticas y la entidad de los problemas de instalación y de dar curso tempestivamente a las necesarias previsiones de carácter general, aptos a prevenir o reducir la gravedad y extensión de posibles situaciones de peligro.

A tal fin es necesario disponer de información relativa a las substancias presentes, al modo de elaboración, transporte o depósito, a las condiciones de ventilación y finalmente a la entidad de las instalaciones eléctricas de potencia y auxiliares requeridos en los lugares considerados.

La clasificación preliminar esta en general basada en la individualización de sectores de instalación que tienen características similares por el tipo de substancias presentes, por elaboraciones desarrolladas y por condiciones de ventilación.

Si las instalaciones están realizadas en el interior de edificios los sectores podrán corresponder a uno o más ambientes cerrados, si las instalaciones son abiertas los sectores podrán corresponder a porciones o a unidades enteras de proceso o tecnológicas. En esta primera fase, en general, no interesan los centros singulares de peligro, sino un conjunto, que podrá ser identificado con el sector mismo, suponiendo los centros de peligro (en esta fase asumidos todos como de primer grado) dispuestos sobre un contorno a partir del cual son trazados los límites (extensión) de las zonas peligrosas.

Dicho procedimiento resulta en general prudencial, pero en su imprecisión y aún no siendo completo permite encuadrar los problemas y de individualizar las situaciones más criticas, sugiriendo las previsiones correctivas de carácter general como por ejemplo:

- modificaciones de la disposición reciproca de las distintas partes de la instalación, aumentando las distancias entre sectores que presentan interferencias tales que requieran por parte de ellos una doble clasificación (nota 13) o una clasificación más pesada.

- eliminación de paredes de obstáculos a la libre ventilación.

- agregado de paredes o pantallas para hacer un ambiente no clasificado.

- agregado o potenciamiento de instalaciones de ventilación forzada.

- modificación de centros de peligro (para reducir el grado de 1 a 2 ó de 2 a un centro de peligro).

- desplazamiento o alejamiento de particulares centros de peligro.

- desplazamiento o alejamiento de instalaciones eléctricas y similares.

Los planos de clasificación preliminar deben ser verificados y completados al inicio y durante el curso del proyecto ejecutivo, sobre la base de información más precisa sobre los centros de peligro subdividiéndolos en centros de peligro de primer grado y de segundo grado, su exacta ubicación, sobre condiciones de ventilación, sobre la presencia de pantallas, paredes, aperturas, etc. Este análisis permite individualizar situaciones localizadas de peligro, interferencias entre zonas con clasificación distinta y en general, puede conducir a una reducción de la clasificación y extensión de las zonas peligrosas.

Sobre la base de la calificación del proyecto ejecutivo puede ser efectuada la elección de los tipos de instalaciones eléctricas de seguridad a adoptar y de sus componentes.

Razones de naturaleza tecnico-económico o de confiabilidad pueden indicar como necesarias o convenientes modificaciones, también substanciales de las instalaciones de procesos o tecnológicos, con la finalidad de evitar para las instalaciones eléctricas de seguridad soluciones más pesadas y menos confiables, de más difícil servicio y mantenimiento, siempre teniendo presente que la instalación de seguridad más segura es la de "no seguridad" instalada en un lugar "no peligroso".

A título de ejemplo considérese un tablero de maniobra de tipo Ex-p (a sobrepresión interna) instalado en una zona clasificada, que al faltar la presurización debe ser puesto fuera de tensión, con consiguiente parada de la instalación servida por el, puesto en comparación con un tablero de tipo normal instalado fuera de la zona clasificada, en zona no peligrosa.

La reducción o al límite la total eliminación de las zonas clasificadas no tiene solo efecto positivo con referencia a las instalaciones eléctricas y la instrumentación, sino tiene reflejos sobre todas los componentes de la instalación (ambiente de trabajo, circulación, facilidades de actuación, etc.).

Inevitablemente en fase de instalación, de puesta en servicio, y durante la vida de la instalación, ella sufre modificaciones respecto del proyecto original.

Estas modificaciones deben ser atentamente evaluadas todas las veces que pueden dar origen a una no correspondencia con la clasificación original, así que haga inadecuado el tipo de las instalaciones eléctricas existentes y rinden necesarias modificaciones aún substanciales, de estos.

Al respecto es aconsejable, desde las primeras fases del proyecto, sobre los planos de clasificación sean hechos evidentes y llamen la atención de los responsables, todas las previsiones o soluciones particulares que han sido adoptadas con la precisa finalidad de hacer posible cierto tipo de clasificación. Tales previsiones o soluciones constituyen "vínculos" para la clasificación de los lugares peligrosos; si son removidos o modificados, también la clasificación debe ser revisada. Vínculos en el sentido aquí considerado pueden ser por ejemplo:

- adopción dentro de cierta zona de tuberías soldadas, sin bridas o de aparatos particulares.

- adopción de particulares tipos de cierres sobre máquinas, ó válvulas, o similares, que permiten defasar los correspondientes centros de peligro de primero a segundo grado.

- adopción de antorchas con quemador siempre encendido

- puertas o ventanas no consideradas como "aberturas", porque previstas con dispositivos aptos a tal fin.

- valores de dimensionamiento de instalaciones de ventilación o presurización o de extracción de polvos, que pueden parecer excesivas, si no considerados como necesarios a los efectos de obtener cierta clasificación.

Para la realización de instalaciones "de seguridad" aptas, es decir, a ser instaladas en lugares clasificados con peligro de explosión o de incendio, se utilizan componentes de tipo especial, denominados "construcciones eléctricas para atmósferas explosivas", o más brevemente "construcciones con materiales de seguridad" llamados impropiamente "materiales antideflagrantes". Si es permitido por las Normas en relación a la clasificación del lugar peligroso, en las instalaciones eléctricas de seguridad pueden ser también utilizados componentes de tipo normal, siempre que sean respetadas las particulares prescripciones referentes a la modalidad de instalación y los límites de aplicación.

En relación al modo de prevenir el encendido de substancias peligrosas presentes en el ambiente de la instalación, actualmente se adoptan seis distintos criterios, singular y oportunamente asociados para realizar las construcciones de seguridad:

a) contención en el interior de una envoltura de la eventual explosión de las mezclas explosivas que penetren a la misma.

b) estanqueidad de llama, o sea prevención de la emisión al exterior de la envoltura de gases calientes o de partículas incandescentes capaces de producir ignición.

c) prevención del contacto entre la mezcla explosiva y la fuente de ignición.

d) reducción de la energía transmisible de la fuente de ignición a la mezcla explosiva.

e) reducción de la probabilidad de que una construcción, en su funcionamiento ordinario, no de lugar a arcos, chispas o elevadas temperaturas superficiales, que puedan convertirse en fuente de ignición en caso de falla o de anomalía.

Damos aquí un rápido vistazo a los modos de protección actualmente considerados por las normas C.E.Italiano (Nota 15), poniendo en evidencia las peculiares características de cada modo de protección.

Para todas las construcciones eléctricas de seguridad es necesario especificar la clase de temperatura, por que la temperatura máxima superficial que ellas pueden alcanzar en las condiciones de empleo previstas no debe en ningún caso superar la misma temperatura de encendido de las substancias peligrosas previstas.

Para la substancias de clase 1 y 3, si la temperatura de ignición es determinada con métodos distintos del prescrito en la recomendación IEC 79-4, al valor de la temperatura de ignición conocido con otro método debe ser aplicado el coeficiente de seguridad 0.8.

Para los polvos debe ser tomada en consideración la temperatura de ignición de la nube con las modalidades establecidas por las normas.

Las construcciones eléctricas se encuentran encerradas en una caja capaz de resistir a la presión de una mezcla inflamable que penetre en su interior:

- sin sufrir deformaciones permanentes, u otros daños (contención de la explosión).

- sin determinar la ignición de la mezcla inflamable eventualmente presente en el exterior de la misma caja debido a la salida de gas a través de las juntas de unión u otras vías (contención de llamas).

- la primera condición se realiza mediante el uso de cajas capaces de resistir la máxima presión efectiva de explosión. Dicha presión no corresponde a la teórica máxima alcanzable de la mezcla de la substancia considerada en la concentración que da origen a la máxima presión de explosión, por el hecho que la caja no es de cierre hermético, pero, por la existencia de juntas de unión entre cajas y tapas, o agujeros para árboles y astas de comando y de otras discontinuidades, permite, durante la fase de explosión, cierta salida de gas.

- la segunda condición se realiza mediante la fabricación de juntas (intersticios), de manera tal que prevengan la propagación de la llama desde el interior de la caja hacia el exterior de la misma y de provocar un suficiente enfriamiento de los gases de combustión. La superficie exterior de la caja no debe además superar la misma temperatura de encendido propia de la substancia para la cual esta prevista.

Las cajas a prueba de explosión, en relación a la presión máxima que pueden soportar y a la capacidad de las juntas de laminar la llama, se clasifican en cuatro grupos; cada grupo es apto para las substancias indicadas en la tabla 3.

Particulares problemas constructivos presentan las cajas que tienen forma alargada (cuerpos iluminantes para lámparas fluorescentes de tubo, tubos portacables), que presentan un volumen notable o con partes intercomunicantes a través de aperturas modestas, o que son sujetas a fenómenos de turbulencia (motores), en cuanto que la explosión puede producirse en forma de detonación, con aumento de las presiones en juego.

Es interesante observar como varían, en función del grupo de la caja o del volumen, las dimensiones de las juntas planas o en ángulo y de sus respectivos intersticios Tabla 4.

Para las cajas del Grupo II c, aptas para hidrógenos, las prescripciones correspondientes a las juntas son particularmente estrictas y tales que hacen en muchos casos casi imposible la construcción de ciertos tipos de cajas (por ejemplo lámparas fluorescentes a tubo, motores con cojinetes a rozamiento).

Las normas para las cajas Ex-d dan prescripciones para la construcción y ensayo de las cajas; las construcciones eléctricas en ellas encerradas deben ser conforme a las respectivas normas, por lo que no esta en contraste con la seguridad de la caja. Es importante tener en cuenta el hecho que las características y las prestaciones de las construcciones en ellas contenidas pueden resultar alteradas (reducidas) por las particulares condiciones de funcionamiento (volumen reducido, cercanía de paredes metálicas, ambiente ionizado debido a la explosión de los gases eventualmente presentes, etc.).

La prueba de tipo de la caja no incluye la prueba de la construcción encerrado, si no la sola formalidad de determinar la clase de temperatura (Nota 16).

Este modo de protección es apto para componentes sin partes móviles (transformadores, resistores) y consiste en sumergir la construcción en recintos idóneos rellenos de material pulverulento (polvo de cuarzo), de manera de prevenir que arcos, chispas o superficies a temperatura elevada se pongan en contacto con la atmósfera circundante y se conviertan para ello en causa de ignición.

Este modo de protección consiste en la inmersión de la construcción en un contenedor apto relleno de aceite, en el cual se mantiene un nivel conveniente, de manera que arcos o elevadas temperaturas que se producen en la construcción eléctrica no puedan resultar causa de ignición para las mezclas inflamables que se encuentren o se produzcan sobre la superficie del aceite o en el exterior del contenedor.

Los envoltorios que encierran las construcciones eléctricas se mantienen mediante la inmersión continua de un fluido de seguridad (aire puro o gas inerte) a una sobrepresión de al menos 0,5,mbar(5 mm c.a.) de manera de prevenir la entrada en el interior del envoltorio de mezclas inflamables eventualmente presentes en el exterior de ellas.

Las construcciones con seguridad intrínseca, que pueden incluir componentes instalados en los lugares peligrosos o fuera de ellos, consisten en circuitos realizados de tal manera que cada chispa o efecto térmico que se puede desarrollar en la parte que esta instalada dentro del lugar peligroso no este en condiciones de encender la mezcla inflamable prevista, tanto en funcionamiento normal, como en condiciones de falla previstas.

Las fallas pueden afectar tanto las partes en el interior como las partes en el exterior del lugar peligroso. Las normas prevén circuitos de seguridad intrínseca de dos categorías.

- Ex-ia: mantienen los requisitos de seguridad intrínseca también en ocasión y a continuación del manifestarse en la construcción Ex-ia de dos fallas independientes.

- Ex-ib: mantienen los requisitos de seguridad intrínseca en ocasión y a continuación del manifestarse en la construcción Ex-ib de un defecto solo.

Es difundida en el exterior (fuera de Italia), en particular para aparatos de telecomunicación, un tipo de protección de seguridad intrínseca, llamado "non inciendive" para la cual la condición de no dar origen a chispas o a temperaturas elevadas capaces de encender la mezcla inflamable prevista es limitada a las solas condiciones de funcionamiento normal, en ausencia de fallas y correspondiente entonces a una construcción de seguridad intrínseca que podría clasificarse Ex-ic. Actualmente (en 1976) este modo de protección no es considerado ni por las normas C.E.Italiano, ni por las Recomendaciones IEC, por lo que su utilización no es admitido, salvo recurrir al procedimiento de la "construcción de tipo aprobado".

Este modo de protección puede ser aplicado solo a construcciones que en funcionamiento normal no den origen a arcos, chispas o a elevadas temperaturas superficiales, como motores asincronicos a jaula, cuerpos iluminantes, transformadores, instrumentos.

La seguridad aumentada se obtiene con particulares criterios constructivos y de dimensionamiento como entrehierros aumentados, construcción de jaulas de manera de considerar excluido el chisporroteo y limitado el calentamiento a rotor bloqueado, reducción de las temperaturas de trabajo de los materiales aislantes de manera de aumentar su duración.

Las normas C.E.Italiano 64-2 (Cap. XIII sección 4) consideran en el ámbito de las instalaciones de seguridad especial algunos modos de protección de seguridad especial (recomendaciones particulares se encuentran en estudio en Sede IEC).

Este tipo de protección consiste en la total segregación de los elementos de contacto en envoltorios de cierre hermético, y por lo tanto impenetrables a las mezclas inflamables eventualmente presentes; pueden ser del tipo bajo vacío, en baño de mercurio, o en seco en atmósfera de gas inerte.

Su uso es permitido solo para circuitos de comando y auxiliares a tensión nominal inferior a 400 V.

Este tipo de protección consiste también en la total segregación de la construcción por medio del encapsulado por colado de resinas idóneas a las condiciones del ambiente y es aplicable a componentes estáticos empleados en los sistemas electrónicos industriales que incluyen pequeños transformadores, capacitores, reactores, dispositivos a semiconductores, circuitos impresos en general.

Este modo de protección está basado sobre la aptitud de las cajas que tienen cierto grado normal de protección mecánica (Nota 17) de reducir la posibilidad de entrada en su interior de mezclas inflamables o de polvos.

Las recomendaciones IEC correspondientes a los grados de protección mecánico no suministran ninguna indicación con respecto a la limitación de las temperaturas superficiales y de la chapa que debe ponerse sobre las cajas.

Las limitaciones térmicas, la indicación en la chapa del grado de protección mecánico y la certificación por parte del fabricante o de un laboratorio de prueba deben ser entonces objeto de acuerdos particulares entre comitente y proveedor.

Las normas C.E.Italiano correspondientes a las construcciones para atmósferas explosivas (fascículos 31-1 a 31-7) prevén que dichas construcciones puedan llevar en la chapa la contramarca CEI, sí, además de haber cumplido a sus propias obligaciones de socio del CEI para obtener la concesión del uso de la marca, el constructor haya obtenido de un laboratorio reconocido idóneo por el CEI (Nota 18) la homologación del prototipo y haya realizado bajo propia responsabilidad las verificaciones y las pruebas de aceptación. Como ya notado para el modo de protección Ex-d, la entrega de certificados de prueba por parte del laboratorio atestigüe que responden a las normas aplicadas la sola construcción de seguridad y no, salvo acuerdos particulares, los aparatos en ello contenidos.

Con el término instalación eléctrica "de seguridad apta" para lugares con peligro de explosión o de incendio se entiende al definir una instalación reconocida adecuada (idónea) al empleo, según las prescripciones de las normas, en una zona peligrosa que tiene determinada calificación (C.E.Italiano 64-2 art. 1.1.03c y art. 1.3.15).

Una instalación de seguridad esta constituida por más componentes, de los cuales una parte o todos deben o pueden ser "construcciones de seguridad"; la cualidad de "instalación de seguridad" está ligada a que responde a lo prescrito por las Normas y de los simples componentes y de la modalidad y criterios de instalación y del modo de empleo (C.E.Italiano 64-2 art. 1.6.02). Debe subrayarse que la calificación de instalación eléctrica de seguridad no deriva de la sola adopción de construcciones eléctricas y de materiales "de seguridad" proyectadas, construidas, y probadas en conformidad a las normas relativas; solo un conjunto constituido por construcciones aptas y materiales de seguridad, instalados y empleados según las prescripciones dictadas por las normas para aquella particular condición de peligro (lugar clasificado y calificado como peligroso) resulta idóneo al garantizar el deseado grado de seguridad o sea constituye una instalación de seguridad (Nota 19).

Cierto grado de seguridad, o sea la reducción por debajo de cierto límite que se considera aceptable del riesgo de explosión o de incendio, se obtiene con la aplicación de un oportuno conjunto de previsiones técnicas; queda entendido que ninguna prevención puede eliminar en absoluto la posibilidad de presentarse un accidente (Nota 20).

Para la correcta interpretación de los criterios uniformadores que caracterizan los varios tipos de instalaciones de seguridad es necesario tener presentes algunos conceptos y definiciones generales que se han citado en este paragrafo (Nota 21).

El funcionamiento de una instalación eléctrica de seguridad, con todas las operaciones correspondientes, se entiende "normal" si ninguno de los componentes de la instalación de seguridad que participan en el funcionamiento es sede de fallas y el funcionamiento de la instalación y de todos sus componentes eléctricos se desarrolla dentro del campo de las prestaciones normales y de las solicitaciones admitidas por las normas en relación a la clase del lugar peligroso y a la eventual división de la zona y cuya superación haya ocurrido, en servicio, de la correcta actuación de las protecciones eléctricas a tal fin predispuestas.

Por operaciones se entienden: maniobras, regulaciones, actuaciones automáticas de interruptores y de fusibles, etc., siempre que dentro de los límites de las respectivas prestaciones (CEItalino 64-2, art. 1.3.13).

Una instalación eléctrica se define "de seguridad funcional" respecto de las substancias peligrosas previstas cuando a los componentes singulares son aplicadas previsiones protectivas con relación a las respectivas características de peligrosidad

Capacidad de ignicionar las substancias presentes en el funcionamiento normal o solo en caso de funcionamiento anormal), de manera de obtener un complejo que presente un grado de seguridad uniforme en relación a riesgos de ignición de las mencionadas substancias que eventualmente se encuentren presentes en el ambiente de instalación (C.E.Italiano 64-2 art. 1.5.05).

Tal tipo de instalación se caracteriza por el hecho de que el modo o grado de protección de sus componentes esta graduado al nivel de riesgo que ellos presentan a los efectos de la ignición, tal graduación, que se traduce en un menor costo de la instalación, no puede ser realizado en aquellos tipos de instalaciones de seguridad en el cual todos los componentes tienen el mismo modo de protección.

El concepto de instalación de seguridad funcional contiene en si el criterio guía para el desarrollo de la tecnología de este tipo de instalaciones, por los cuales se tiende, para cada línea de determinada situación de peligro, a soluciones en la cual todos los componentes presentan análogos grados de protección.

Las normas CEI 64-2 definen 7 tipos de instalaciones de seguridad (art. 1.5.01 a 1.5.09).

- instalación de seguridad a prueba de explosión (AD-PE).

- instalación de seguridad a sobrepresión interna (AD-SI).

- instalación de seguridad intrínseca (AD-I).

- instalación de seguridad estanca (AD-T).

- instalación de seguridad funcional (AD-F).

contra explosiones (AD-FE).

estanca (AD-FT).

- instalación de seguridad de tipo especial (AD-S).

- instalación de seguridad de tipo aprobado (AD-A).

Dichas instalaciones son tratadas en los capítulos VII a XIII de las citadas Normas.

La clasificación de los tipos de instalaciones de seguridad se ha planteado esencialmente sobre las características en relación a como sea realizado un cierto nivel de seguridad, más bien que en relación a las construcciones de seguridad que los componen y al tipo de situaciones de instalación para las cuales se consideren idóneas, es característica de las normas CEI 64-2.

Este planteo permite una mayor flexibilidad, sea por la adecuación de los criterios de clasificación sea por la evaluación de los tipos de instalaciones de seguridad, sea en fin por la definición de los materiales de seguridad.

Es una instalación en la cual por la adopción de cajas a prueba de explosión (Ex-d) y de canalizaciones contenidas en tuberías metálicas también a prueba de explosión o directamente enterradas a profundidad adecuada, sea en su funcionamiento normal, sea en ocasión de fallas que tengan origen y sede en los circuitos eléctricos, no determina la ignición de las substancias peligrosas que eventualmente estén presentes en el exterior de las cajas que protegen sus componentes.

Este tipo de instalación es característico para los lugares de clase 1 (gas o vapores).

Para los lugares de clase 2 (polvos) este tipo de instalación no es apto de por sí, a menos que no se verifique que responde a prescripciones relativas a los grados de cierre de las cajas establecidas en las Normas para tales lugares y que responden a limitaciones térmicas.

Es una instalación en la cual, tanto en condición de funcionamiento normal, como en ocasión de fallas que tienen origen y sede en los circuitos eléctricos, no se determina la ignición de las substancias peligrosas previstas ó eventualmente presentes en el sitio de instalación, ya que:

- las cajas o los locales que contienen los componentes singulares están presurizados en modo de prevenir el contacto de los componentes eléctricos con las substancias peligrosas.

Tal tipo de instalación es en general adoptado en combinación con otras instalaciones de seguridad.

En relación a la calificación de la zonas peligrosas a la cual dicha instalación esta destinada, son dictadas por las normas ó prescripciones distintas relativas a la continuidad de la presurización y los criterios de control de la misma.

Debe notarse que es un tipo de instalación de seguridad cuya eficacia depende de elementos extraños a la instalación misma (fuente del fluido de presurización), por lo que su adopción debe ser evaluada en relación a las posibles consecuencias que derivan de una falta de presurización (por ejemplo necesidad de poner fuera de servicio las instalaciones de proceso o tecnológicas).

Es una instalación constituida por circuitos de seguridad intrínseca aptos para las substancias previstas y por otros eventuales componentes necesarios para asegurar los requisitos de los circuitos de seguridad intrínseca en las condiciones especificadas de uso y de funcionamiento.

Este tipo de instalación se encuentra en su mayor aplicación para los circuitos de comunicación, de control y de instrumentación; esto está caracterizado por lógicos niveles energéticos (no compatibles con instalaciones de energía), y es prácticamente el único tipo de instalación de seguridad apto para lugares de clase 0, división 1 y de clase 1 división 0.

Es una instalación en lo cual, mediante el uso de cajas que tienen requerido el grado normal de protección mecánica, se llega al contacto entre las substancias peligrosas previstas y los componentes eléctricos.

Las superficies externas de las cajas protectivas deben además no superar las máximas temperaturas admitidas y están en condiciones de resistir a los efectos de la energía que dentro de límites consentidos por la actuación de las protecciones eléctricas de los circuitos, puede ser desarrollada por los arcos eléctricos en el interior de las mismas cajas.

Las prescripciones relativas a las limitaciones térmicas, tanto en funcionamiento normal como en caso de fallas que tienen origen y sede en los circuitos eléctricos, se refieren a las temperaturas externas superficiales de las cajas o de las canalizaciones y el respeto de ellas no presenta en general particulares dificultades.

Por este tipo de instalación y para la instalación de seguridad funcional de el derivado AD-FT, la atención del proyectista debe concentrarse sobre la búsqueda de los componentes dotados de cajas con la prescrita estanqueidad (grado de protección mecánica IP); como ya dicho, ninguna prescripción correspondiente a las temperaturas superficiales esta asociado al grado de protección mecánica, por lo que, el respeto a las limitaciones térmicas establecidas por las normas requiere una verificación aparte.

En los lugares con presencia de polvos (clase 2) o de substancias combustibles salidas, por ejemplo fibras, virutas (clase 3), reviste particular importancia a los fines de prevenir la acumulación de polvos o de substancias que emergen sobre la superficie de las cajas o de las canalizaciones, la forma de las superficies externas de las mismas cajas (ausencia de nervaduras, de aletas de enfriamiento) y la oportuna disposición de los componentes a los efectos de limitar sobre ellos el depósito de polvos y de facilitar su remoción. En caso de motores con aletas de enfriamiento, debe cuidarse de manera particular el buen mantenimiento y la limpieza de los locales.

No debe despreciarse el efecto perjudicial que los depósitos de polvo, fibras, o virutas tienen sobre superficies de los aparatos (motores y armaduras luminosas), cuyas temperaturas superficiales pueden por tal causa exceder los límites admitidos.

Ya ha sido presentada la definición de este tipo de instalación (por 22.2).

En principio solo los componentes que en funcionamiento normal dan lugar a causas de ignición son requeridos con modo de protección conforme al tipo de instalación considerado: - a prueba de explosión, para las instalaciones de seguridad funcional contra explosiones AD-FE.

- estanco, para las instalaciones a seguridad funcional, estanco AD-FT.

Los otros componentes que en funcionamiento normal no dan origen a causas de ignición pueden tener un modo de protección menos exigente, siendo para ellos requerido de no dar lugar a ignición solo en funcionamiento normal.

El respeto de las limitaciones térmicas en funcionamiento normal para las instalaciones AD-FE y AD-FT y en caso de fallas que tienen sede en los circuitos eléctricos (para las instalaciones de tipo AD-FT genéricamente instalados en lugar de clase 2 originadas en centros de peligro de primer grado), junto a particulares prescripciones de instalación aseguran a estos tipos de instalación una calidad y confiabilidad elevada sin que para ello sea necesario recurrir en manera contundente a criterios y construcciones de tipo particular.

Para las instalaciones de tipo AD-FT debe tenerse presente que a los efectos de la elección de la estanqueidad de las cajas, juntas y derivaciones deben ser asumidas prácticamente a componentes que en funcionamiento normal pueden dar origen a ignición, por lo que son requeridos los grados de protección mecánica IP 55 e IP 44 para los lugares de clase 2 con presencia de polvos conductores y respectivamente en los otros lugares en los cuales las instalaciones AD-FT son admitidas.

Se trata de una instalación o de partes de una instalación para la cual se adoptan medidas de seguridad distintas de las ya previstas en las instalaciones de seguridad ya consideradas, pero de todos modos aptas e idóneas al empleo previsto por las normas.

Las Normas CEI 64-2 Cap. XIII consideran entre las instalaciones de seguridad especiales, soluciones particulares de canalizaciones realizadas con cables arenados, con cables con aislación mineral, y vaina tubular metálica e instalaciones que incluyen construcciones de seguridad de tipo especial.

Se trata de una instalación de seguridad realizada con medios o sistemas distintos de aquellos hasta aquí considerados cuya eficacia es reconocida por la autoridad competente (CE Italiano 64-2, art. 1.5.09).

A través del reconocimiento de otros sistemas queda abierta la posibilidad de innovaciones o de aplicaciones de tipo particular o especial, siempre y de todos modos vinculada al reconocimiento de la eficacia por parte de la autoridad competente

Antes de examinar los criterios de elección de los distintos tipos de instalaciones de seguridad es necesario insistir en algunos conceptos fundamentales para el correcto proyecto e instalación de los mismos.

Completando el estudio de la disposición más oportuna de los componentes de las instalaciones de proceso y tecnológicas, de las más favorables condiciones de ventilación, elegidos los componentes de manera que se presenten los menores riesgos de liberar a la atmósfera substancias peligrosas, en otras palabras, después de haber estudiado dichas instalaciones de modo de hacer la clasificación de los lugares peligrosos lo menos pesado posible (reducción de la presencia de substancias peligrosas) la realización de instalaciones eléctricas, o la instalación de sus singulares componentes en las zonas clasificadas como peligrosas debe ser reducida al mínimo indispensable (reducción de las causas de ignición).

Es necesario tener en claro que un estudio cuidadoso y coordinado permite en la mayor parte de los casos establecer que no se crea ninguna situación conflictiva en las instalaciones de proceso o tecnológicos derivada de la instalación en otros locales o de posicionar tableros y equipos de control fuera de las áreas peligrosas.

Con estas consideraciones se puede decir que es factible instalar en áreas división 1 y 2 en lugares clase 1 y clase 2 y 3 únicamente motores y parte de instalaciones de iluminación y algún otro equipamiento que no pueda ser instalado fuera del área.

Téngase en cuenta que el alejamiento de una caja desde un centro de peligro corresponde a la exposición de la misma a una menor concentración de gases o vapores o en el caso de polvos y similares, a una menor cantidad de substancias que se depositen sobre ella.

Los niveles de confiabilidad correlacionadas con cada tipo de instalación de seguridad se basan sobre el mantenimiento en el tiempo de las características propias de los componentes y de las condiciones de las cuales ellas esta previsto deban operar; esto implica necesariamente previsiones de mantenimiento preventivo y adecuadas verificaciones y controles periódicos (Nota 22).

En los lugares de clase 1, división 2 es frecuente la adopción de instalaciones del tipo AD-PE, en lugar de AD-FE, porque son consideradas más seguras; debe ser observado que la instalación AD-PE presenta efectivamente el más elevado nivel de seguridad, tal es así que es considerado apta para lugares de división 1, pero solo a condición que sea mantenido en condiciones de perfecta eficiencia, por medio de un cuidadoso mantenimiento e inspecciones y verificaciones periódicas.

Donde las condiciones ambientes sean particularmente pesadas (corrosión química), la instalación de tipo AD-FE, con adopción de cajas Ex-e en material plástico resistente a la corrosión, puede representar una solución más adecuada, que mantiene en el tiempo sus características de seguridad. Para los componentes que en condiciones de funcionamiento normal dan lugar a causas de ignición, como pulsadores y órganos de comando, deben ser adoptadas construcciones a prueba de explosión o a seguridad especial.

Las prescripciones y recomendaciones que las normas suministran para los distintos tipos de instalación son en general claras y no requieren comentarios.

Una nota de atención requieren en cambio algunas prescripciones, excepciones sugerencias, cuyo calibre e importancia podría no ser notado frente a un examen no particularmente atento.

Como ya dicho, las limitaciones térmicas superficiales no presentan en general un vínculo particularmente problemático; el proyectista no debe dejar de tenerlas en cuenta cuando las substancias presentes tienen bajas temperaturas de encendido (clase T4 y T6) o son de lenta combustión (polvos).

Para la elección de componentes de seguridad aumentada (Ex-e) en particular motores asincrónicos y artefactos de iluminación pueden presentar algún problema las sustancias con clase de temperatura T3.

El motivo de la admisión resulta evidente considerando las prescripciones correspondientes a las pruebas dictadas por las Normas C.E.Italiano 31-1 (consideradas en el paragrafo 19.1) y están aclarados en la nota al margen del citado artículo.

En los lugares de clase 1, zonas de división 2, determinadas por centros de peligro de 2do.grado en ambientes naturales ventilados (CEI 64-2 art. 11.4.01 c).

Esta excepción resulta evidente considerando los dos motivos incluidos en la nota del artículo 11.1.01 a) arriba citado.

Una instalación de tierra que responde completamente a las exigencias de funcionamiento y de protección contra los contactos accidentales en el ámbito de una instalación normal, no es suficiente en el ámbito de un lugar clasificado, porque puede dar lugar a arcos chispas o temperaturas elevadas más allá de los límites admitidos para las substancias consideradas.

También para los sistemas de categoría CERO (menores de 5 V) y no solo para los sistemas de categoría superior, deben ser puestas a tierra las partes metálicas usualmente en tensión, aunque no sean accesibles. Esto se hace con la finalidad de evitar, también el peligro de que conductores de la instalación de tierra o partes conductoras de cualquier especie resulten una fuente de ignición (C.E.Italiano 64-2, art. 14.1.02).

Presentaciones adicionales particulares valen para la puesta a tierra contra el peligro de la electricidad estática y para la protección contra descargas atmosféricas (también las descargas en el terreno deben ser consideradas y se debe tener particular cuidado en diseñar conexiones equipotenciales para evitar descargas laterales).

Los pozos de inspección de los dispersores de tierra deben ser completados con arena.