Principio de funcionamiento

1. ¿Qué se entiende por presurización y purga?
2. ¿Qué normas son relevantes?
3. Funcionamiento básico para atmósferas con concentración de gases peligrosos, polvo, o gases y polvo
4. ¿Qué se utiliza para purgar y presurizar?
5. ¿Cuáles son los requisitos para la purga?
6. ¿Cuáles son los requisitos para la presurización?
7. ¿Qué tipos de dispositivos pueden protegerse?

La presurización y purga es un método de protección que usa aire comprimido o gas inerte para eliminar y evitar que las sustancias peligrosas, como los gases, el polvo o una combinación de ambos, dañen los equipos eléctricos contenidos en una carcasa. 

La norma NFPA 496 se aplica a las clasificaciones de Clase/División y la norma IEC 60079-2 corresponde a las Zonas. Pero estas normas solo son para purga y presurización; faltan otros factores para la ecuación. También hay que tener en cuenta el cableado, la temperatura y el material de la carcasa y los equipos alojados. Por ejemplo, el cableado que se conecta y sale de la carcasa no ese parte del sistema de purga y tendrá que protegerse. La clasificación de área determina qué se puede utilizar y qué normas hay que seguir.
  

Para entornos con concentración de gases peligrosos:  

La purga es necesaria para eliminar los gases inflamables contenidos en una carcasa. Para garantizar la seguridad, se debe alcanzar un determinado volumen de gas protector por volumen libre de la carcasa. La norma NFPA 496 requiere cuatro cambios de volumen, mientras que la norma IEC60079-2 requiere cinco cambios de volumen. El flujo a través de la carcasa se mide o certifica a fin de garantizar que la carcasa está totalmente purgada.

Con la carcasa ya purgada, dentro debe mantenerse una presión positiva. Para presurizar una carcasa, se introduce un flujo bajo de gas protector para que la presión de la carcasa se mantenga por encima de la presión de seguridad mínima. Su valor depende de las normas NFPA 496 o IEC60079-2. En la mayoría de carcasas se requiere un flujo constante de gas protector para presurización por las fugas desde puertas, ventanas, conductos, prensaestopas, etc.

Para entornos con concentración de polvos peligrosos:

En primer lugar, el polvo peligroso debe limpiarse y eliminarse de la carcasa. Una vez limpia, la carcasa se sella y presuriza. La presurización suele realizarse con un flujo bajo de gas protector, que mantiene la presión en la carcasa por encima de la presión de seguridad mínima, según las normas NFPA 496 o IEC60079-2. En la mayoría de carcasas se requiere un flujo constante de gas protector para presurización por las fugas desde puertas, ventanas, conductos, prensaestopas, etc. La purga no se realiza porque las ventilaciones de descarga de presión suelen necesitar un supresor de chispas que no puede consumir las partículas de polvo.

Para zonas peligrosas con concentración de polvo y gas:

Primero hay que eliminar el polvo combustible de las carcasas para seguidamente purgar el gas inflamable. El componente de presurización permaneceigual, pero la presión de seguridad mínima puede variar. Por lo general, el polvo peligroso requiere una presión de seguridad mayor en la carcasa, según la norma usada para la presurización.

Tras purgar o limpiar correctamente, y realizar la presurización de la carcasa, el equipo puede usarse de forma segura. Si la presión desciende por debajo del mínimo de seguridad, hay que intervenir. Según la norma utilizada y la clasificación del área, podría ser necesario desde desactivar la carcasa de protección de inmediato o tras un tiempo predeterminado (para procedimientos de apagado), hasta disparar una alarma visible o acústica para que un operador intervenga pero dejando la carcasa de protección activada.

En todos los sistemas, se requiere una ventilación de descarga de presión para eliminar el exceso de presión dentro de la carcasa. También son necesarios dispositivos de descarga de presión para entornos solo con concentración de polvo, porque un regulador podría fallar y podría introducirse en la carcasa un flujo excesivo.

El gas protector se usa para purgar y presurizar carcasas. En la mayoría de los entornos de planta, se trata de aire comprimido. Algunas aplicaciones usan aire embotellado y otras un gas inerte como el nitrógeno. Para decidirse por un suministro de gas protector, hay que sopesar varios parámetros:

• El suministro de gas protector debe estar limpio. Consulte los estándares y los parámetros del sistema que suministra el gas protector para saber el tipo de aire necesario. Para mantener la calidad, siempre es aconsejable añadir un regulador y filtro.
• Un regulador se encargará de mantener un flujo constante de presurización. Para la purga, también podría necesitar averiguar los cambios de volumen que se producen dentro de la carcasa. Los suministros no regulados pueden ocasionar cambios de presión extremos. Si la presión desciende por debajo del mínimo, pueden producirse interrupciones en el sistema o apagados. Un exceso de presión puede deformar o dañar ventanas, juntas y prensaestopas dentro de una carcasa.
• Asegúrese de que la fuente de gas protector tiene capacidad para admitir el flujo máximo del sistema. 
• Asegúrese de que las conexiones de la fuente de gas protector que suministran a la carcasa de protección son lo bastante grandes como para admitir el flujo máximo, que suele producirse durante la purga.
   

En el arranque, se da por hecho que dentro de la carcasa hay gas inflamable en niveles suficientes para implicar un riesgo de incendio cuando el equipo esté funcionando.

La purga es el método de expulsar todo el gas inflamable fuera de la carcasa para que los niveles estén por debajo del límite inferior de explosividad (LIE) del gas peligroso. Diversas variables influyen en el tiempo necesario para que una carcasa pase a ser segura, entre otras: flujo de entrada/salida de la carcasa, tamaño de la carcasa, número de cambios de volumen necesarios, la arquitectura del interior de la carcasa y la resistencia de la carcasa. Si la carcasa de protección tiene varios compartimentos, la conexión de gas protector que entra en la carcasa tendrá que conectarse en puntos estratégicos para garantizar que se expulsan todos los puntos muertos. La duración del tiempo de purga depende de las normas utilizadas, pero por lo general es la siguiente:

• Norma NFPA 496: 4 cambios de volumen / 10 cambios de volumen para motores 

La purga suele necesitar un flujo controlado de gas protector hacia la carcasa y una ventilación de descarga de presión de las dimensiones apropiadas para la salida de los gases. Es una buena práctica incluir la ventilación en el fondo de la carcasa y el suministro de gas protector encima; partiendo de que el gas peligroso sea más denso que el aire. No obstante, es más importante aún asegurarse de que todo el volumen de la carcasa se purga. Al certificar las carcasas, los organismos de certificación pueden exigir una prueba que confirme que el tiempo indicado es suficiente para el proceso. Pregunte a la agencia de certificación si esta prueba es necesaria.

La purga puede resultar difícil en las carcasas grandes porque la presión de apertura de la ventilación de protección de la carcasa será elevada. La presión se base en el área de superficie, por tanto cuanto mayor es la superficie, más fuerza:

• Tamaño de carcasa = 3 x 5 x 1,5 pies = 22,5 pies3
• Tamaño de puerta de carcasa = 2 x 4 pies
• Flujo con presión de cierre = 30 scfm con 4 pulg. columna agua (27,6 pulg. columna agua = 1 psi)
• Flujo con presión de cierre = 12 scfm con 2 pulg. columna agua ( 27,6 pulg. columna agua = 1 psi)
• Número de cambios de volumen = 4 pulg. columna agua: que corresponde a psi= 4/27,6 = 0,1445 psi

Con un flujo de purga de 30 scfm, la presión de la carcasa será de unas 4 pulg. columna agua o 0,1445 psi.

• La fuerza en esta puerta será de 8 (pies2) x 0,1445 (lbs/pulg.2) x 144 (pulg.2/pies2) = 166 libras.
  Tiempo de purga = 4 cambios de agua x 22,5 pies2 / 30 scfm = 3 min.

Con un flujo de purga de 12 scfm, la presión de la carcasa será de unas 2 pulg. columna agua o 0,0725 psi.

• La fuerza en esta puerta será de 8 (pies2) x 0,0725 (lbs/pulg.2) x 144 (pulg.2/pies2) = 83 libras.
  Tiempo de purga = 4 cambios de agua x 22,5 pies2 / 12 scfm = 7,5 min.

En ocasiones, las carcasas más grandes pueden reforzarse para una presión más alta.

Las carcasas se presurizan tras purgarse o limpiarse de polvo. La presurización evita que en el interior de la carcasa se vuelva a crear una atmósfera peligrosa. En el interior de la carcasa es necesario mantener un flujo constante de gas protector para evitar fugas desde la puerta, las ventanas, las juntas, los prensaestopas, etc. El flujo de presurización suele ser inferior que el flujo de purga y la presión de apertura de la ventilación de descarga, pero en determinados casos podría tener que ser superior a la presión de apertura de la ventilación para que con este flujo se pueda mantener refrigerada la carcasa.

Al ajustar la presión de una carcasa, asegúrese de que la presión es superior a la presión de seguridad mínima exacta del sistema pero inferior a la presión de ruptura de la ventilación de descarga de presión. Por ejemplo, si la presión de seguridad mínima se ajusta en 0,25 pulg. columna de agua y la presión de ruptura de la ventilación es 1,0 pulg. columna de agua, ajuste la presión de presurización de la carcasa en 0,5 pulg. columna de agua. Con este valor de presión más alto, es menos probable que un descenso en la presión de suministro dispare una alarma o apague el sistema. 

Se puede proteger la mayoría de equipos eléctricos, pero antes de poder usarlos será necesario realizar unas leves modificaciones. El equipo alojado en una carcasa que no es indicado para una atmósfera catalogada como peligrosa se incluirá en el sistema de presurización y purga. Si el equipo está totalmente sellado, deberá abrirse para que el gas de protección pueda fluir por el equipo y purgarlo. Consulte los estándares necesarios para las tolerancias de apertura mínimas. Los componentes electrónicos como los microchips, transistores, conectores, etc., no siempre necesitan ventilación. Si hay que modificar algún equipo para adaptarlo a estos requisitos de presurización y purga, consulte con el fabricante para asegurarse de no interferir con la seguridad ni garantía del producto.