Ejemplo de DHA (NFPA 652)
Ejemplo de Análisis de Peligros por Polvo de un proceso industrial de manejo de polvos
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| Resumen de la sección |
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| 1. ¿Qué es NFPA 652? |
| 2. ¿Un ejemplo de DHA? |
1. DHA (NFPA 652)
A El Análisis de Peligros por Polvo (DHA) es obligatorio según la NFPA 652, esta página tiene como objetivo dar un ejemplo de DHA que puede ser útil para los operadores de la fábrica que deben realizar su propio análisis. En este ejemplo, se estudia una línea de transporte neumático para harinas.
En Estados Unidos, se ha emitido un estándar que se centra en las explosiones de polvo combustible por parte de la NFPA: el estándar NFPA 652. Este estándar es obligatorio y, en particular, requiere la realización de un Análisis de Peligros por Polvo (DHA). El documento, a partir de mayo de 2020, establece un plazo límite para completar el DHA el 7 de septiembre de 2020 y solicita una revisión y actualización cada 5 años. No haber completado adecuadamente el DHA puede resultar en citaciones de OSHA.
2. Un ejemplo de DHA
Para este ejemplo, consideramos una panadería que tiene un pequeño proceso industrial para producir galletas. El primer paso de este proceso es descargar bolsas de harina en el proceso y transportar la harina de trigo a un silo desde donde se dosificará al resto del proceso. El propietario de la planta debe realizar, por supuesto, un análisis completo más allá del silo, pero para este ejemplo nos detendremos en esta primera parte del proceso, que a veces también podemos llamar nodo: descargar el material, transportarlo y almacenarlo.
Como recordatorio, un análisis de peligros por polvo se realiza a través de los siguientes pasos. Estos pasos se seguirán para estudiar el ejemplo dado.
En la página se ofrecen explicaciones generales sobre explosiones de polvo y Análisis de Peligros por Polvo, además de lo relacionado con el ejemplo. Para una comprensión más fácil, los elementos reales del ejemplo DHA se encuentran en cajas.
| El análisis DHA del ejemplo está en cajas como esta |
Advertencia: el análisis que se muestra a continuación es solo un ejemplo para ilustrar un método, puede que no sea exhaustivo y no se puede utilizar tal cual para cualquier caso, los lectores deben realizar su propio estudio adaptado a las particularidades de su proceso.
2.1 Identificación de peligros: propiedades del material
¿Cuáles son y dónde están los materiales combustibles o explosivos?
El primer paso de la DHA es determinar si hay polvos combustibles en el proceso, y cuáles son sus propiedades.
| En este caso, sí, la harina es combustible, debemos buscar entonces sus propiedades de explosión. Dado que la harina de trigo es bastante común, es posible encontrar en la literatura las características de explosión de este material. |
Sin embargo, si el material no es bien conocido o tiene algunas características específicas (muy fino...), será necesario realizar pruebas con institutos especializados para determinar los datos de explosión.
| Para la harina de trigo 405 utilizada en el proceso de la empresa, se encuentran los siguientes valores en la literatura [IFA] |
Estos datos son el conjunto básico requerido para realizar una DHA, en algunos casos puede ser necesario tener datos adicionales. Tenga en cuenta que una base de datos, financiada por la Unión Europea, está disponible en línea con más de 7000 sustancias tabuladas en https://www.dguv.de/ifa/gestis/index-2.jsp, al utilizar la base de datos, uno se dará cuenta de que muchos datos pueden estar disponibles para una sola sustancia, por lo tanto, el usuario debe ser muy cuidadoso con las condiciones en las que se obtuvieron los datos para seleccionar los más cercanos a su aplicación (el tamaño de partícula es muy importante, junto con la humedad).
Si hubiera otros materiales procesados en la misma línea, se deberían encontrar y tabular el mismo tipo de datos para el análisis.
Además de las características del material, se debe reunir y actualizar la documentación de ingeniería de la planta. Se requieren flujo, distribución, características del equipo. En este ejemplo, se considera el flujo a continuación.
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El primer paso de la DHA es mapear el proceso de producción para identificar dónde se encuentran los peligros potenciales relacionados con incendios y/o explosiones de polvo. Por lo tanto, es aconsejable realizar una DHA con un equipo multidisciplinario que conozca bien el entorno de trabajo y pueda proporcionar documentación relevante (P&ID, hoja de datos del equipo y dibujos...) y que incluya una persona que tenga experiencia en peligros relacionados con polvos combustibles.
El equipo que realiza la DHA debe comenzar entonces reuniendo datos de explosión (MIE, MIT, Kst, Pmax...) sobre el polvo manejado en la fábrica, luego debe enumerar el área donde está presente el polvo combustible. Una vez que la fábrica está mapeada, se debe evaluar el peligro real.
2.2 Análisis del peligro
¿Dónde está presente el polvo?
?
Una vez que se han reunido los datos combustibles, así como los datos del proceso, es necesario combinar ambos para verificar si existe realmente un riesgo, lo que significa responder a estas preguntas para cada equipo:
- ¿Hay un polvo combustible en el área?
- ¿Puede estar presente el polvo en una nube de polvo dentro de la Concentración Mínima de Explosión? ¿O puede acumularse el polvo en capas?
- ¿Hay un oxidante (típicamente oxígeno)?
- ¿Hay una fuente de ignición? (si el polvo está realmente en forma de depósito, la fuente de ignición puede ser simplemente una fuente de calor)
Para realizar esta parte del análisis, uno debe avanzar paso a paso a través del proceso, considerando típicamente los diferentes equipos. En este ejemplo, comenzamos por la estación de descarga y preguntamos si hay presencia de polvo en esas áreas:
| ¿Puede estar presente el polvo en una concentración explosiva? |
Dentro del equipo |
Fuera del equipo |
| Estación de descarga | Sí Al descargar las bolsas de harina, se crea una nube de polvo en cada descarga |
Sí En caso de mal funcionamiento del sistema de aspiración de polvo o si el operador derrama algo de producto |
| Válvula rotativa de aire | Sí La válvula rotativa de aire opera con el polvo dentro |
Sí El polvo puede caer sobre la válvula desde la estación de descarga en caso de fuga, por ejemplo |
| Tubería de transporte neumático | Sí Durante el transporte, especialmente al inicio y al final de la línea de transporte, el polvo puede estar en una concentración explosiva en la tubería |
Sí Puede haber fugas en el acoplamiento de la tubería |
| Tolva | Sí Cuando se transporta el producto, se forma una nube de polvo en la tolva |
Sí Las fugas pueden ocurrir en la compuerta, conexiones... |
Hay que tener en cuenta que dondequiera que haya polvo / polvo, la posibilidad de tener el polvo en suspensión en el aire en una concentración explosiva puede rara vez ser excluida.
Tenga en cuenta también que el área potencialmente arriesgada fuera del equipo puede limitarse al área (típicamente 1-2 m) alrededor de la posible emisión de polvo.
¿Hay fuentes de ignición?
Ahora que se han identificado las áreas donde puede estar presente el polvo, es necesario comprobar si hay una fuente de ignición en el área que podría desencadenar una explosión. Deben tenerse en cuenta las siguientes fuentes de ignición:
- Electroestática
- Acumulación de electricidad estática que puede descargarse repentinamente
- Eléctrico
- Chispas procedentes de aparatos eléctricos
- Mecánico
- Por lo general, contactos metal / metal
- Fuente de calor
- De las obras (actividades de soldadura...)
- Del equipo (motor a alta temperatura, cojinete caliente...)
Electroestática
Hay diferentes fuentes de descarga electroestática en un proceso de manipulación de polvo:
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| Chispas | Descarga de cepillo | Descarga de cepillo propagada | Corona | Descarga cónica | |
| Estación de volcado | Sí | No | No | No | No |
| Válvula rotativa de aire | Sí | No | No | No | No |
| Tubo de transporte neumático | Sí | No | Sí | No | No |
| Tolva | Sí | No | No | No | Sí |
De este primer análisis, el riesgo de chispas entre 2 materiales aislados conductores está presente para todo el equipo. Por lo tanto, todas las partes metálicas en contacto con una nube de polvo, o que tal vez (en el área identificada fuera del equipo, por ejemplo) deben estar a tierra. En el ejemplo, llevamos a cabo la evaluación de riesgos de una instalación existente, los ingenieros deben inspeccionar el proceso, registrar cualquier parte que pueda no estar a tierra y establecer un punto de acción para corregirlos. Si el proceso estuviera en la etapa de diseño, los ingenieros responsables del diseño deberían prever puntos de tierra para todo el equipo.
Tenga en cuenta que algunos equipos necesitan una atención especial, es el caso de los filtros en la estación de volcado y en la tolva / silo. Las jaulas de los filtros deben estar eléctricamente conectadas al soporte del filtro y el soporte del filtro a tierra. Muchos accidentes ocurrieron porque los elementos de un filtro no estaban correctamente a tierra.
| El equipo que realiza la evaluación de riesgos de explosión de polvo de el sistema de transporte neumático realiza una visita a la línea y ve que varios puntos de tierra faltan y algo de polvo parece haberse derramado alrededor de la estación de volcado, en el suelo y la válvula rotativa situada debajo. |
La siguiente amenaza electrostática destacada por el análisis es el riesgo de descarga de cepillo propagada en el tubo de transporte neumático. En nuestro ejemplo, el tubo está hecho solo de acero, no hay ninguna parte hecha de material aislante como una manguera que pudiera causar este tipo de descarga. Sin embargo, para otros sistemas si se requieren flexibles, entonces el flexible debe estar diseñado para evitar la acumulación de cargas, especialmente si el flexible tiene una bobina conductora, ¡DEBE estar a tierra!
El último riesgo potencial es la descarga cónica en la tolva receptora. En nuestro ejemplo, el diámetro del receptor es solo de 1 m, que es muy bajo, por lo que es muy poco probable que haya una descarga cónica, sobre todo porque el MIE de la harina de trigo considerada es bastante alto. Sin embargo, para otras aplicaciones con productos o tamaños de partículas diferentes, hay una fórmula disponible para calcular la energía de descarga cónica esperada en función del diámetro de la tolva.
Eléctrico
Los componentes eléctricos que pueden estar en contacto con una nube de polvo dentro o fuera - en el área donde puede estar presente la nube de polvo - deben estar diseñados para funcionar en este entorno. De hecho, las normas determinan la clase del equipo eléctrico.
En el ejemplo de una instalación existente, el operador de la fábrica debe comprobar la marca real de los componentes eléctricos en la zona donde puede estar presente la nube de polvo. Si no es conforme, deben tomarse medidas. En el caso de un proyecto de diseño, se debe suministrar la clase correcta de equipo.
| El equipo que realiza la evaluación de riesgos de explosión de polvo de el sistema de transporte neumático realiza una visita a la línea y comprueba el equipo eléctrico en el área donde está presente el polvo, ven que la válvula rotativa de aire está en un modelo antiguo con un motor que no presenta ninguna marca de seguridad contra explosiones de polvo. Solo muestra IP54. |
Mecánico
Algunos problemas mecánicos pueden crear chispas o calor suficiente para desencadenar una explosión. Es necesario enumerar y comprobar especialmente las piezas giratorias que pueden entrar en contacto con una nube de polvo. En este ejemplo, hay 2 equipos giratorios: la válvula rotativa de aire situada debajo de la estación de volcado y que descarga la harina en la línea de transporte neumático, y el soplador Roots que suministra el aire para el transporte.
Una válvula rotativa de aire puede fallar, lo que lleva a un contacto metal-metal en entre el rotor y el estator. Una regla empírica, para el acero, es que se producirán chispas si el contacto metal-metal ocurre a una velocidad > 1 m/s. En el ejemplo, el operador de la fábrica debe por lo tanto calcular la velocidad máxima de la punta de la válvula rotativa de aire, si es inferior a 1 m/s, el riesgo es bajo.
| La válvula particular en el ejemplo estudiado tiene un diámetro 200 mm y gira a 40 rpm, lo que da una velocidad de punta de 0,42 m/s, la operación es correcta. |
En la etapa de diseño, el diámetro de la válvula rotativa de aire debe seleccionarse de modo que la capacidad se alcance mientras la velocidad de la punta de la válvula es <1 m/s.
Los rotores del soplador Roots giran muy rápidamente, por lo general a 3000 rpm, por lo que cualquier desalineación podría crear algún contacto metal-metal y luego chispas que podrían enviarse a la línea de transporte. La experiencia muestra que estas chispas a menudo se apagan en el tubo entre el soplador y la entrada del producto, pero para eliminar este riesgo, se puede añadir un apagachispas (una especie de malla) en la salida del soplador.
| En nuestro ejemplo, el soplador está equipado con tal dispositivo. |
Fuente de calor
Los operadores de la fábrica deben evaluar si hay alguna fuente de calor en el área donde pueden estar presentes las nubes de polvo. Puede ser, por ejemplo, algunos talleres con actividades de corte o soldadura cerca de una estación de volcado. O puede ser trabajos de mantenimiento que se realizan en el proceso. Estos trabajos pueden ser especialmente peligrosos, por lo que el propietario de la planta DEBE implementar un buen mantenimiento (asegurarse de que no haya ningún depósito de polvo en ninguna parte de la planta) y un permiso de trabajo con un permiso de incendio para asegurarse de que nadie pueda venir y empezar a soldar / cortar alrededor o en el equipo que está procesando polvos combustibles.
| En el ejemplo, el operador de la fábrica no lleva a cabo ningún trabajo de incendio en las inmediaciones del equipo considerado y ha puesto en marcha un sistema eficiente de procedimientos y permisos de trabajo para garantizar la seguridad de cualquier intervención en el lugar. La fábrica también está equipada con aspiradoras que permiten mantener el área limpio. |
Otras posibles fuentes de calor incluyen motores sobrecalentados o piezas mecánicas sobrecalentadas como rodamientos.
En el ejemplo, el motor de la válvula rotativa de aire debe estar clasificado para tener una temperatura máxima < 2/3*MIT=2/3*400=266c o SIT-75c=450-75-375c, lo que significa que los motores no deben alcanzar una temperatura >266c.
También debería ser el caso de los rodamientos de las válvulas rotativas que también deben estar purgados para asegurarse de que el producto no pueda ingresar en el rodamiento, dañarlo y potencialmente prender fuego si el rodamiento comienza a sobrecalentarse.
| En nuestro ejemplo, el motor es de una clase suficiente ya que no puede exceder los 185c. |
Clasificar los peligros
Los diferentes peligros presentados por la instalación han sido revisados, ahora es necesario clasificarlos para ver si se requieren medidas específicas para reducir el riesgo. Tenga en cuenta que existen diferentes matrices para clasificar los riesgos, la siguiente es solo un ejemplo.
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Continuamos con nuestro ejemplo de línea de transporte neumático para el suelo. Después de analizar los posibles riesgos de explosión, los siguientes siguen siendo:
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| No probable | Muy raro | Raro | Probable | Muy probable | |
| Catastrófico | |||||
| Peligroso | A | ||||
| Mayor | B | ||||
| Menor |
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El equipo decide las siguientes calificaciones: Peligroso / Probable -> riesgo inaceptable para chispas electrostáticas riesgos, la actividad considerada implica un movimiento considerable cantidad de polvo en el volcado y en la línea de transporte neumático. Este movimiento de polvo carga los materiales en contacto, si algunos de estos materiales están aislados, puede producirse una descarga de chispa que provoque una explosión con la harina. En la estación de volcado o en la línea de transporte neumático, las consecuencias de la explosión pueden ser peligrosas. Para el motor de la válvula rotativa de compuerta, el riesgo evaluado es menor, de hecho, el motor sigue siendo IP54 lo que proporciona un nivel básico de protección, la potencial la explosión estaría fuera del equipo del proceso. Después de clasificar los riesgos, sin embargo, es necesario reducirlo, de hecho, ambos riesgos no se consideran "aceptables" en la matriz de evaluación de riesgos utilizada. |
2.3 Gestión del peligro
¿Cuáles son las salvaguardas a implementar?
El riesgo de chispa electrostática se puede gestionar simplemente poniendo a tierra todo el equipo y asegurándose de que la puesta a tierra permanezca en su lugar.
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La fábrica de nuestro ejemplo envía inmediatamente al equipo de mantenimiento para volver a colocar la puesta a tierra que falta y registrar como acción crear una lista de verificación de puesta a tierra que se utilizará regularmente para asegurarse de que todos los cables de puesta a tierra permanezcan en su lugar con el tiempo. Esto reduce el riesgo al reducir la probabilidad de una explosión a muy rara. Para el motor de la válvula rotativa de compuerta, ya que el motor está envejeciendo de todos modos y requiere más mantenimiento, la fábrica decide reemplazarlo. Las acciones para gestionar los riesgos están pendientes de reemplazo para asegurarse de que el área permanezca limpia, no hay derrame de polvo durante el volcado y la caja de conexiones del motor está bien ajustada. En un plazo de 2-3 meses, la fábrica reemplazará el motor. |
En ambos casos, la estrategia empleada es evitar la fuente de ignición. La matriz de riesgos se puede actualizar con las nuevas calificaciones una vez que se hayan realizado las acciones.
| No probable | Muy raro | Raro | Probable | Muy probable | |
| Catastrófico | |||||
| Peligroso | A |
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| Mayor | B |
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| Menor |
Tenga en cuenta que en algunos casos, la adición de medidas de mitigación como como paneles de explosión en el silo, válvula de accionamiento rápido en la línea de transporte neumático pueden ser necesarios.
Las conclusiones DEBEN documentarse en el DHA y la fábrica DEBE aplicar las conclusiones. Es crítico para seguridad que el riesgo se aborde adecuadamente, se defina un plan de acción y ejecutado a tiempo. Top 5 Más populares
1. Guía de diseño de transporte neumático
2. Mezcladores de cinta
3. Mezcla en polvo
4. Guía de diseño de tolvas
5. Medición del grado de mezcla
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Top 5 Nuevos
1. Mezcla continua en seco
2. Velocidad de mezcla
3. Optimización del tiempo de ciclo del mezclador
4. Comparación de mezcla / continua
5. Ahorro de energía