¿Qué requisitos ATEX deben cumplir las plantas de mezclado para polvo de detergente en Alemania?
En Alemania, las instalaciones de mezclado para polvo de detergente deben diseñarse y operarse a partir de una evaluación de protección contra explosiones específica de la sustancia y de la instalación. Lo determinante no es la denominación del producto «polvo de detergente», sino si la formulación concreta o su fracción de polvo fino puede formar, en las condiciones reales, una atmósfera de polvo explosiva peligrosa. La evaluación también debe tener en cuenta los componentes orgánicos, los vehículos de aroma, los tensioactivos, los polímeros, los polvos de enzimas, los componentes oxidantes y las posibles mezclas híbridas de vapor y polvo.
Marco legal y responsabilidad
La Directiva de producto ATEX 2014/34/UE regula los requisitos de los equipos y sistemas de protección destinados a utilizarse en zonas con riesgo de explosión. Afecta al fabricante o al responsable de la puesta en el mercado. Este debe llevar a cabo los procedimientos de evaluación de la conformidad aplicables, elaborar la documentación técnica y proporcionar el marcado ATEX adecuado para las condiciones de uso previstas. La directiva exige, entre otras cosas, que los equipos destinados a zonas con carga de polvo estén diseñados de modo que no se produzca la ignición de los depósitos de polvo y que las temperaturas superficiales se mantengan claramente por debajo de las temperaturas de ignición relevantes.
La Directiva de explotación ATEX 1999/92/CE afecta al operador. En Alemania, sus requisitos se implementan principalmente mediante el Reglamento de Sustancias Peligrosas (Gefahrstoffverordnung) y el Reglamento de Seguridad en el Trabajo (Betriebssicherheitsverordnung). El operador debe evaluar el riesgo de explosión, determinar las zonas Ex, seleccionar equipos adecuados, implementar medidas de protección y recoger los resultados en el documento de protección contra explosiones. La TRGS 720 exige expresamente documentar la evaluación de riesgos como documento de protección contra explosiones.
La responsabilidad técnica no termina en la interfaz del mezclador. La evaluación debe abarcar toda la cadena de proceso y todos los puntos de transferencia: la recepción de materia prima, la dosificación, el mezclador, la aspiración, los filtros, los transportadores, los silos, la descarga, el tamizado, el envasado, las aberturas de limpieza y mantenimiento, así como, en su caso, los sistemas de disolventes o de aromas.
Clasificación de zonas y datos de la sustancia
En el caso de polvos combustibles, las zonas se clasifican como zona 20, 21 o 22. La zona 20 se da cuando una atmósfera de polvo explosiva está presente de forma permanente, durante largos periodos o con frecuencia. Esto afecta a menudo al interior de un mezclador, un silo, un filtro o una tubería que transporta polvo. La zona 21 puede darse en el entorno directo de los puntos de llenado, descarga, toma de muestras o mantenimiento cuando en el funcionamiento normal se libera polvo ocasionalmente. La zona 22 se da cuando una atmósfera de polvo peligrosa aparece solo rara vez y de forma breve. La clasificación de zonas real depende de la tasa de liberación, la estanqueidad, la aspiración, la limpieza, la geometría de la sala y el modo de operación.
Para la zona 20 se requiere, por principio, equipo de la categoría 1D. En la zona 21 son admisibles equipos de la categoría 1D o 2D; en la zona 22 pueden emplearse equipos de las categorías 1D, 2D o 3D. Esta asignación no se aplica solo a motores y sensores, sino también a componentes no eléctricos como herramientas de mezclado, ejes, juntas, acoplamientos, compuertas, válvulas rotativas y equipos de transporte.
El diseño no debe basarse en valores estándar supuestos. Para cada fracción de polvo relevante se requieren datos característicos de seguridad representativos. Entre ellos se cuentan especialmente KSt, la presión máxima de explosión pmax, la energía mínima de ignición, la temperatura mínima de ignición de la nube de polvo, la temperatura mínima de ignición de la capa de polvo, la distribución del tamaño de grano, la humedad y la conductividad eléctrica. En el caso de componentes líquidos volátiles y aromas deben evaluarse las posibles mezclas híbridas de vapor y polvo. La TRGS 721 concreta la determinación y evaluación del riesgo de explosión, así como la selección de las medidas de protección necesarias.
Una afirmación genérica de que los polvos de detergente pertenecen por principio a la clase de explosión de polvo St 1 o St 2 no es sostenible. La clasificación se deriva de la medición del producto concreto. Los componentes oxidantes, como el percarbonato de sodio, también deben evaluarse por separado: no deben valorarse simplemente como polvo combustible, pero pueden intensificar los incendios y liberar oxígeno al descomponerse.
Medidas de protección en el funcionamiento
La protección contra explosiones sigue un orden de prioridad. Tienen prioridad la evitación o limitación de una atmósfera explosiva peligrosa y la evitación de fuentes de ignición eficaces. Solo cuando esto no es posible en medida suficiente se emplean medidas de protección constructivas para limitar los efectos de una explosión.
Una conducción del proceso estanca al polvo y, en la medida de lo posible, cerrada, limita las salidas de polvo. El encapsulado, la aspiración, una técnica de filtración adecuada, los puntos de transferencia herméticos y un concepto de limpieza basado en el riesgo reducen los depósitos de polvo en la sala de instalación. Las capas de polvo no deben evaluarse mediante un valor límite genérico como «1 mm». Incluso depósitos delgados y de gran superficie pueden contribuir a una explosión secundaria en caso de resuspensión.
La evitación de fuentes de ignición incluye la limitación de las temperaturas superficiales, la supervisión de temperatura de rodamientos y juntas, la detección de bloqueos o de un par no admisible, separadores de cuerpos extraños, el mantenimiento de los componentes mecánicos, así como una puesta a tierra continua y una compensación de potencial. La TRGS 723 indica, para las capas de polvo, por principio, un margen de seguridad de 75 °C entre la temperatura mínima de ignición de la capa de polvo y la temperatura superficial, salvo que la evaluación de riesgos permita otra determinación.
También debe tenerse en cuenta la carga electrostática. Esto afecta a los mezcladores, las tuberías, las mangueras flexibles, los filtros, los IBC, los envases, las operaciones de llenado y el personal operativo. La TRGS 727 trata la evitación de riesgos de ignición por carga electrostática. Un concepto eficaz puede incluir componentes conductores o disipativos, conexiones a tierra comprobadas, equipos de protección personal adecuados y normas operativas para el cambio de envases y la limpieza.
Cuando una explosión no puede impedirse con suficiente seguridad, deben examinarse medidas de protección constructivas. Entre ellas se cuentan los aparatos resistentes a la presión de explosión o al choque de presión de explosión, el alivio de la presión de explosión, el alivio de presión sin llama, la supresión de explosiones y el desacoplamiento técnico frente a explosiones de los componentes conectados. El desacoplamiento es especialmente importante para que la llama y la presión no se transmitan, a través de los conductos de transporte o de aspiración, a filtros, silos u otros aparatos. Las medidas adecuadas pueden ser válvulas antirretorno comprobadas, compuertas de cierre rápido, válvulas de protección contra explosiones, barreras de agente extintor o válvulas rotativas adecuadas para esta función.
Obligaciones del operador
El operador debe elaborar el documento de protección contra explosiones antes de iniciar el funcionamiento, mantenerlo actualizado y revisarlo en caso de cambios en la formulación o en la instalación. Debe contener, como mínimo, la evaluación de riesgos, la clasificación de zonas, los datos de seguridad de la sustancia, la selección de los equipos y sistemas de protección, la evaluación de las fuentes de ignición, el concepto de comprobación, las normas de limpieza, las instrucciones de servicio y las medidas organizativas.
Los empleados necesitan formación sobre las zonas Ex, la liberación de polvo, la puesta a tierra, la limpieza segura, las averías, las alarmas y las medidas de emergencia. Los trabajos en caliente, el esmerilado, la soldadura o el uso de equipos móviles no autorizados en zonas Ex o cerca de ellas requieren un procedimiento de autorización controlado. Los sistemas de protección contra explosiones, las conexiones a tierra, las supervisiones de temperatura, los filtros, los dispositivos de desacoplamiento y los componentes de alivio de presión deben comprobarse periódicamente conforme a la evaluación de riesgos, las indicaciones del fabricante y las obligaciones de comprobación vigentes.
Así apoya amixon® el diseño conforme a ATEX de instalaciones de mezclado para polvo de detergente
Las instalaciones de mezclado para polvo de detergente solo pueden diseñarse de forma segura cuando se conocen las propiedades reales de la formulación. Lo determinante no es únicamente la denominación de las materias primas empleadas, sino las propiedades de la fracción de polvo correspondiente, los posibles componentes orgánicos, los vehículos de aroma, los tensioactivos, los polímeros, los polvos de enzimas, los componentes oxidantes y, en su caso, las mezclas híbridas de vapor y polvo. amixon® apoya el diseño de ingeniería de proceso del mezclador; la evaluación de riesgos, la clasificación de zonas y la elaboración del documento de protección contra explosiones corresponden al operador y a los especialistas en protección contra explosiones que este contrate.
amixon® puede suministrar mezcladores, granuladores, secadores-mezcladores de vacío y reactores mezcladores con ejecuciones del espacio de producto adecuadas para una clasificación como zona ATEX 20. Esto se aplica, según la serie y la configuración del proyecto, entre otros, a mezcladores de un solo eje, mezcladores verticales y cónicos, mezcladores de contenedores, mezcladores continuos, así como secadores-mezcladores de vacío y reactores mezcladores. Para la zona 20 se requiere, por principio, un nivel de protección muy alto, que habitualmente corresponde a una ejecución de la categoría 1D. La categoría concreta de equipo, la temperatura superficial máxima admisible, el equipamiento eléctrico y no eléctrico, así como la documentación ATEX correspondiente, se determinan para cada proyecto en función de los datos de la sustancia y las condiciones de proceso.
El marco legal se deriva de la Directiva de producto ATEX 2014/34/UE para equipos y sistemas de protección, así como de la Directiva de explotación ATEX 1999/92/CE para el funcionamiento de instalaciones con riesgo de explosión. En Alemania, las obligaciones del operador se concretan, en particular, mediante el Reglamento de Sustancias Peligrosas, el Reglamento de Seguridad en el Trabajo y las Reglas Técnicas para Sustancias Peligrosas. El operador debe evaluar el riesgo de explosión, determinar las zonas Ex, implementar las medidas de protección adecuadas y documentar los resultados en el documento de protección contra explosiones. La TRGS 720 exige expresamente documentar la evaluación de riesgos como documento de protección contra explosiones.
La clasificación de zonas abarca siempre toda la cadena de proceso. El interior de un mezclador, un filtro, un silo o un conducto de transporte que transporta polvo suele ser zona 20. En la zona de los puntos de llenado, descarga, toma de muestras o mantenimiento puede darse la zona 21, dependiendo de la liberación real de polvo. Las zonas en las que solo cabe esperar una atmósfera de polvo peligrosa de forma rara y breve pueden clasificarse como zona 22. La clasificación definitiva se rige por la tasa de liberación, la estanqueidad, la aspiración, la limpieza, la geometría de la sala y el modo de operación.
Los mezcladores amixon® pueden diseñarse para una conducción de producto lo más cerrada y estanca al polvo posible. Las cámaras de mezclado con pocas rendijas y pulidas, así como los sistemas de junta adecuados, pueden limitar las salidas de polvo. Según indica amixon®, las puertas de inspección Clever-Cut® con junta OmgaSeal® están diseñadas para un sellado con pocos espacios muertos del espacio de producto. Sin embargo, la estanqueidad a largo plazo también depende de las diferencias de presión, el material de la junta, el desgaste, el mantenimiento y la conducción real del proceso. Por ello, una ejecución del aparato estanca al polvo no sustituye la limpieza, la aspiración y el control necesarios de los depósitos de polvo en la sala de instalación.
La limitación de las posibles fuentes de ignición es una parte central del diseño del aparato. Muchos mezcladores verticales amixon® pueden operarse con velocidades periféricas bajas. Para las series VM y HM, amixon® indica un rango ajustable de aproximadamente 0,8 a 3,5 m/s. Las velocidades de herramienta bajas pueden reducir la energía de fricción, impacto y desgaste. Sin embargo, no constituyen una prueba general de que no pueda producirse una fuente de ignición eficaz. La evaluación debe tener en cuenta, entre otros elementos, los rodamientos, las juntas, los ejes, las herramientas de mezclado, los posibles contactos entre herramienta y pared, los cuerpos extraños, los bloqueos, las temperaturas superficiales, la carga electrostática y los componentes eléctricos.
Las medidas adecuadas pueden incluir la supervisión de temperatura y par, velocidades de herramienta controladas, la separación de cuerpos extraños, conceptos de junta y de rodamiento adecuados, la puesta a tierra, la compensación de potencial y el mantenimiento preventivo. Para las capas de polvo, la TRGS 723 indica por principio un margen de seguridad de 75 °C entre la temperatura mínima de ignición de la capa de polvo y la temperatura superficial, salvo que la evaluación de riesgos permita otra determinación. La carga electrostática debe tenerse en cuenta para los mezcladores, las tuberías, las mangueras flexibles, los filtros, los envases y las operaciones de carga.
Para aditivos líquidos como tensioactivos, aceites o formulaciones de aroma se dispone de lanzas de dosificación y boquillas adecuadas. La adición debe coordinarse con la cantidad de líquido, la viscosidad, el patrón de pulverización, el tamaño de gota, la temperatura y el movimiento del producto. El objetivo es una distribución uniforme con un humedecimiento local limitado y las mínimas incrustaciones posibles. En las formulaciones de detergente con granulados enzimáticos o componentes oxidantes como el percarbonato de sodio, la humedad, la temperatura y la carga mecánica deben controlarse con especial cuidado. El percarbonato de sodio es una sustancia oxidante y puede liberar oxígeno al descomponerse térmicamente; por ello, la inertización no sustituye ni el control de temperatura ni la evaluación de las posibles reacciones de descomposición.
Cuando una explosión no puede impedirse con suficiente seguridad, deben evaluarse medidas de protección constructivas para toda la instalación. Entre ellas se cuentan los aparatos resistentes a la presión de explosión o al choque de presión de explosión, el alivio de la presión de explosión, el alivio de presión sin llama, la supresión de explosiones y el desacoplamiento técnico frente a explosiones. En particular, los filtros, los silos, los equipos de transporte y las tuberías deben protegerse contra la transmisión de presión y llama. Qué medidas de protección son necesarias se deriva de KSt, pmax, la energía mínima de ignición, las temperaturas de ignición, la humedad, el tamaño de grano, la conductividad eléctrica, las posibles mezclas híbridas y la geometría completa de la instalación.
amixon® ofrece ensayos con producto original para estudiar la calidad de mezclado, la evolución de la temperatura, la distribución del líquido, el comportamiento de incrustación, el vaciado y la limpiabilidad. Estos resultados pueden apoyar la selección del mezclador, las herramientas, el concepto de dosificación, los sistemas de junta y los parámetros de servicio. Sin embargo, no sustituyen ni el ensayo de seguridad de la sustancia ni la evaluación de riesgos exigida legalmente, el documento de protección contra explosiones o la comprobación de toda la instalación por parte de especialistas cualificados.