Evaluación de riesgos de explosión en Elevadores de cangilones

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Los elevadores de cangilones, empleados para el transporte industrial de sólidos, requieren de una detalladas Evaluación de riesgos de explosión 

1. Introducción y normativa

Los elevadores de cangilones son unos de los principales equipos utilizados para el transporte de sólidos a granel en numerosos instalaciones de la industria alimentaria en general.: manejo de grano, cerveceras, fábricas de piensos, entre otras.

Estos equipos suponen una de las principales zonas de riesgo de explosión en las industrias donde se maneja polvo inflamable, debido sobre todo a su gran propensión a la generación de fuentes de ignición de distinto origen. De ahí que sea realmente importante realizar una correcta evaluación de riesgos de explosión en las instalaciones que utilizan este tipo de equipos, con el objetivo de disminuir la probabilidad de que se produzca una explosión y, en caso de producirse, que sus consecuencias sean mínimas evitando daños materiales y humanos.

Existen varios estándares utilizados a nivel internacional para poder realizar una correcta evaluación del riesgo, entre los más destacados se encuentran:

• El Informe Técnico Europeo CEN/TR-16829: Fire and explosion prevention and protection for bucket elevators, trata exclusivamente de la prevención y protección en elevadores de cangilones, basado en varios estudios realizados.
• El estándar alemán VDI-2263, parte 8: Dust fires and dust explosions, Hazards-assessment-protective measures, Fire and explosion protection in elevators, 2008, trata de ser una guía para la prevención y protección de elevadores de cangilones según las directivas europeas 2014/34/UE y 1999/92/EC teniendo en cuenta tanto al fabricante como al usuario final.
• El estándar americano NFPA 61: Standard for the Prevention of Fires and Dust Explosions in Agricultural and Food Processing Facilities, tiene un apartado que habla exclusivamente de medidas de prevención y protección en elevadores de cangilones.

Figura 1. Explosión en 2018 en un elevador de cangilones de ‘Andersen Farms’ en South Sioux City, EEUU (fuente: https//siouxcityjournal.com)

2. Evaluación de riesgos de explosión

Una correcta evaluación de los riesgos de explosión debe incluir, al menos, los siguientes puntos:

• Clasificación de zonas con riesgo de explosión.
• Evaluación de fuentes de ignición efectivas.
• Probabilidad de que se produzca una explosión.
• Consecuencias de una explosión en el equipo y las instalaciones.

2.1. Clasificación de zonas con riesgo de explosión en elevadores de cangilones

Es habitual considerar al equipo como una Zona 20 interior debido a su alta velocidad de funcionamiento y alta probabilidad de que se generen nubes de polvo en concentración inflamable de forma continua, pero también debido a la posibilidad de que se acumulen capas de polvo adheridas a las paredes que puedan ponerse en suspensión.

2.2. Fuentes de ignición efectivas

1. Fuentes de ignición producidas por el propio elevador, como pueden ser las siguientes:

• Superficies calientes, debido a fricciones:
  • de la banda con la carcasa debido a desalineación de la banda.
  • de la banda con la polea debido a resbalamiento si la tensión de la banda es insuficiente.
  • de piezas sueltas (cangilones, piezas de la polea) con elementos móviles.
  • Fallos en los rodamientos, ya que éstos se encuentran en condiciones de ambiente con polvo y, en muchos casos, temperaturas elevadas, estas condiciones no favorecen una larga vida del rodamiento, por lo que, si un rodamiento defectuoso continúa funcionando con dificultades, se generará calor.

Figura 2. Superficies calientes en un rodamiento de elevador de cangilones  (fuente: https://bulkhandlingtoday.co.za)

•  Chispas mecánicas, debido a:
  • Al impacto de los cangilones con la carcasa (por insuficiente tensión de banda, banda defectuosa, caída de cangilones) o con la salida del elevador.
  • Desalineación de la banda.
• Equipos eléctricos, debido a:
  • Equipos sin la protección correcta o dañados.
  • Incorrecta puesta a tierra o falta de continuidad.
• Descargas electrostáticas, debido a:
  • Procesos de separación entre banda y polea.
  • Carga eléctrica de los cangilones debido a inducción.
  • Carga de cualquier otro componente sin la correcta puesta a tierra.

2. Fuentes de ignición introducidas desde otros equipos que se encuentran interconectados, por ejemplo, partículas calientes o explosiones en otros equipos así como las fuentes de ignición producidas por el equipamiento eléctrico situado en el exterior del elevador.

3. Fuentes de ignición externas debido a mantenimiento, soldadura, corte (trabajos en caliente), fumar en la instalación o deflagraciones provenientes de otros equipos. Este tipo de fuentes de ignición se previenen con medidas organizativas.

4. Fuentes de ignición producidas por el propio producto a transportar, por ejemplo debido a la auto-combustión de acumulaciones de polvo en el interior del elevador.

3. Medidas de prevención y protección recomendadas

Teniendo en cuanta la posible presencia de atmósferas explosivas de forma prácticamente continua y la variedad de fuentes de ignición que pueden llegar a ser efectivas, la probabilidad de que se produzca una explosión en un elevador es alta y sus consecuencias pueden llegar a ser catastróficas para las instalaciones y las personas.

Por ello, se consideran necesarias tanto medidas de prevención como de protección contra explosiones en estos equipos. Entre ellas, debe considerarse las que se mencionan a continuación.

3.1. Medidas de prevención

Entre las medidas para prevenir que ocurran explosiones pueden aplicarse las siguientes:

• Prevención de atmósferas explosivas:
  • Sistemas de captación de polvo en el pie y la cabeza del equipo.
  • Limpieza periódica del equipo.
• Prevención de fuentes de ignición:
  • Instalación de imanes o rejillas para prevenir la entrada de cuerpos extraños.
  • Detectores de desvío de la banda.
  • Control de giro en el eje motor del pie.
  • Detector de atascos en el punto de descarga de producto.
  • Detección de temperatura en los rodamientos.
  • Correcta puesta a tierra y equipotencialidad, empleo de banda de material antiestático cuando la Energía Mínima de Inflamación del producto sea baja (EMI < 10 mJ).

Figura 3. Sistema de control de elevadores de cangilones Spyline de Adix

3.2. Medidas de protección

• Paneles de venteo de explosión instalados en el pie, cabeza y cañas del equipo, siguiendo la configuración indicada en estándares o guías de reconocido prestigio (p. ej. CEN/TR 16829).
• Dispositivos de venteo sin llama, en caso de que el equipo se encuentre en el interior de las instalaciones.
• Supresión química de la explosión mediante un agente extintor de la llama.

Figuras 3 y 4: venteo sin llama y supresión química en elevador de cangilones

• Aislamiento de explosión, químico o mecánico:
  • Aislamiento mecánico mediante válvulas rotativas certificadas (según Directiva ATEX 2014/34/UE o NFPA 61) instaladas en la entrada y salida de producto.
  • Sistema de aislamiento químico (barreras químicas), instalado en la entrada y salida de producto.
  • Aislamiento mecánico mediante válvula de clapeta (aislamiento pasivo) instalada en la conducción de aspiración de polvo.

Nota: la implementación de sistemas de protección en elevadores de cangilones debe seguir lo indicado en algún estándar o guía de reconocido prestigio (p. ej. los mencionados informe técnico CEN/TR 16829, VDI 2263 o NFPA 61).

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