¿Como se clasifican las áreas eléctricas peligrosas según la NEC?

Existen ubicaciones peligrosas en una variedad de ocupaciones debido a los materiales manipulados, procesados ​​o almacenados en ellas.

Algunos materiales son un peligro de incendio o explosión. A través de la experiencia en la industria, se han desarrollado y se siguen desarrollando técnicas que permiten que estos materiales peligrosos se utilicen de manera segura.

La clasificación de un área no suele ser responsabilidad del profesional eléctrico. A menudo es responsabilidad de alguien con experiencia en protección contra incendios o ingeniería industrial. Hay una serie de recursos que se pueden utilizar para clasificar las áreas, así como para garantizar que la instalación permanezca segura una vez que se haya clasificado el área.

 

Para garantizar una instalación segura, es útil que el profesional eléctrico comprenda las bases de la clasificación. La parte difícil de esto es conseguir que el área se clasifique adecuadamente.

 

Una vez que se haya completado, se trata simplemente de aplicar los requisitos de instalación relevantes contenidos en los artículos de ubicación peligrosa (clasificada) de NEC.

Una variedad de estándares de ocupación y procesos abordan muchas de las precauciones de seguridad. El trabajo del NEC es proporcionar las salvaguardas necesarias para garantizar que la instalación eléctrica no sea una fuente de ignición.

Para una gran mayoría de personas, la ubicación peligrosa más comúnmente encontrada es la estación de servicio cercana (Estación de gasolina). Existen diversos grados de peligro alrededor de los dispensadores de combustible.

También están las bahías de servicio de las instalaciones de reparación, ya sea parte de una estación dispensadora o no. De hecho, pueden aplicarse dos artículos diferentes: el artículo 514 para el área de distribución y el artículo 511 para una instalación de reparación.

La NFPA 30A, Código para instalaciones de dispensación de combustible para motores y garajes de reparación, aborda los riesgos no eléctricos y contiene las clasificaciones de áreas peligrosas para las ocupaciones del artículo 511 y 514.

Las instalaciones industriales pueden tener varios procesos peligrosos que requieren clasificación, como áreas de proceso químico y áreas de pintura y inmersión en aerosol. Una serie de normas y prácticas recomendadas proporcionan reglas o recomendaciones sobre la clasificación de áreas. Una de las normas más utilizadas es NFPA 30, el Código de líquidos inflamables y combustibles.

Las instalaciones agrícolas y las plantas de procesamiento de alimentos a menudo tienen áreas sujetas a riesgos de polvo, como áreas donde la harina es parte de un proceso, así como elevadores y transportadores de granos. Algunas instalaciones tienen riesgos de polvo y líquidos inflamables o combustibles o gases.

Los sistemas de clasificación son:

El NEC utiliza dos sistemas para clasificar ubicaciones peligrosas. El sistema tradicional, que se ha utilizado en los Estados Unidos y Canadá durante muchos años, se basa en clases, divisiones y grupos. El NEC también proporcionó un sistema de clasificación de áreas basado en zonas.

El sistema de zona se basa en los estándares de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). La primera parte del esquema de clasificación IEC apareció originalmente en la edición de 1996 del NEC. Permitió el uso de tipos adicionales de equipos en grandes instalaciones industriales y petroquímicas, y técnicas de protección de equipos que el NEC no había reconocido previamente.

Clase / División / Grupo:

El sistema de clase / división del NEC enumera tres clases de ubicaciones peligrosas. Las ubicaciones de Clase I son aquellas en las que los gases inflamables, los vapores producidos por líquidos inflamables o los vapores producidos por líquidos combustibles están o pueden estar presentes en el aire en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o inflamables.

Las ubicaciones de clase II son peligrosas debido a la presencia de polvo combustible.

Las ubicaciones de Clase III son peligrosas debido a la presencia de fibras fácilmente inflamables o donde se manejan, fabrican o usan materiales que producen materiales combustibles, pero en las cuales no es probable que tales fibras / materiales suspendidos en el aire en cantidades suficientes para producir materiales inflamables. Las ubicaciones más comunes de Clase IIII son fábricas textiles y plantas de fabricación de ropa.

Dentro de cada una de las clases, dos divisiones especifican si se espera que exista el peligro en condiciones normales de operación; durante una falla del proceso que hace que el sistema eléctrico se convierta en una fuente de ignición (condición de falla simultánea); o solo durante un evento de falla del sistema de contención, tubería o ventilación.

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Las definiciones de las divisiones están en 500.5 del NEC. Una simplificación de la definición para una ubicación de la División 1 es una ubicación en la que se puede esperar que exista el peligro en las operaciones normales, o puede existir como resultado de una avería del equipo que puede causar el peligro junto con un peligro de ignición simultánea.

Para ubicaciones de Clase I y II, una explicación simplificada es que, en ubicaciones de División 1, el peligro puede existir en condiciones normales de operación. Esto no significa necesariamente que exista continuamente. Para la mayoría de las instalaciones, no existirá continuamente, porque las fuentes de ignición, distintas de las controladas por las normas del NEC, también existen dentro de la mayoría de los procesos industriales y de fabricación.

Una excepción a la regla sería el espacio de arriba de algunos tanques. Sin embargo, en muchos tanques, el vapor en el espacio de arriba será demasiado rico para permitir que los vapores se enciendan.

También puede existir una ubicación de la División 1 donde la avería o el funcionamiento defectuoso podrían provocar la liberación de concentraciones inflamables (gases o vapores) y, al mismo tiempo, el equipo eléctrico podría convertirse en una fuente de ignición. En ubicaciones de Clase II, puede existir una ubicación de División 1 donde la falla del equipo puede dar como resultado concentraciones inflamables de polvo existentes junto con una fuente de ignición eléctrica simultánea.

Para ubicaciones de Clase I, División 2, los gases inflamables, los vapores producidos por líquidos inflamables o los vapores producidos por líquidos combustibles generalmente están en contenedores cerrados o sistemas cerrados, o las concentraciones inflamables se evitan mediante ventilación mecánica positiva. Las ubicaciones de la División 2 generalmente existirán adyacentes a una ubicación de Clase I, División 1.

En ubicaciones de la División 2, el peligro puede existir en condiciones anormales, como una falla mecánica o la falla de un sistema de ventilación.

Las ubicaciones de Clase I son más comunes que las ubicaciones de Clase II porque esos tipos de materiales tienen un uso mucho más amplio.

Las ubicaciones de clase II. Son áreas en las que hay polvos combustibles. Los ejemplos de riesgos de polvo incluyen el manejo de productos agrícolas en elevadores de granos, la producción de cereales y la metalurgia de polvos.

Visité una instalación de procesamiento de café hace muchos años, y había polvo de café en toda la instalación, incluidas las áreas de no producción. Se necesitaba una limpieza constante para mantener el área de Clase II al mínimo.

¡En áreas sujetas a polvo combustible, la ventilación puede no ser su amiga! La ventilación mecánica puede crear nubes de polvo, que pueden ser extremadamente peligrosas.

La acumulación de polvo en los equipos eléctricos es un problema porque puede causar sobrecalentamiento. El polvo acumulado puede agitarse en nubes que pueden convertirse en un peligro de explosión. Los sistemas de limpieza y recolección de polvo son esenciales.

En la planta de café mencionada anteriormente, noté mangueras de aire comprimido en toda el área de producción de la planta. Supongo que estas mangueras se usaron para eliminar el polvo del equipo. Esa es una muy mala idea porque puede crear nubes inflamables. Nuevamente, al igual que en las ubicaciones de Clase I, aunque el NEC mitiga las fuentes de ignición eléctrica, no se debe permitir que continúe existiendo una condición peligrosa, porque no todos los riesgos de ignición son eléctricos.

El artículo 100 define «polvo combustible», por lo que no lo repetiré aquí. Sin embargo, hay un tamaño máximo de partícula para que una partícula se considere polvo combustible. El aserrín no es polvo porque las partículas son demasiado grandes.

El aserrín es un material volador combustible (Clase III). Los riesgos de clase III no son riesgos de explosión. Son riesgos de incendio que arden rápidamente. La limpieza es crítica en ubicaciones de Clase II y Clase III. Las aspiradoras se usan a menudo para mantener las acumulaciones de polvo bajo control; sin embargo, NFPA 499 establece que la aspiradora debe ser de un tipo aprobado, por lo que no se convierte en una fuente de ignición.

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Sistema de clasificación de áreas peligrosas:

Tradicionalmente, el Código Eléctrico Nacional (NEC) ha clasificado las ubicaciones peligrosas como Clase I, II y III. Subdivide esas clasificaciones en División 1 y División 2, dependiendo de la probabilidad del peligro existente en condiciones normales de operación.

Los materiales peligrosos se subdividen en cuatro grupos de gases y vapores (A, B, C y D) y tres grupos para polvos (E, F y G). Las fibras combustibles y los volantes no tienen grupos individuales. Típicamente caen en el equivalente del Grupo G.

Los criterios para los grupos difieren entre Clase I y Clase II. Los grupos de Clase I se basan en el grado de peligro del material según las pruebas estandarizadas. Se puede encontrar una lista detallada de las clasificaciones grupales de gases y líquidos inflamables y combustibles en NFPA 497 Práctica recomendada para la clasificación de líquidos, gases o vapores inflamables y de ubicaciones peligrosas (clasificadas) para instalaciones eléctricas en áreas de proceso químico.

Los polvos se dividen en tres grupos: los polvos del Grupo E son polvos metálicos combustibles, los polvos del Grupo F son polvos carbonosos y los polvos del Grupo G son los polvos combustibles restantes (por ejemplo, polvos de harina, granos, madera, plásticos y químicos).

Los polvos de madera son típicamente harina de madera, que es partículas de madera finamente molidas. Se puede encontrar información sobre los grupos de polvo en NFPA 499 Práctica recomendada para la clasificación de polvos combustibles y de ubicaciones peligrosas (clasificadas) para instalaciones eléctricas en áreas de proceso químico.

NFPA 499 también proporciona información que es útil para clasificar ubicaciones de División 1 y División 2. Existen varios otros códigos y estándares de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) que abordan los polvos combustibles, incluidos NFPA 61, NFPA 652 y NFPA 654.

Los artículos 511 a 516 proporcionan requisitos específicos para algunas ocupaciones comúnmente encontradas que tienen ubicaciones peligrosas. Como comentario histórico rápido, el Artículo 517 sobre instalaciones de atención médica se encuentra en esta serie de artículos de NEC, porque cuando se introdujo en el Código, el objetivo principal era mitigar los riesgos asociados con los anestésicos inflamables. Estos ya no se usan en los Estados Unidos.

Las clasificaciones en los artículos 511 a 516 no se originaron en el NEC. Estos requisitos de NEC se han extraído de otras normas. Muchas de estas clasificaciones dependen del cumplimiento de los otros requisitos en los estándares de los cuales se han extraído. Una serie de normas de ocupación NFPA contienen requisitos para la clasificación del área. Algunas otras normas de la industria proporcionan recomendaciones o requisitos para la clasificación de las áreas.

Las ubicaciones de clase III no se subdividen en grupos. Las normas como NFPA 664 abordan las instalaciones donde hay fibras combustibles y volatiles.

El sistema de clasificación IEC

El sistema de clasificación IEC se encuentra en los artículos 505 y 506. El artículo 505 es una alternativa a los artículos 500 y 501. El artículo 506 es una alternativa a los artículos 500, 502 y 503. Una de las características notables de este sistema es que la minería subterránea es un grupo de propio, Grupo I.

Para ubicaciones que son peligrosas en base a gases inflamables, vapores producidos por líquidos inflamables o vapores producidos por líquidos combustibles, solo hay tres grupos: IIC, IIB y IIA. Los materiales más peligrosos están en el Grupo IIC, mientras que en el sistema tradicional, los materiales más peligrosos están en los Grupos A y B. El Grupo IIC incluye los materiales que están en el Grupo A en el sistema tradicional. El Grupo IIB incluye los materiales en el Grupo C, mientras que el Grupo IIA incluye los materiales que están en el Grupo D.

El Artículo 506 es el equivalente IEC de los Artículos 502 y 503, junto con algunos de los requisitos generales del Artículo 500 que se aplican a las ubicaciones de Clase II y III.

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El sistema tradicional usa dos divisiones. Los artículos 505 y 506 usan tres zonas.

Gases, vapores líquidos inflamables y combustibles.

La diferencia más significativa entre los dos sistemas es que, en el Artículo 505, el equivalente de una ubicación de la División 1 puede ser dos zonas, Zona 0 y Zona 1. El Código cubre esto en detalle.

La zona 0 es la más peligrosa porque las concentraciones inflamables están presentes continuamente o por largos períodos de tiempo. Estas áreas tienden a ser muy limitadas, y el cableado está limitado a equipos protegidos por seguridad intrínseca.

La zona 1 también es muy peligrosa porque es probable que existan concentraciones inflamables en condiciones normales de funcionamiento, o podrían existir con frecuencia, debido a mantenimiento o fugas. La duración de una concentración inflamable está limitada en una zona 1. También puede existir una ubicación en la Zona 1 donde una falla podría causar una falla simultánea en la cual podría existir una fuente de ignición en el momento en que se libera el material. También existirá una ubicación de Zona 1 adyacente a una ubicación de Zona 0.

Al comparar el enfoque de Clase / División con el enfoque de Clase / Zona, la diferencia significativa es la presencia de la clasificación de Zona 0. Usando el enfoque de Clase / División, las ubicaciones de Clase I, Zona 0 o Zona 1 se tratan como ubicaciones de Clase I, División 1.

Las ubicaciones de la Zona 2 son el equivalente de una ubicación de la División 2. Las definiciones son ligeramente diferentes, pero son equivalentes. En una ubicación de la Zona 2, el material peligroso normalmente está confinado en un sistema cerrado, o el peligro se mantiene bajo control mediante ventilación mecánica positiva.

El 2005 NEC introdujo el sistema de clasificación de zonas para polvos combustibles y fibras inflamables. Las zonas de polvo y fibras inflamables y volantes son las Zonas 20, 21 y 22. Estas clasificaciones son el polvo equivalente a las Zonas 0, 1 y 2, y las definiciones presentan paralelos. Las zonas se definen en 506.3. El siguiente es un breve resumen:

  • Las ubicaciones de la Zona 20 son áreas en las que hay concentraciones inflamables de polvo o partículas combustibles continuamente o durante largos períodos de tiempo.
  • Las ubicaciones de la Zona 21 son áreas en las que hay concentraciones inflamables de polvo o partículas combustibles en condiciones normales de funcionamiento.
  • Las ubicaciones de la Zona 22 son áreas en las que no es probable que haya concentraciones inflamables de polvo o partículas combustibles en el aire en condiciones normales de funcionamiento. A menudo, el material se limita a sistemas cerrados. También pueden ser áreas adyacentes a las zonas de la Zona 21.

Los grupos de materiales difieren de los grupos en el sistema tradicional. Los metales combustibles están en su propio grupo, mientras que los polvos agrícolas y carbonosos están en el mismo grupo. Las fibras combustibles y los volantes se asignan a un grupo. Los grupos son los siguientes:

  • El Grupo IIIC es el equivalente al Grupo E, que son los polvos metálicos combustibles.
  • El grupo IIIB es el equivalente a los grupos F y G.
  • El grupo IIIA es el equivalente a las fibras combustibles y volantes en la clase III.

Muchos de los códigos y estándares NFPA que tienen requisitos para ubicaciones peligrosas abordan ambos esquemas de clasificación. Por ejemplo, los artículos 511 a 516 utilizan ambos esquemas de clasificación. NFPA 497 y 499 también proporcionan información de clasificación basada en ambos sistemas. Los materiales y sus riesgos asociados son los mismos independientemente del enfoque de clasificación del área; son simplemente dos sistemas y enfoques para mitigar los mismos peligros.

El equipo debe estar aprobado para la clase, división y grupo (sistema tradicional) o zona y grupo de materiales (sistema IEC) que se va a encontrar. Es importante tener en cuenta que el equipo de Clase I no es necesariamente adecuado para una ubicación de Clase II o Clase III a menos que esté específicamente aprobado para las ubicaciones adicionales. Los peligros son diferentes. Es posible que una ubicación tenga riesgos de Clase I y Clase II o III. Si ese es el caso, el equipo debe ser capaz de resistir la exposición simultánea a ambos peligros.