ATEX se entiende ampliamente como un problema de ingeniería eléctrica. No lo es. La mayoría de las fuentes de ignición en atmósferas potencialmente explosivas son mecánicas —superficies calientes, chispas de fricción, impacto mecánico, electricidad estática generada por equipos de proceso, y compresión adiabática. El ingeniero mecánico que especifica una bomba, un ventilador, una caja de cambios, o un acoplamiento en un área peligrosa está tomando decisiones que afectan directamente a si el equipo está correctamente clasificado para la zona que ocupará —y si las personas a su alrededor están seguras si se forma inesperadamente una atmósfera inflamable.
Este artículo explica el marco ATEX desde la perspectiva de un ingeniero mecánico que necesita entenderlo sin pretender ser un ingeniero eléctrico o un especialista en ATEX. Cubre la clasificación de zonas, las categorías de equipos, los grupos de gas, las clases de temperatura, y las decisiones prácticas implicadas en la especificación de equipos mecánicos conformes con ATEX.
El Marco Legislativo — ATEX y DSEAR
Dos piezas de legislación rigen las atmósferas explosivas en el Reino Unido y la UE:
- Directiva ATEX 2014/34/UE (Directiva de Equipos, ATEX 114 en la UE, mantenida en el derecho del Reino Unido tras el Brexit como las Equipment and Protective Systems Intended for Use in Potentially Explosive Atmospheres Regulations 2016) —rige la fabricación de equipos destinados a usarse en atmósferas explosivas. Los fabricantes de equipos deben certificar y marcar sus productos de acuerdo con esta directiva antes de poder comercializarlos.
- DSEAR 2002 (Dangerous Substances and Explosive Atmospheres Regulations) —rige el uso de equipos en atmósferas potencialmente explosivas. Impone obligaciones a los empleadores de realizar la clasificación de áreas peligrosas, seleccionar el equipo apropiado para cada zona clasificada, y documentar las disposiciones en un Documento de Protección contra Explosiones (DPE).
La consecuencia práctica: no se puede simplemente comprar una bomba y colocarla en un área peligrosa. La zona debe clasificarse, el equipo debe seleccionarse para que coincida con esa zona, y la selección debe documentarse. El equipo marcado con ATEX ha sido certificado como adecuado para un rango definido de atmósferas peligrosas —pero la responsabilidad de hacer coincidir el equipo correcto con la zona correcta recae en el titular de la obligación, no en el fabricante del equipo.
Clasificación de Zonas — Definir el Peligro
El punto de partida es la clasificación de zonas —una evaluación sistemática de dónde y durante cuánto tiempo podría existir una atmósfera inflamable. La clasificación de zonas la realiza una persona competente (típicamente un ingeniero de procesos o un consultor especialista en áreas peligrosas) usando la guía de IEC 60079-10 y el ampliamente utilizado Model Code of Safe Practice IP15 del Energy Institute.
Para gases, vapores y nieblas, se definen tres zonas:
- Zona 0 —un lugar donde una nube de gas inflamable está presente de forma continua, o durante largos periodos, o con frecuencia. Típicamente el interior de tanques de almacenamiento, el espacio de vapor sobre una superficie líquida en un recipiente, o dentro de una chimenea de venteo. Esta es la designación de zona más peligrosa.
- Zona 1 —un lugar donde es probable que ocurra ocasionalmente una nube de gas inflamable en operación normal. Ubicaciones típicas de Zona 1: el área dentro de 1–3 metros de una junta embridada en una línea de servicio inflamable, alrededor de los sellos de bomba y prensaestopas de válvulas, cerca de conexiones de muestreo, y alrededor de respiraderos en tanques de almacenamiento atmosférico.
- Zona 2 —un lugar donde no es probable que ocurra una nube de gas inflamable en operación normal, y si ocurre, existirá solo durante un breve periodo. Típicamente de 1 a 5 metros más allá del límite de Zona 1 para la mayoría de los equipos. La mayoría de las áreas de plantas de proceso al aire libre se clasifican como Zona 2 cuando el proceso implica fluidos inflamables.
Para polvos, se definen zonas equivalentes como Zona 20 (presencia continua de nube de polvo explosiva), Zona 21 (ocasional en operación normal), y Zona 22 (infrecuente y de corta duración). Las explosiones de polvo son, si acaso, más energéticas que las explosiones de gas y se tratan con un rigor equivalente, pero se encuentran con menos frecuencia en las industrias de proceso generales.
Categorías de Equipos — Qué Equipo Puede Ir Dónde
El equipo ATEX se clasifica en categorías que determinan en qué zonas puede usarse. El Grupo de Equipo II (industria de superficie —no minas) tiene tres categorías:
| Categoría | Zona permitida | Nivel de protección |
|---|---|---|
| Categoría 1G (gas) / 1D (polvo) | Zona 0 / Zona 20 | Muy alto —dos medios de protección independientes; seguro incluso si ocurren dos fallos simultáneamente |
| Categoría 2G (gas) / 2D (polvo) | Zona 1 / Zona 21 | Alto —seguro incluso si ocurre un fallo |
| Categoría 3G (gas) / 3D (polvo) | Zona 2 / Zona 22 | Normal —seguro en operación normal |
Una bomba de Categoría 2G puede usarse en Zona 1 o Zona 2. Una bomba de Categoría 3G solo puede usarse en Zona 2 —no debe instalarse en Zona 1. El equipo de Categoría 1G para Zona 0 es poco común y costoso; donde existe Zona 0 dentro de un recipiente, el enfoque estándar es mantener todo el equipo fuera del límite de Zona 0 en lugar de especificar instrumentos clasificados para Zona 0 en su interior.
Las categorías siempre van acompañadas del sufijo G o D —G para gas/vapor/niebla, D para polvo. No puede asumirse que el equipo marcado Categoría 2G es seguro en atmósferas de polvo; debe estar marcado 2D (o 2GD para certificación dual) para servicio de polvo.
Grupos de Gas — Adaptar el Equipo a la Sustancia
Los gases y vapores inflamables varían significativamente en su inflamabilidad —algunos se encienden fácilmente con pequeñas energías de chispa, otros requieren mucha más energía para iniciar la combustión. ATEX usa grupos de gas para categorizar sustancias según sus características de ignición del peor caso, de modo que el equipo pueda diseñarse con protección contra ignición apropiada para la sustancia más exigente que pueda encontrar:
| Grupo de Gas | Sustancia representativa | Característica |
|---|---|---|
| IIA | Propano, metano, acetona, la mayoría de los vapores de petróleo | Menos fácil de encender —separación segura más amplia, energía mínima de ignición más alta |
| IIB | Etileno, gas ciudad, sulfuro de hidrógeno | Intermedio —separación segura más estrecha, energía de ignición más baja que IIA |
| IIC | Hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono | Más fácil de encender —separación segura muy estrecha, energía de ignición extremadamente baja |
El equipo marcado para el Grupo IIB puede usarse en atmósferas IIA y IIB pero no en IIC. El equipo marcado para el Grupo IIC es adecuado para todas las atmósferas de gas del Grupo II. La implicación práctica: una planta de GLP (Grupo IIA) puede usar equipos diseñados menos rigurosamente que una instalación de hidrógeno (Grupo IIC). Especificar equipo IIC en toda una planta de propano es técnicamente aceptable pero comercialmente sobredimensionado. Especificar equipo IIA en una planta de hidrógeno es peligroso y no conforme.
Para fluidos de proceso comunes: el gas natural y la mayoría de los productos petrolíferos son IIA. Las plantas de craqueo de etileno y químicas son comúnmente IIB. El servicio de hidrógeno, cloro-álcali, y plantas de ácido fluorhídrico son IIC. Cuando exista duda sobre el grupo de gas de una sustancia, la base de datos IEC 60079-20 y NFPA 497 clasifican varios cientos de sustancias.
Clases de Temperatura — Límites de Temperatura Superficial
Una atmósfera inflamable puede encenderse no solo por una chispa eléctrica sino por una superficie caliente. Las clases de temperatura ATEX definen la temperatura superficial máxima permisible del equipo, que debe estar por debajo de la temperatura de autoignición (TAI) de la sustancia inflamable en la atmósfera:
| Clase de Temperatura | Temperatura superficial máx |
|---|---|
| T1 | 450°C |
| T2 | 300°C |
| T3 | 200°C |
| T4 | 135°C |
| T5 | 100°C |
| T6 | 85°C |
La temperatura superficial máxima del equipo bajo todas las condiciones de operación —incluyendo condiciones de fallo para equipos de Categoría 1 y 2— no debe superar el límite de la clase de temperatura. La clase de temperatura debe compararse con la TAI de la sustancia. Temperaturas de autoignición comunes: metano 580°C (T1 adecuado), gasolina 280°C (T3 requerido), éter dietílico 160°C (T4 requerido), disulfuro de carbono 90°C (T6 requerido).
La relevancia para los ingenieros mecánicos: la fricción, la sobrecarga de rodamientos, y la aplicación de frenos pueden generar temperaturas superficiales significativas en equipos rotativos. Un rodamiento de bomba que funciona por encima de su carga nominal, un freno aplicado a un eje rotativo, o un acoplamiento agarrotado pueden alcanzar temperaturas muy superiores a la temperatura superficial de funcionamiento normal. La certificación ATEX del equipo debe tener en cuenta estas temperaturas en condiciones de fallo, no solo las temperaturas de funcionamiento normal.
Cómo Leer un Marcado ATEX
Cada equipo certificado ATEX lleva un marcado que codifica toda la información relevante. Un marcado típico para una bomba podría ser:
⟨Ex⟩ II 2 G Ex d IIB T4 Gb
Decodificado:
- ⟨Ex⟩ —certificado ATEX (el símbolo hexagonal)
- II —Grupo de Equipo II (industrias de superficie, no minas)
- 2 —Categoría 2 (adecuado para Zona 1 y Zona 2)
- G —Atmósfera de gas/vapor/niebla (no polvo)
- Ex d —Tipo de protección: envolvente antideflagrante (d = druckfest, alemán para resistente a la presión). Otros tipos comunes: Ex e (seguridad aumentada), Ex ia (seguridad intrínseca), Ex nA (sin chispas), Ex p (presurizado)
- IIB —Grupo de gas: adecuado para atmósferas IIA y IIB pero no IIC
- T4 —Clase de temperatura: temperatura superficial máxima 135°C
- Gb —Nivel de protección del equipo: Gb = protección alta para gas (Zona 1)
Para equipos mecánicos, el tipo de protección suele ser Ex h (anteriormente Ex c) —seguridad constructiva— que cubre la protección mediante características de diseño en lugar de envolvente o seguridad intrínseca. Las bombas y compresores mecánicos se certifican comúnmente bajo Ex h, lo que significa que la protección se logra mediante características como temperaturas superficiales restringidas, holguras de rodamiento controladas, materiales antichispa para rodetes, y sellos mecánicos diseñados para evitar que el fluido bombeado alcance una fuente de ignición potencial.
Consideraciones Específicas para Equipos Mecánicos
Bombas y Compresores
Para bombas que manejan fluidos inflamables en áreas peligrosas, los principales riesgos mecánicos de ignición son: sobrecalentamiento de rodamientos por sobrecarga o fallo de lubricación, contacto del rodete con la carcasa (produciendo chispas de fricción), y fallo del sello mecánico que permite que el fluido inflamable escape y entre en contacto con una superficie caliente. La certificación ATEX de bombas aborda los tres mediante la especificación de la temperatura máxima de rodamientos, requisitos de holgura de funcionamiento, y selección de materiales de cara de sello. Para bombas que manejan fluidos inflamables —independientemente de la clasificación de zona ATEX— a menudo se especifica un sello mecánico con sistema de fluido barrera (sello doble, API Plan 52 o 53) para evitar que el fluido de proceso alcance la atmósfera incluso ante un fallo del sello.
Ventiladores y Equipos de Ventilación
Los ventiladores que manejan mezclas vapor-aire inflamables (ventiladores de tejado en almacenes de disolventes, ventiladores de extracción de cabinas de pintura) deben estar certificados ATEX. Se requiere una construcción de ventilador antichispa —rodetes de aluminio con anillo de latón o bronce en la entrada, o rodetes de PRFV— para evitar la generación de chispas por contacto rodete-carcasa. Los motores deben estar correctamente clasificados para la zona en la que se instalan (motor fuera de la zona peligrosa con penetración de eje es la disposición más simple; motor en la zona requiere motor clasificado ATEX).
Cajas de Cambios y Acoplamientos
Las cajas de cambios en áreas peligrosas deben evaluarse para la temperatura superficial máxima bajo todas las condiciones de carga, incluido el bloqueo. Las protecciones de acoplamiento deben ser de material antichispa. Los acoplamientos flexibles no deben generar electricidad estática —se requieren materiales disipativos o disposiciones de puesta a tierra. El ingeniero mecánico que especifica un tren de transmisión en un área de Zona 1 o Zona 2 debe asegurarse de que cada elemento lleve un marcado ATEX apropiado, no solo el motor y el equipo accionado.
Válvulas y Actuadores
Las válvulas operadas manualmente sin fuente de energía mecánica generan un riesgo de ignición muy bajo y generalmente están exentas de los requisitos de equipo ATEX (aunque sus sellos y empaquetaduras deben considerarse en la clasificación de zona a su alrededor). Las válvulas accionadas —neumáticas, hidráulicas, o eléctricas— requieren la consideración del estado ATEX del actuador en la zona donde se instala.
El Documento de Protección contra Explosiones
DSEAR exige que el titular de la obligación prepare y mantenga un Documento de Protección contra Explosiones (DPE) para cada lugar de trabajo donde puedan ocurrir atmósferas explosivas. El DPE debe contener: la clasificación de área peligrosa (planos de zona), las medidas tomadas para prevenir y proteger contra explosiones, el equipo instalado en cada zona y su certificación ATEX, y las disposiciones para mantenimiento, inspección, y competencia del personal.
El DPE es un documento vivo —debe actualizarse cuando cambia el proceso, cuando se reemplaza el equipo, o cuando se revisan los límites de zona. En una inspección de cumplimiento o tras un incidente, el DPE es el documento principal que el regulador pedirá ver. Un DPE ausente o inadecuado es un fallo de cumplimiento significativo, independientemente de si el equipo instalado está correctamente especificado.
Errores Comunes en la Especificación de Equipos ATEX
- Instalar equipo solo para Zona 2 (Categoría 3G) en Zona 1: una bomba de Categoría 3G solo está certificada para Zona 2. Instalarla en Zona 1 no es conforme independientemente de la calidad general del equipo. Verifique el plano de zona antes de especificar el equipo.
- Especificar el grupo de gas incorrecto: el equipo certificado solo para IIA no es conforme en una planta de etileno (IIB) o hidrógeno (IIC). La sustancia manejada, no su categoría general, determina el requisito de grupo de gas.
- Ignorar la clase de temperatura frente a la TAI del fluido: una bomba T3 (200°C máx. superficie) en una atmósfera de éter dietílico (TAI 160°C) es una fuente de ignición potencial. Verifique la clase de temperatura frente a la TAI real de la sustancia en su concentración máxima esperada.
- Asumir conformidad ATEX en piezas de repuesto: sustituir un rodete de bomba certificado ATEX por un repuesto no certificado anula la certificación ATEX del conjunto. Las piezas de repuesto para equipos ATEX deben obtenerse del fabricante original o equivalentes certificados.
- Sin plano de zona: el equipo ATEX no puede especificarse correctamente sin un plano de clasificación de zona. Si no existe ninguno, el DPE está incompleto y ninguna especificación de equipo puede ser correcta.
Resumen
ATEX es un marco estructurado —zona, categoría, grupo de gas, clase de temperatura— que vincula el peligro en la atmósfera con el nivel de protección incorporado en el equipo. Para un ingeniero mecánico, las decisiones clave son: comprender la clasificación de zona a partir del plano del área, especificar equipo de la categoría correcta para esa zona, verificar el grupo de gas frente a la sustancia manejada, comprobar la clase de temperatura frente a la temperatura de autoignición, y asegurarse de que cada componente de un tren de transmisión mecánico o sistema de bombeo lleve la certificación ATEX apropiada —no solo el motor.
El cumplimiento de ATEX comienza con el Documento de Protección contra Explosiones y se mantiene manteniéndolo actualizado cuando algo cambia en la planta. El DPE no es un ejercicio puntual —es un registro vivo de la base sobre la cual se ha seleccionado y se opera cada equipo en un área peligrosa.
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