Consideraciones de seguridad eléctrica para calentadores de cartucho que funcionan a -196 grados en entornos industriales
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La seguridad eléctrica en entornos criogénicos incluye consideraciones de riesgo que no están presentes en la mayoría de los entornos industriales. Los calentadores de cartucho que funcionan a -196 grados tienen problemas de seguridad eléctrica específicos que necesitan características de diseño, métodos de instalación y procedimientos operativos especiales. Una comprensión profunda de estas preocupaciones de seguridad garantiza que se utilicen las especificaciones correctas y que el equipo sea seguro de usar durante toda su vida útil.
Las dificultades de integridad del aislamiento aumentan significativamente a temperaturas criogénicas de maneras que las pruebas eléctricas convencionales no anticipan. Cuando se enfrían a -196 grados, los materiales aislantes eléctricos estándar muestran enormes cambios en sus características dieléctricas. Algunos materiales se vuelven muy quebradizos y se rompen, lo que hace posible que la electricidad se filtre a través de ellos. Algunas personas pueden notar variaciones en la conductividad que hacen que la resistencia aislante baje mucho. Los calentadores criogénicos tienen sistemas de aislamiento que han sido diseñados y probados específicamente para funcionar bien con electricidad a estas temperaturas tan bajas.
Debido a los cambios en la conductividad del medio ambiente, los requisitos de conexión a tierra se vuelven muy importantes en el servicio criogénico. Cuando el aire está seco, no hay caminos conductores a tierra alrededor de las terminaciones. Cuando el aire está húmedo, se pueden formar estos canales. La protección contra fallas a tierra y la conexión equipotencial son dos partes importantes de un buen diseño de conexión a tierra que evitan que las personas queden expuestas a voltajes peligrosos. El diseño de un sistema de puesta a tierra debe permitir ciclos de temperatura sin que las conexiones se aflojen o los materiales se rompan.
En condiciones criogénicas, la humedad y el hielo presentan riesgos eléctricos diferentes a los de otras situaciones. La condensación que se forma alrededor de las conexiones eléctricas se congela rápidamente, lo que puede provocar que los sistemas de aislamiento se estiren e incluso se rompan. Se puede acumular hielo entre los terminales o entre los terminales y las superficies conectadas a tierra, lo que puede provocar cortocircuitos o descargas eléctricas. Los sistemas de sellado que mantienen la humedad fuera son elementos-críticos para la seguridad que deben probarse con mucho cuidado.
En condiciones criogénicas, los riesgos de arco eléctrico son muy diferentes porque las propiedades de los materiales se alteran. Cuando la temperatura baja, la forma en que se comportan los arcos cambia, lo que podría conducir a patrones de peligro diferentes a los que predice el análisis típico de arco eléctrico. Las instalaciones criogénicas a veces tienen atmósferas con más oxígeno, lo que aumenta la probabilidad de incendios y explosiones. Las especificaciones del calentador deben tener en cuenta estos elementos ambientales mediante el uso de diseños resistentes al arco-y el establecimiento de las clasificaciones de corriente de falla adecuadas para cada situación de instalación.
Para proteger a los trabajadores, las normas de seguridad deben ir más allá de los procesos habituales de trabajo eléctrico. Al realizar reparaciones eléctricas en equipos criogénicos, debe tener en cuenta los riesgos de descarga eléctrica y quemaduras criogénicas. Los procedimientos de bloqueo-etiquetado deben tener en cuenta la energía térmica almacenada en sistemas fríos que pueden congelar las cosas rápidamente cuando entran en contacto con ellos. Las necesidades de equipo de protección personal van más allá del típico equipo de seguridad eléctrica. Por ejemplo, las manos, los ojos y las superficies corporales necesitan protección criogénica.
Para cada uso específico, el cumplimiento del código requiere una interpretación especial. Las normas eléctricas dan consejos genéricos que están destinados principalmente a situaciones normales. Sin embargo, las aplicaciones criogénicas necesitan una interpretación específica para condiciones muy duras. Es posible que las autoridades de inspección no sepan mucho sobre los equipos eléctricos criogénicos, por lo que es necesario enseñar a los pacientes y tener toda la documentación lista. La documentación técnica detallada que muestra el cumplimiento del código ayuda con el proceso de aprobación y garantiza que se cumplan los criterios de seguridad reales.
La planificación para emergencias debe incluir pasos específicos a seguir en caso de problemas relacionados con el calentador-en entornos criogénicos. La respuesta al fuego en entornos criogénicos requiere protocolos especializados que consideren el desplazamiento de oxígeno y el comportamiento del material a bajas temperaturas. La formación de hielo en las desconexiones o en los equipos que se encuentran en lugares estrechos puede dificultar el aislamiento eléctrico. Planificar con anticipación cómo responder a los incidentes los hace más seguros cuando ocurren.
La integración del sistema de seguridad previene problemas con el calentador mediante el uso de muchos niveles de seguridad. Los dispositivos limitadores de temperatura, los interruptores de falla a tierra y los sistemas de apagado de emergencia funcionan con el calentador principal para mantenerlo funcionando. Para que los sistemas instrumentados de seguridad mantengan ciertos niveles de integridad de seguridad, es posible que necesiten ciertos escenarios de falla de calefacción y capacidades de diagnóstico.
