Las áreas peligrosas marinas presentan un desafío que la mayoría de las guías de selección de equipos pasan por alto: los ventiladores de ventilación deben cumplir tanto con las normas de protección contra explosiones como con los requisitos de la sociedad de clasificación en entornos salinos y en movimiento continuo. Los ventiladores marinos a prueba de explosiones no son simplemente ventiladores industriales con una clasificación Ex adjunta. Representan una categoría distinta donde la integridad del recinto, la durabilidad del material y el alcance de la certificación deben evaluarse en conjunto. En treinta años apoyando proyectos marinos y offshore, he visto repetidamente que los equipos de los proyectos tratan la especificación del ventilador como una selección rutinaria de equipos para áreas peligrosas, solo para enfrentarse a brechas de cumplimiento durante la revisión de la sociedad de clasificación o fallos por corrosión en los primeros dieciocho meses de servicio.
Clasificación de zonas marinas y su impacto en la protección contra explosiones de los ventiladores
El punto de partida para cualquier especificación de ventilador marino no es el ventilador en sí, sino la clasificación de área peligrosa del espacio que sirve. Las instalaciones marinas siguen la IEC 60079-10-1 para zonas de gases y vapores, pero la disposición física de una embarcación introduce complicaciones que las clasificaciones terrestres no capturan. Un ventilador de ventilación en una sala de máquinas de un buque de perforación puede servir a un espacio clasificado como Zona 1 en condiciones normales de operación, pero con límites de Zona 2 que cambian dependiendo del estado del sistema de ventilación. Si el ventilador falla, la clasificación de la zona en sí puede cambiar.
Esta interdependencia significa que el método de protección contra explosiones del ventilador debe seguir siendo válido tanto en escenarios de ventilación normal como degradada. Las cajas a prueba de llamas Ex d son comunes para los motores de ventiladores en Zona 1 porque contienen cualquier explosión interna y previenen la transmisión de llamas al ambiente circundante. Los diseños de mayor seguridad Ex e pueden funcionar en aplicaciones de Zona 2 donde el riesgo de una atmósfera inflamable es menor y el ventilador funciona continuamente, manteniendo una presión positiva. En la práctica, la mayoría de los proyectos marinos en los que he trabajado por defecto utilizan Ex d para ventiladores de salas de motores y bombas, incluso donde la clasificación de Zona 2 podría permitir técnicamente Ex e, porque la consecuencia de una clasificación incorrecta es simplemente demasiado alta.
La clase de temperatura merece igual atención. Los vapores de combustibles marinos y de carga abarcan los grupos de gases IIA a IIB, con riesgos relacionados con el hidrógeno que avanzan hacia IIC en salas de baterías y ciertos espacios de carga. Un motor de ventilador asignado a la clase de temperatura T3, con una temperatura máxima de superficie de 200°C, puede ser adecuado para ambientes con vapores de diésel, pero insuficiente para espacios donde están presentes gases con menor temperatura de autoignición. Requerimos T4, clasificada a 135°C, o menor para la mayoría de las aplicaciones de ventilación marina como una práctica de ingeniería en lugar de un cumplimiento mínimo del código, específicamente porque la diferencia de costo es pequeña y el margen de seguridad es sustancial.
Requisitos de la sociedad de clasificación para la certificación de ventiladores marinos
Los certificados IECEx y ATEX establecen que un ventilador cumple con los requisitos de protección contra explosiones. No satisfacen, por sí solos, a una sociedad de clasificación. CCS, BV, DNV, ABS y Lloyd’s Register mantienen sus propios marcos de aprobación para equipos marinos instalados en embarcaciones que llevan su bandera o que están clasificados bajo sus reglas. Esto crea una capa de documentación que sorprende a muchos compradores marinos primerizos.
El proceso de aprobación generalmente requiere que el fabricante presente el certificado IECEx o ATEX del ventilador junto con dibujos mecánicos detallados, certificaciones de materiales para todos los componentes metálicos en contacto con el flujo de aire y evidencia de pruebas de vibración. La sociedad de clasificación revisa estos documentos según sus propias reglas publicadas, que a menudo añaden requisitos más allá del estándar de protección contra explosiones. Las reglas de DNV pueden especificar espesores mínimos de las cajas para equipos instalados en cubiertas expuestas que superan lo que exige únicamente el certificado ATEX. BV puede requerir pruebas adicionales de corrosión por niebla salina más allá de lo que implica la clasificación IP66.
Lo que los equipos de proyecto deben entender es que esta aprobación no es automática. Un ventilador que lleva certificación IECEx y ATEX aún puede ser rechazado por una sociedad de clasificación si la documentación de trazabilidad del material está incompleta, o si la disposición de entrada del cable no coincide con la práctica de instalación marina para ese tipo de embarcación específico. En un proyecto de plataforma offshore que apoyamos, toda la documentación del paquete de ventilación tuvo que ser reenviada porque la presentación original hacía referencia a IEC glándulas de cable mientras que la especificación de instalación requería bridas de latón niquelado de grado marino con certificados específicos de resistencia a la corrosión. La demora fue de tres semanas. La diferencia técnica era cero. La brecha en la documentación era todo.
Selección del material del recinto para servicio de ventiladores marinos en agua salada
La decisión sobre el material del recinto es donde la ingeniería se encuentra con la economía, y también donde veo la mayor brecha entre la lógica de adquisición y la realidad operativa. Los recintos de aleación de aluminio con recubrimiento en polvo dominan el mercado porque ofrecen una relación favorable resistencia-peso y menor costo. Para ventiladores en salas de máquinas en embarcaciones con ambientes internos controlados, el aluminio es una opción perfectamente válida siempre que el sistema de recubrimiento esté clasificado para la humedad y la exposición salina esperadas durante la vida útil del equipo.
El problema surge en cubiertas abiertas, en plataformas FPSO y en cualquier ubicación donde el recinto del ventilador esté expuesto a rociado salino directo. Aquí, la ventaja de costo del aluminio se reduce rápidamente una vez que se tiene en cuenta la carga de mantenimiento. Los recintos de acero inoxidable 316 cuestan más inicialmente, pero eliminan por completo el modo de fallo por degradación del recubrimiento. En un proyecto que suministramos para embarcaciones de instalación de energía eólica en el Mar del Norte, la especificación requería recintos de ventilador de acero inoxidable desde el principio. El equipo de proyecto había aprendido de una embarcación anterior donde las carcasa de aluminio necesitaban volver a recubrirse después de tres años. La reaplicación del recubrimiento requería retirar los ventiladores y enviarlos a tierra, lo cual costaba mucho más que la actualización inicial del material.
| Material | Resistencia a la corrosión | Peso | Costo relativo | Mejor Aplicación |
|---|---|---|---|---|
| Aleación de aluminio, recubierta en polvo | Moderado; dependiente del recubrimiento | Bajo | Referencia base | Salas de máquinas, espacios internos |
| Acero inoxidable 316 | Excelente; inherente | Alta | 2.0 a 2.5× aluminio | Cubiertas abiertas, partes superiores de FPSO, zonas de salpicaduras |
| GRP (poliéster reforzado con fibra de vidrio) | Excelente; resistente a productos químicos | Bajo | 1.5 a 2.0× aluminio | Atmósferas altamente corrosivas, aplicaciones sensibles al peso |
Los recintos de GRP ocupan un punto medio útil para aplicaciones específicas. Resisten chemical el ataque mejor que cualquiera de las opciones metálicas y pesan menos que el acero inoxidable. La compensación es la resistencia al impacto mecánico. Un recinto de ventilador de GRP en un área de helipuerto, donde objetos caídos representan un riesgo creíble, requiere protección adicional o un cambio a acero inoxidable. No existe un material universalmente mejor, solo el mejor material para la ubicación específica de la instalación y las restricciones de acceso para el mantenimiento.
Si su programa implica ventiladores para múltiples ubicaciones de embarcaciones con diferentes niveles de exposición, vale la pena confirmar la especificación del material para cada posición de montaje individual antes de consolidar el pedido. Contáctenos en gm*@***om.com con su disposición de cubierta y podemos evaluar qué ubicaciones de ventiladores justifican la actualización del material.
Parámetros de rendimiento del aire en el diseño de ventilación en áreas peligrosas
Una frustración común en proyectos de ventilación marina es descubrir que la curva de rendimiento de aire de un ventilador a prueba de explosiones difiere de su equivalente no Ex, a veces de manera significativa. La carcasa a prueba de llamas añade volumen interno y restricciones de flujo que reducen la eficiencia aerodinámica del ventilador. Un ventilador seleccionado en base a los requisitos de flujo de aire y presión estática calculados a partir del diseño del sistema de ventilación puede quedar corto una vez que se tenga en cuenta la construcción a prueba de explosiones.
La secuencia correcta es finalizar primero el diseño del sistema de ventilación, determinar el flujo de aire requerido a la presión estática de operación y luego consultar las curvas de rendimiento del fabricante del ventilador para la construcción Ex específica. No seleccione un ventilador basado en el diámetro del impulsor y la potencia del motor de un catálogo no Ex y asuma que la versión Ex tendrá un rendimiento idéntico. No será así. Es posible que sea necesario aumentar la capacidad del motor en una dimensión de marco para entregar el mismo rendimiento de aire a través de la carcasa a prueba de explosiones, y esto a su vez afecta el cálculo de la clase de temperatura porque un motor más grande que funciona con una carga dada puede producir una temperatura superficial más alta en ciertas condiciones de falla.
La eficiencia del motor también interactúa con la clase de temperatura de maneras que no son evidentes en los datos del catálogo. Un motor de alta eficiencia que funciona dentro de su carga nominal produce menos calor residual y puede cumplir más fácilmente con un requisito de clase de temperatura T4 o T5 en una temperatura ambiente dada. Para instalaciones marinas en el Golfo o en el Sudeste Asiático, donde las temperaturas ambiente superan regularmente los 40°C, el motor del ventilador debe especificarse para una temperatura ambiente más alta, típicamente 55°C o 60°C, y la clase de temperatura debe verificarse en ese ambiente elevado. No todos los fabricantes publican datos de clase de temperatura en ambientes elevados. Proporcionamos esto como estándar en nuestros paquetes de ventiladores marinos porque sabemos que las sociedades de clasificación lo solicitarán.
Documentación y planificación de la cadena de suministro para la adquisición de ventiladores marinos
Solicitar ventiladores marinos a prueba de explosiones no es un ejercicio de catálogo. Cada pedido requiere un paquete de documentación que normalmente incluye el certificado IECEx o ATEX, la carta de aprobación de la sociedad de clasificación o certificado de aprobación de tipo, certificados de materiales para el recinto y el impulsor, informes de pruebas IP, informes de pruebas de vibración y el procedimiento de prueba de aceptación en fábrica. Para proyectos regidos por SOLAS o regulaciones específicas del estado de bandera, puede aplicar documentación adicional de seguridad contra incendios.
Las implicaciones en el tiempo de entrega de esta carga de documentación son reales y a menudo subestimadas. Un ventilador industrial estándar puede enviarse en seis a ocho semanas. Un ventilador marino a prueba de explosiones con toda la documentación de la sociedad de clasificación generalmente requiere de doce a dieciséis semanas, y ese plazo se extiende si la sociedad de clasificación del buque no ha aprobado previamente ese modelo específico de ventilador. Las aprobaciones por primera vez añaden de cuatro a seis semanas al cronograma porque la sociedad revisa el diseño desde cero en lugar de hacer referencia a una aprobación de tipo existente.
Recomendamos que los contratistas EPC y los equipos de compras del astillero realicen los pedidos de ventiladores al mismo tiempo que los paquetes de equipos principales, como tableros de distribución y conjuntos de bombas, no como un añadido posterior. El tiempo de entrega de la documentación para los ventiladores puede superar al de equipos más grandes porque la revisión de la sociedad de clasificación suele ser más detallada para maquinaria rotativa en áreas peligrosas. Enviar documentación incompleta a la sociedad solo para cumplir con una fecha límite temprana crea una falsa sensación de progreso. La revisión se detendrá hasta que falten los documentos, y el cronograma general terminará siendo más largo que si la presentación hubiera esperado a un paquete completo. Envíe su número de pieza, cantidad y fecha de entrega objetivo a gm*@***om.com o llame al +86 21 39977076, y confirmaremos el plazo de documentación en función de nuestro calendario de producción actual.
Preguntas frecuentes sobre las especificaciones de ventiladores marinos a prueba de explosiones
¿Un certificado IECEx satisface automáticamente los requisitos de la sociedad de clasificación?
No. Un certificado IECEx demuestra que el ventilador cumple con las normas IEC 60079 relevantes para la protección contra explosiones. Las sociedades de clasificación aceptan IECEx como base técnica para su revisión, pero verifican de manera independiente que el equipo también cumple con sus propias reglas para instalaciones marinas. Estas reglas abarcan robustez mecánica, resistencia a la corrosión, tolerancia a vibraciones y, a veces, rendimiento frente al fuego, ninguno de los cuales se evalúa bajo IECEx. Un ventilador con solo un certificado IECEx y sin aprobación de tipo marina probablemente será señalado durante la revisión de clasificación de la embarcación.
¿Puede el mismo modelo de ventilador servir tanto para salas de máquinas como para cubiertas?
Depende del material del recinto y de la clasificación IP. Un ventilador clasificado IP66 en un recinto de acero inoxidable puede servir en ambas ubicaciones. Un ventilador de aluminio clasificado IP66 puede servir en aplicaciones en sala de máquinas, pero tendrá una vida útil más corta en cubiertas abiertas. También importa el rango de temperatura ambiente certificado del ventilador. Un modelo clasificado para 40°C de temperatura ambiente puede ser adecuado para un área de control de sala de máquinas con aire acondicionado, pero inadecuado para una instalación en cubierta en una región del Golfo donde las temperaturas ambiente alcanzan los 50°C o más durante el funcionamiento diurno.
¿Cuál es la diferencia práctica entre Ex d y Ex e para motores de ventiladores?
La construcción a prueba de llamas Ex d contiene cualquier explosión interna y previene la propagación de llamas a través de caminos de llama mecanizados. Esto lo hace adecuado para Zona 1 y Zona 2. El recinto es más pesado y el acceso al motor para mantenimiento es más complejo porque las brechas del camino de llama deben preservarse durante el reensamblaje. La construcción de seguridad aumentada Ex e previene arcos, chispas y superficies calientes durante el funcionamiento normal mediante aislamiento mejorado, distancias de cresta y separación especificadas, y conexiones terminales calificadas. Es más liviano y fácil de mantener, pero generalmente está restringido a Zona 2 a menos que se combine con medidas de protección adicionales. Para ventiladores en salas de máquinas y salas de bombas donde tanto Zona 1 como Zona 2 pueden aplicar dependiendo de la condición de operación de la embarcación, Ex d sigue siendo la opción más segura por defecto.
¿Cuánto tiempo suelen durar los ventiladores marinos a prueba de explosiones en servicio?
Con una selección correcta de materiales, un ventilador marino a prueba de explosiones bien mantenido debería operar de manera confiable durante quince a veinte años antes de una revisión mayor. Los rodamientos determinan el intervalo de mantenimiento, no el recinto. Hemos visto ventiladores de acero inoxidable funcionando durante más de veinte años en condiciones del Mar del Norte con reemplazos de rodamientos cada cinco a siete años. La modalidad de fallo más común es la corrosión en las entradas de cables y armarios terminales cuando se usan componentes de aluminio en ubicaciones expuestas. Especificar glands de cables de latón niquelado o de acero inoxidable elimina esta vulnerabilidad desde el principio. Si su equipo de mantenimiento reporta corrosión en las entradas de cables en menos de cinco años, la causa raíz casi siempre es la selección de materiales. Comparta sus fotos de instalación con nosotros en gm*@***om.com y podemos ayudar a identificar si una actualización de material resolvería el problema recurrente.
Si está interesado, consulte estos artículos relacionados:
Temperatura de color de la iluminación industrial: una guía completa
APPEA 2024
Carcasas resistentes a la intemperie para condiciones árticas: aspectos esenciales del diseño
Con más de una década de experiencia, es un Ingeniero Eléctrico a prueba de explosiones con experiencia en el diseño y fabricación de productos de seguridad y a prueba de explosiones. Posee una experiencia profunda en áreas clave que incluyen sistemas a prueba de explosiones, iluminación nuclear, seguridad marina, protección contra incendios y sistemas de control inteligente. En Warom Technology Incorporated Company, ocupa roles de liderazgo dual como Subgerente de Ingeniería para Negocios Internacionales y Jefe del Departamento Internacional de I+D, donde supervisa iniciativas de I+D y garantiza la entrega precisa de la documentación de diseño para proyectos internacionales. Comprometido con avanzar la seguridad industrial global, se enfoca en traducir tecnologías complejas en soluciones prácticas, ayudando a los clientes a implementar sistemas de control más seguros, más inteligentes y fiables en todo el mundo.
Qi Lingyi