Mantenimiento preventivo de equipos eléctricos en áreas clasificadas

Una falla eléctrica en un área clasificada no es solo un problema de disponibilidad. Puede ser un evento de ignición. Un sello de conducto corroído, una envolvente a prueba de explosión agrietada, un terminal flojo en un lazo intrínsecamente seguro; cualquiera de ellos puede acercar un paso más una atmósfera inflamable y una fuente de ignición. Cuando esa brecha se cierra, el costo financiero y humano es tan grave que la mayoría de las empresas operadoras tratan el mantenimiento eléctrico en áreas clasificadas como un trabajo crítico para la seguridad, no como una línea de costos rutinaria.

Pero los intervalos de inspección se descuidan. La documentación envejece. Los técnicos capacitados en un concepto de protección son enviados a trabajar en otro sin la debida re-familiarización. Este artículo establece un enfoque estructurado y alineado con las normas para el mantenimiento preventivo (PM) de equipos eléctricos en áreas clasificadas. Cubre la base regulatoria, las tareas específicas según el concepto de protección, la disciplina de inspección práctica y las decisiones que enfrentan los jefes de mantenimiento y los equipos de compras en la práctica.

Normas y base regulatoria

La principal norma internacional que rige la inspección y el mantenimiento de instalaciones eléctricas en atmósferas explosivas es la IEC 60079-17, Atmósferas explosivas – Parte 17: Inspección y mantenimiento de instalaciones eléctricas. Define los grados de inspección, el contenido mínimo de los registros de inspección y los requisitos de competencia para el personal que realiza el trabajo. Las normas complementarias cubren el diseño y la instalación: la IEC 60079-14 cubre la instalación inicial, y la serie más amplia IEC 60079 aborda cada concepto de protección en detalle.

En las jurisdicciones de América del Norte, el NEC (NFPA 70) y las normas NFPA asociadas clasifican las ubicaciones por División o Zona y especifican la idoneidad del equipo. Donde coexisten los sistemas IEC Zone y NEC Division en una instalación (común en proyectos orientados a la exportación), el programa de mantenimiento debe conciliar ambos esquemas de clasificación. El equipo certificado bajo un sistema no debe ser intercambiado por equipo certificado solo bajo el otro.

La IEC 60079-17 establece tres grados de inspección:

  • Inspección visual — comprobaciones que son evidentes sin el uso de herramientas, como daños físicos obvios, pernos faltantes o legibilidad de etiquetas.
  • Inspección cercana — incluye comprobaciones visuales más aquellas que requieren acceso, como abrir una envolvente para verificar el apriete de los terminales, pero sin pruebas en tensión.
  • Inspección detallada — abarca la inspección cercana más pruebas y mediciones, como pruebas de resistencia de aislamiento o verificación de parámetros de seguridad intrínseca.

El intervalo de inspección adecuado para una instalación específica depende del tipo de equipo, el concepto de protección, la severidad ambiental, el historial operativo de la instalación y la evaluación de riesgos. La IEC 60079-17 exige que los intervalos se justifiquen y documenten, no que se ajusten a una duración máxima fija. Revise y ajuste los intervalos en función de los hallazgos. Si las inspecciones repetidas revelan deterioro, acorte el intervalo. No se limite a anotarlo y continuar.

Tareas de mantenimiento específicas según el concepto de protección

Diferentes conceptos de protección fallan de maneras fundamentalmente distintas. Un programa de PM que aplique una lista de verificación genérica a todos los equipos Ex pasará por alto los elementos críticos de cada concepto.

Envolventes a prueba de explosión (Ex d)

Una envolvente a prueba de explosión depende totalmente de sus vías de llama: los intersticios mecanizados con precisión en las juntas, entradas de cables y penetraciones de ejes. La corrosión, el daño mecánico o los selladores no aprobados en estas superficies pueden ampliar las tolerancias de los intersticios más allá de los límites certificados. Eso permite que una llama se propague hacia afuera e ignore la atmósfera circundante.

Tareas clave de PM:

  • Inspeccionar todas las superficies de las vías de llama en busca de corrosión, picaduras, rayaduras o contaminación. Cualquier daño que altere la superficie mecanizada debe evaluarse frente a los planos de certificación originales antes de que la envolvente vuelva a ponerse en servicio.
  • Verificar que todos los pernos estén presentes, sean del grado correcto y estén apretados. Los sujetadores faltantes o sustituidos son un hallazgo común y comprometen directamente la capacidad de la envolvente para contener una explosión interna.
  • Comprobar que los prensaestopas sean del tipo certificado, estén correctamente instalados y que las entradas no utilizadas estén obturadas con tapones certificados.
  • Después de cualquier apertura para mantenimiento, confirmar que no se hayan dejado herramientas, trapos u objetos extraños en el interior antes de volver a cerrar. Volver a verificar el par de apriete de los pernos al cerrar.
  • No aplicar compuestos para roscas o selladores no aprobados a las vías de llama. Solo se pueden utilizar materiales explícitamente permitidos por la documentación de certificación.

Circuitos intrínsecamente seguros (Ex i)

La seguridad intrínseca funciona limitando la energía eléctrica en un circuito por debajo del umbral de ignición de la atmósfera circundante. Esa protección se destruye si se modifica el circuito, si las barreras o aparatos asociados se reemplazan por equivalentes no certificados, o si los parámetros del cable (capacitancia, inductancia, resistencia) exceden los parámetros de entidad certificados.

Tareas clave de PM:

  • Verificar que las barreras Zener o los aisladores galvánicos cuenten con la certificación vigente y que sus parámetros de entidad sigan siendo compatibles con el dispositivo de campo y el cable de interconexión. La compatibilidad de los parámetros de entidad debe documentarse y volver a verificarse cada vez que se reemplace cualquier componente.
  • Inspeccionar el tendido de cables para confirmar que los conductores intrínsecamente seguros permanezcan segregados del cableado no intrínsecamente seguro. Los requisitos de segregación se definen en la IEC 60079-14 y deben mantenerse durante toda la vida de la instalación.
  • Comprobar que los terminales y conductos codificados en azul (la identificación convencional para circuitos IS) no hayan sido alterados o mezclados con otros circuitos durante actividades de mantenimiento no relacionadas.
  • Probar la continuidad de tierra de las conexiones de tierra de las barreras. Una trayectoria de tierra de alta resistencia o abierta en una barrera Zener hace que el concepto de protección sea ineficaz.

Seguridad aumentada (Ex e)

El equipo Ex e se basa en la ausencia de chispas y arcos durante el funcionamiento normal, combinada con tolerancias de construcción más estrictas que reducen el riesgo de ignición por sobrecalentamiento o contacto accidental. Los modos de falla críticos son terminales flojos (que crean calentamiento por resistencia), ingreso de humedad o contaminación, y degradación del grado IP de la envolvente.

Tareas clave de PM:

  • Comprobar el apriete de los terminales en cada inspección cercana o detallada. Los terminales que se han aflojado bajo ciclos térmicos representan una fuente de calor directa dentro de la envolvente.
  • Inspeccionar las juntas y sellos en busca de deformación por compresión, agrietamiento o ataque químico. Una junta degradada que permite el ingreso de humedad en una caja de terminales Ex e puede crear trayectorias de seguimiento que conduzcan a arcos eléctricos, la misma condición que el concepto de protección está diseñado para prevenir.
  • Verificar que las entradas de cables mantengan el grado IP de la envolvente. Los prensaestopas de tamaño incorrecto o la falta de contratuercas son hallazgos comunes.

Equipos purgados y presurizados (Ex p)

Los sistemas de purga y presurización excluyen la atmósfera inflamable de la envolvente manteniendo una presión interna positiva con un gas protector. La protección falla si se puentea la secuencia de purga, si se anula el enclavamiento de presión o si el gas de suministro está contaminado.

Tareas clave de PM:

  • Probar el funcionamiento del enclavamiento de purga antes de energizar y la parada por baja presión en cada intervalo de inspección detallada.
  • Inspeccionar el suministro de gas protector para verificar el punto de rocío, la contaminación y un margen de presión adecuado por encima de la presión de funcionamiento mínima certificada.
  • Comprobar que todas las vías de venteo y drenaje no estén bloqueadas. Un venteo bloqueado puede causar acumulación de presión; un drenaje bloqueado puede permitir la acumulación de líquido dentro de la envolvente.

Registros de inspección y competencia

La IEC 60079-17 es explícita en que los registros de inspección deben conservarse y deben ser suficientes para demostrar el historial de la instalación. Como mínimo, los registros deben capturar el grado de inspección realizado, la fecha, la identidad del inspector, los hallazgos y las acciones correctivas tomadas. Las deficiencias encontradas pero no corregidas inmediatamente deben seguirse hasta su cierre con un cronograma definido basado en el riesgo.

El personal que realiza las inspecciones debe ser competente en los conceptos de protección pertinentes. La norma distingue entre el nivel de conocimiento requerido para la inspección visual frente a la inspección detallada.

Escenario ilustrativo

Lo siguiente es ilustrativo y no representa un incidente documentado específico.

Considere una plataforma de producción donde una inspección detallada de una caja de conexiones a prueba de explosión en una área Zone 1 revela que dos de los ocho pernos de la tapa han sido reemplazados por sujetadores de acero al carbono de grado incorrecto, probablemente durante una parada de planta previa donde los sujetadores de acero inoxidable correctos no estaban disponibles en almacén. El intersticio de la junta de llama está dentro de la tolerancia, pero los pernos sustituidos ya han comenzado a corroerse, y su menor resistencia a la tracción significa que la tapa no puede alcanzar la fuerza de sujeción requerida ante un evento de explosión interna.

La respuesta correcta es poner el circuito fuera de servicio, reemplazar todos los sujetadores con el tipo y grado certificados, volver a inspeccionar la junta de llama y actualizar el registro del equipo. La respuesta incorrecta —que ocurre en la práctica— es anotar el hallazgo, diferir la reparación y continuar operando. Un hallazgo diferido en un elemento crítico para la seguridad debe contar con una aprobación de aceptación de riesgo definida, no una simple entrada en el registro de mantenimiento pendiente.

Lista de verificación práctica de mantenimiento

Utilice lo siguiente como marco mínimo, adaptado a la documentación de certificación específica del sitio:

Antes de cualquier inspección o mantenimiento en equipos Ex:

  • [ ] Confirmar la clasificación del área y el concepto de protección del equipo a partir del plano de clasificación de áreas y el listado de equipos.
  • [ ] Obtener un permiso de trabajo. Para cualquier trabajo que requiera abrir equipos energizados, aplicar LOTO completo, verificar el estado de energía cero y confirmar condiciones libres de gas con equipos de detección de gas calibrados.
  • [ ] Reunir la documentación de certificación pertinente (certificado Ex, plano de instalación, parámetros de entidad para circuitos IS).

Durante la inspección:

  • [ ] Verificar que el marcado del equipo coincida con la certificación instalada (marcado Ex, T-class, grupo de gas).
  • [ ] Comprobar la integridad física: daños en la envolvente, corrosión, falta de sujetadores, condición de las entradas de cables.
  • [ ] Confirmar el mantenimiento del grado IP: condición de juntas, tapones en entradas no utilizadas, contratuercas de prensaestopas.
  • [ ] Para Ex d: inspeccionar las juntas de llama en busca de daños o contaminación; verificar que todos los sujetadores sean del grado correcto y estén completamente roscados.
  • [ ] Para Ex i: verificar la compatibilidad de los parámetros de entidad; confirmar que la segregación IS esté intacta; probar la continuidad de la tierra de las barreras.
  • [ ] Para Ex e: comprobar el apriete de los terminales; inspeccionar si hay ingreso de humedad.
  • [ ] Para Ex p: realizar pruebas funcionales de los enclavamientos de presión; verificar la calidad del gas de purga.

Documentación:

  • [ ] Registrar todos los hallazgos contra el número de tag del equipo.
  • [ ] Clasificar las deficiencias por severidad y asignar plazos para acciones correctivas.
  • [ ] Actualizar el historial de inspección en el sistema de gestión de mantenimiento.
  • [ ] Revisar si los hallazgos justifican acortar el próximo intervalo de inspección.

Conclusión

El mantenimiento preventivo de equipos eléctricos en áreas clasificadas es una disciplina estructurada. Se fundamenta en la norma IEC 60079-17 y los estándares específicos de conceptos de protección de la serie IEC 60079. Las obligaciones principales son directas: inspeccionar en intervalos definidos, utilizar personal competente, mantener registros completos y cerrar las deficiencias dentro de un plazo justificado por el riesgo.

Las fallas prácticas que conducen a incidentes son igualmente directas: reparaciones diferidas, componentes sustituidos, modificaciones no documentadas y programas de inspección que tratan a todos los equipos Ex como intercambiables. Los líderes de mantenimiento deben auditar sus programas actuales frente a los tres grados de inspección definidos en IEC 60079-17 y confirmar que sus técnicos posean una competencia verificable en los conceptos de protección que están inspeccionando. Los equipos de compras deben establecer listas de repuestos aprobados para sujetadores, prensaestopas, tapones y barreras con certificación Ex antes de que se abran las ventanas de mantenimiento, no durante las mismas.

El siguiente paso concreto es una evaluación de brechas: revise los últimos tres registros de inspección para una muestra de equipos Ex en cada concepto de protección presente en el sitio, y verifique si el grado de inspección realizado coincide con lo que exige el perfil de riesgo del equipo.