Efecto de las descargas electrostáticas sobre los rodamientos en los compresores

El presente artículo pretende servir de recordatorio sobre la importancia de la conexión a tierra de los compresores de frío industrial, susceptibles de cargarse con electricidad estática durante su funcionamiento.

La electricidad estática, como es bien sabido, es un fenómeno que ocurre por acumulación de carga eléctrica de manera excesiva en un material conductor o aislante. Se denomina estática justamente porque no tiene hacia donde fluir y por lo tanto se acumula. Ocurre por diferentes causas, pero para los propósitos del artículo, nos centraremos en una de las más comunes: el rozamiento (también llamado efecto triboeléctrico). Dado que está ligado a la estructura atómica de la materia, la generación de electroestática puede ocurrir en cualquier material sin importar el estado físico en el que se encuentre: líquido, sólido o gas.

En los compresores de refrigeración existen diversos focos de generación de electricidad estática. Incluso en aquellos que no poseen variador de frecuencia para el motor. Por ejemplo, el flujo de gas a través de la aspiración que roza contra la superficie interna de la tubería.

Cuando las cargas acumuladas alcanzan una diferencia de potencial elevada, ocurre lo que se conoce como descarga electrostática. En el caso de los compresores de tornillo, el lugar donde ocurre dicha descarga suele ser en los rodamientos axiales del compresor. Es allí donde ocurre un contacto con más fuerza entre los rotores y la carcasa. Recordemos que el aceite de lubricación también aisla eléctricamente las piezas de contacto y dificulta el paso de la corriente.

Si las tuberías de la instalación también tienen una alta impedancia con respecto a tierra, la tensión generada siempre buscará un lugar para descargarse. Se rompe entonces la rigidez dieléctrica del lubricante en el rodamiento y se produce una descarga eléctrica (chispazo). Este “relámpago” es instantáneo, es decir, no es un flujo de corriente fija y continuada como pudiera ser una corriente parásita. Por ese motivo, el daño es particular e inequívoco sobre las bolas del rodamiento: la superficie se funde sólo en el punto de descarga dejando una picadura de soldadura (material fundido) que asemeja a un cráter.

En la medida en que el compresor se vuelve a cargar electrostáticamente, vuelve a descargar en algún otro punto aleatorio de la bola dejando la misma huella.

Imagen N1. Ejemplo de huellas dejadas por arco eléctrico (Micrografías). Imagen tomada de “NSK Bearing Doctor”, NSK Corporation. Product aplication notes. Enero 2004.

Es de esperar que con el tiempo la cantidad de cráteres aumenta hasta el punto en que el material fundido (desprendido o deformado) comienza a mellar la pista de rodamiento y la erosiona. En este punto, el rodamiento comienza naturalmente a fallar (vibraciones, ruido, etc).

En el caso de los rodamientos axiales del compresor de tornillo, esta erosión se observa en la pista interior del rotor hembra ya que las bolas apoyan de ese lado. Recordemos que los esfuerzos axiales en los rotores van en direcciones inversas: el rotor macho en un sentido y el hembra en el contrario.

Para ejemplificarlo utilizaremos las siguientes fotografías tomadas en nuestro taller:

      

La manera más efectiva de prevenir este fenómeno es la conexión a tierra de la unidad compresora. Cabe destacar que no es la misma tierra del devanado del motor. El propósito es crear una ruta de baja impedancia a la tierra para evitar la generación de voltajes peligrosos en el cuerpo de la unidad compresora.

Es un requisito obligatorio para cualquier instalación industrial, ya que no sólo se trata de proteger al equipo, sino que también se debe proteger a los operadores de posibles descargas a través del cuerpo humano; y adicionalmente, en ciertas atmósferas, reducir los riesgos de incendios o explosión.

Para finalizar, en el siguiente listado, resumimos algunas normativas aplicables para riesgos de descargas electrostáticas:

- Real Decreto 614/2001, sobre protección de los trabajadores frente al riesgo eléctrico. Anexo VI.B. Trabajos en emplazamientos con riesgo de incendio o explosión. Electricidad estática.

- Real Decreto 486/1997, sobre seguridad y salud en los lugares de trabajo. Anexo III: Condiciones ambientales.

-Real Decreto 681/2003, sobre protección de los trabajadores frente a los riesgos de atmósferas explosivas. Anexo II-A. Disposiciones mínimas destinadas a mejorar la seguridad y la protección de la salud de los trabajadores potencialmente expuestos a atmósferas explosivas.

-Real Decreto 144/2016, por el que se establecen los requisitos esenciales de salud y seguridad exigibles a los aparatos y sistemas de protección para su uso en atmósferas potencialmente explosivas. Anexo II. Requisitos esenciales sobre seguridad y salud relativos al diseño y fabricación de aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas.

-Real Decreto 842/2002 – ITC-BT-29, sobre prescripciones particulares para las instalaciones eléctricas de los locales con riesgo de incendio o explosion

-Real Decreto 1407/1992, sobre condiciones para la comercialización y libre circulación intracomunitaria de los equipos de protección individual.

-Real Decreto 314/2006, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación – Exigencia básica SUA 8: Seguridad frente al riesgo relacionado con la acción del rayo

Y adicionalmente se pueden citar algunas normas técnicas:

  • Informe UNE 109100:1990 IN.- Control de la electricidad estática en atmósferas inflamables. Procedimientos prácticos de operación. Carga y descarga de vehículo-cisterna, contenedores-cisterna y vagones-cisterna.
  • Informe UNE 109101-1:1995 IN.- Control de la electricidad estática en el llenado y vaciado de recipientes. Parte 1: recipientes móviles para líquidos inflamables.
  • Informe UNE 109101-2:1995 IN.- Control de la electricidad estática en el llenado y vaciado de recipientes. Parte 2: carga de productos sólidos a granel en recipientes que contienen líquidos inflamables.
  • Informe UNE 109104:1990 IN.- Control de la electricidad estática en atmósferas inflamables. Tratamiento de superficies metálicas mediante chorro abrasivo. Procedimientos prácticos de operación.
  • Norma UNE 109108-1:1995.- Almacenamiento de productos químicos. Control de electricidad estática. Parte 1: pinza de puesta a tierra. Norma UNE 109108-2:1995.- Almacenamiento de productos químicos. Control de la electricidad estática. Parte 2: borna de puesta a tierra.
  • Informe CLC/TR 50404:2003.- Electrostatics - Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity

 

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