JUAN ANTONIO CALVO SÁEZ

Transcripción

1 JUAN ANTONIO CALVO SÁEZ Perito Industrial Eléctrico. Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética de la Universidad de Cantabria. Técnico de Prevención del Centro de Seguridad y Salud en el Trabajo de Cantabria. 60.

2 RIESGOS DE ACCIDENTE en la manipulación DE BATERÍAS DE PLOMO-ÁCIDO ÍNDICE 1.- Introducción 2.- Definición 3.- Descripción 4.- Riesgo de explosión 5.- Recomendaciones de seguridad para la manipulación de baterías de plomo-ácido Almacenamiento y transporte Normas para la instalación y el desmontaje Recargar y cargar Ayuda de arranque con baterías instaladas Batería fuera de servicio Herramientas manuales Equipos de protección individual Recomendaciones de seguridad y primeros auxilios 1.- INTRODUCCIÓN Es de sobra conocido el problema planteado por las baterías de plomo-ácido, habitualmente utilizadas en los vehículos automóviles, que contienen una solución de ácido sulfúrico en agua, en la que se bañan las placas del metal. La presencia del ácido, fuertemente corrosivo, constituye un primer riesgo. El segundo, es el que presenta la corriente eléctrica que genera la batería. Pero quizá el riesgo menos conocido pero más grave proviene del hecho de que una batería desprende permanentemente hidrógeno y oxígeno, débilmente si la batería está en reposo o en descarga, y en cantidad considerable durante la carga y, aún más, durante la sobrecarga. Luego este desprendimiento decrece, pero persiste, no obstante, incluso una hora después de finalizada la carga. El hidrógeno forma una mezcla explosiva con el aire cuando su concentración llega al 4 %. Una batería de acumuladores puede ser la causa de brutales explosiones cuando la atmósfera que la rodea alcanza un contenido en hidrógeno superior al 4 %, momento en el que es suficiente una llama o una chispa para desencadenar el fenómeno. 61.

3 PREVENCIÓN Nº DEFINICIÓN Podemos definir la batería de plomo como aquel elemento capaz de almacenar energía en forma de reacción química para restituirla en forma de energía eléctrica, que se aprovecha para el servicio combinado de la puesta en marcha y el funcionamiento de los motores de combustión, la alimentación de motores eléctricos, además de la iluminación y los servicios auxiliares de los vehículos (Figura 1). Estas baterías son de las denominadas reversibles, es decir, una vez transformada la energía química en eléctrica, pueden ser cargadas de nuevo mediante corriente continua, haciéndola circular en sentido inverso a la descarga. 3.- DESCRIPCIÓN Pb + Pb O SO 4 H 2 Si se sumergen dos series de placas de plomo porosas, cuyos huecos se encuentran rellenos con masas activas de sulfato de plomo, en una disolución de ácido sulfúrico, y se hace pasar por el recipiente una corriente, el ánodo se va convirtiendo poco a poco en peróxido de plomo. Se dice entonces que el acumulador se carga de electricidad porque, cuando se suprime la fuente empleada para cargarlo, la modificación química que ha experimentado es capaz de restituir una corriente eléctrica, que será de sentido opuesto al de la corriente de carga y hará que tienda a igualarse la composición de los electrodos. Se parte de dos electrodos de masa activa a base de sulfato de plomo (SO 4 Pb), bañados en una disolución que contiene SO 4 H 2 (ácido sulfúrico) y H 2 O. La reacción química que resumiría el proceso de carga y descarga de la batería es la siguiente: DESCARGA CARGA 2 SO 4 Pb + 2 H 2 O LOS RIESGOS PRINCIPALES DE LAS BATERÍAS SON: LA PRESENCIA DEL ÁCIDO, FUERTEMENTE CORROSIVO; LA CORRIENTE ELÉCTRICA QUE GENERAN; Y EL DESPRENDI- MIENTO PERMANENTEMENTE DE HIDRÓGENO Y OXÍGENO QUE PUEDE FORMAR MEZCLAS EXPLOSIVAS CON EL AIRE AMBIENTE. Figura 1.- Batería de plomo-ácido En el proceso de descarga vemos que se produce sulfato de plomo, tanto en el ánodo como en el cátodo. Cuando se llega a un equilibrio de SO 4 Pb en ambos electrodos, se detiene la producción de e- nergía eléctrica y entonces la batería está descargada. La disolución se encuentra formada en ese momento por, aproximadamente, un 85 % de SO 4 H 2 y un 15 % de agua. Por otra parte, al conectar una batería a una fuente de corriente continua para cargarla, se observa que en el ánodo disminuye la cantidad de sulfato de plomo y aumenta la cantidad de óxido de plomo (Pb O 2 ), mientras que en el cátodo también disminuye el sulfato de plomo pero aumenta el plomo. Las concentraciones finales aproximadas de la disolución cuando la batería está cargada son del 35 % de agua y del 65 % de ácido sulfúrico. El proceso 62.

4 RIESGOS DE ACCIDENTE en la manipulación DE BATERÍAS DE PLOMO-ÁCIDO UNA BATERÍA DE ACUMULADORES PUEDE SER LA CAUSA DE BRUTALES EX- PLOSIONES CUANDO LA ATMÓSFERA QUE LA RODEA ALCANZA UN CONTENI- DO EN HIDRÓGENO SUPERIOR AL 4 %, MOMENTO EN EL QUE ES SUFICIENTE UNA LLAMA O UNA CHISPA PARA DESENCADENAR EL FENÓMENO. I + - H 2 I BURBUJAS DE HIDRÓGENO de carga finaliza cuando la tensión entre los bornes de la batería llega al valor nominal. Durante este proceso de carga, en el polo positivo se forman protones (H + ) que al unirse con los electrones del polo negativo (debidos a la corriente eléctrica) dan lugar a la formación de hidrógeno (H 2 ) gaseoso, que es el que fuga por los agujeros de salida de gases de los tapones de la batería y forma mezcla explosiva con el aire ambiente (Figura 2). 4.- RIESGO DE EXPLOSIÓN Una batería de plomo no explota por sí sola, sino que han de concurrir dos factores: Emanación de gases, especialmente el hidrógeno. Proximidad de un foco de ignición. La liberación de hidrógeno, incluso con la batería en estado de reposo, es inherente a la reacción química que se produce en ella, por lo que la emanación de este gas inflamable es inevitable. En cuanto al segundo factor, dando por sentado que es una imprudencia peligrosa acercar involuntaria o intencionadamente a la batería cualquier objeto en ignición, su eliminación es problemática ante la dificultad de conseguir una diferencia de potencial equilibrada entre los electrodos. Por ello, las chispas accidentales pueden saltar en cualquier momento al maniobrar la batería, y debe tenerse en cuenta que una chispa, por pequeña que sea, inflama instantáneamente el hidrógeno liberado en la atmósfera enriquecida de oxígeno, también liberado, por ínfima que sea la nube formada sobre la batería. Para tratar de evitar que las chispas se produzcan, hay que conocer sus posibles orígenes. Las chispas, como tal, pueden clasificarse en internas y externas. Las chispas internas se producen en el seno de la batería por cortocircuitos causados por un deficiente estado de la misma, ya sea por desprendimiento de materia porosa, por acumulación de algunas impurezas, por comunicación entre los apoyos, por avería en algún separador o por deformaciones. Cabe pensar que estas circunstancias se deben a defectos de fabricación, a un mantenimiento incompleto o al trato dispensado a la batería. Las chispas externas tienen lugar por la manipulación de herramientas durante el montaje o desmontaje, la conexión de pinzas de cables de emergencia, la electricidad estática, las abrazaderas flojas, la carga insuficiente, la sobrecarga, y por dejar objetos metálicos sobre la batería. e H + DISOLUCIÓN SO 4 H 2 + H 2 O Figura 2.- Esquema de carga de una batería. La explosión de una batería origina la proyección violenta tanto de las partes duras del recipiente como del líquido que contiene, y produce generalmente heridas y quemaduras químicas en las partes afectadas, habitualmente la cara y los ojos. 5.- RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD PARA LA MANIPULACIÓN DE BATERÍAS DE PLOMO- ÁCIDO ALMACENAMIENTO Y TRANS- PORTE La batería llena y completamente lista para funcionar es almacenable sin recarga hasta 18 meses después de su fabricación. Las baterías llenas se transportarán y almacenarán boca arriba. Durante el transporte tiene que estar asegurada contra daños, vuelcos, 63.

5 ABRIL-JUNIO PREVENCIÓN Nº 160 LA EXPLOSIÓN DE UNA BATERÍA ORIGINA LA PROYECCIÓN VIOLENTA TANTO DE LAS PARTES DURAS DEL RECIPIENTE COMO DEL LÍQUIDO QUE CONTIENE, Y PRO- DUCE GENERALMENTE HERIDAS Y QUEMADURAS QUÍMICAS EN LAS PARTES AFECTADAS, HABITUALMENTE LA CARA Y LOS OJOS. Figura 3.- Herramientas con aislante antiestático. deslizamientos y cortocircuitos. La batería está asegurada contra el cortocircuito mediante un protector azul situado en el polo negativo, que se deberá utilizar siempre que se vaya a transportar, tanto si es nueva como vieja NORMAS PARA LA INSTALA- CIÓN Y EL DESMONTAJE Antes de la instalación y el desmontaje se deberán desconectar todos los consumidores de energía e- léctrica conmutables, así como el motor. Con ello se excluye la posibilidad de que se forme una chispa por equivocación. Hay que evitar los cortocircuitos que se puedan producir al utilizar herramientas. Para evitarlos, éstas estarán aisladas con un aislante antiestático (color azul), cuya Resistencia de Aislamiento sea: 10 k Ω < R a < 100 MΩ (Figura 3). Para realizar el desmontaje de u- na batería se respetarán las siguientes indicaciones: Primero se apagará el motor y se desconectará el contacto. radio con memoria de código ) pierden sus valores almacenados. En caso necesario se tienen que volver a introducir los datos. Finalmente se desconectará el cable positivo. Se sacará la batería sin volcarla, para que no se salga el ácido por los orificios de desgasificación. A la hora de instalar una batería se tendrán en cuenta las siguientes recomendaciones: No se volcará la batería durante la instalación, para que no salga el á- cido por los orificios de desgasificación. Se comprobará que el punto de a- A continuación se desconectará primero el cable negativo de la batería. Con ello, todas las memorias e- lectrónicas (ordenador de a bordo, Figura 4.- Locales acondicionados para cargar baterías. 64.

6 RIESGOS DE ACCIDENTE en la manipulación DE BATERÍAS DE PLOMO-ÁCIDO siento de la batería sea sólido y que el anclaje se ha efectuado de manera correcta, a fin de que no se produzcan desplazamientos. Se conectará primero el cable positivo al borne positivo y se fijará firmemente; después se conectará el cable negativo al borne negativo, y se fijará asimismo firmemente. Si existieran mangueras de desgasificación, se introducirán en los orificios correspondientes RECARGAR Y CARGAR Es aconsejable desmontar las baterías para efectuar su recarga. Si la batería estuvo fuera de servicio durante un largo período o se descargó por un defecto de manipulación, es posible efectuar una carga por nuestros propios medios. Para ello, se cargará sólo con corriente continua y en un local perfectamente ventilado (Figura 4). Durante el proceso de carga se retirará la tapa de los orificios de la batería, para facilitar la evacuación de los gases. Se recomienda emplear cargadores de batería regulados electrónicamente, con voltaje de carga de 14,4 Voltios. La carga rápida, es decir la que se realiza a mayor potencia, es permisible hasta alcanzar el voltaje correspondiente, dado que si se pasa este voltaje entraríamos en los riesgos producidos por la sobrecarga de la batería. La intensidad de carga deberá ser la décima parte de la capacidad nominal de la batería (p. ej., a una batería de 44 A h se le aplicarán 4,4 A de intensidad de carga). LAS CHISPAS ACCIDENTALES PUEDEN SALTAR EN CUALQUIER MOMENTO AL MANIOBRAR LA BATERÍA, Y DEBE TENERSE EN CUENTA QUE UNA CHISPA, POR PEQUEÑA QUE SEA, INFLAMA INSTANTÁNEAMENTE EL HIDRÓGENO LIBERADO EN LA ATMÓSFERA ENRIQUECIDA DE OXÍ- GENO, TAMBIÉN LIBERADO. El monobloque de la batería sólo deberá calentarse ligeramente. Si se calentara demasiado, se interrumpirá el proceso o se disminuirá la corriente de carga. A continuación se realizarán las conexiones que se describen, y en el orden que se indica: 1.- Conectar el polo positivo de la batería al polo positivo del cargador. 2.- Conectar el polo negativo de la batería al polo negativo del cargador. 3.- Conectar el cargador. Al concluir la carga, se desconectará primeramente el cargador y se seguirá el orden inverso al anterior. Se utilizarán cables y pinzas aislados, para evitar cortocircuitos. Es aconsejable que los cables sean de distinto color, para evitar confusiones en la conexión (Figura 5). Los interruptores para alumbrado situados en el interior de los locales de carga de baterías serán del tipo Ex, en caso contrario se situarán en el exterior de dichos locales. Por otra parte, las lámparas de a- lumbrado serán EEx e y las tomas Figura 5.- Cables y pinzas aislados. de corriente para alimentar el cargador serán EEx ed, si están situadas dentro del local (Figura 6) AYUDA AL ARRANQUE CON BATERÍAS INSTALADAS Para proceder al arranque del motor de un vehículo, utilizando la batería instalada en otro, se seguirán las siguientes recomendaciones: Sólo se pueden unir baterías del mismo potencial o tensión. Parar los motores de ambos vehículos. Conectar primero el polo positivo de la batería descargada (generalmente marcado en rojo) al polo positivo de la batería en buen estado, mediante un cable eléctrico especial de diámetro grueso (Figura 7). LAS CHISPAS EXTERNAS TIENEN LUGAR POR LA MANIPULACIÓN DE HERRAMIENTAS DURANTE EL MONTAJE O DESMONTAJE, LA CONEXIÓN DE PINZAS DE CABLES DE EMERGENCIA, LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA, LAS ABRAZADERAS FLOJAS, LA CARGA INSUFICIENTE, LA SOBRECARGA, Y POR DEJAR OBJETOS METÁLICOS ENCIMA DE LA BATERÍA. 65.

7 PREVENCIÓN Nº 160 Para evitar la formación de chispas en las proximidades de la batería, la conexión a masa debe efectuarse lo más alejada posible de ella. Es apropiado, por ejemplo, como lugar de contacto del cable negativo, el motor del vehículo que necesita ayuda. EEx ed Es aconsejable utilizar cables auxiliares de arranque aislados y con pinzas aisladas, para evitar cortocircuitos y, a ser posible, de colores diferentes (Figura 5) BATERÍAS FUERA DE SERVICIO Figura 6.- Toma de corriente para alimentar el cargador de baterías. LA CARGA DE BATERÍAS DEBE REALIZARSE UTILIZANDO ÚNICAMENTE CORRIENTE CONTI- NUA Y EN LOCALES PERFECTAMENTE VENTILADOS. DURANTE EL PROCESO DE CARGA SE RETIRARÁ LA TAPA DE LOS ORIFICIOS DE LA BATERÍA, PARA FACILITAR LA EVACUACIÓN DE LOS GASES. No es recomendable almacenar una batería sin recargar durante largos períodos de tiempo (p. ej. la de un vehículo retirado de servicio). Por lo tanto, se aconseja recargar la batería antes de largas paradas. Las baterías se almacenarán en lugares fríos y secos. En el caso de que la batería se quedara en un vehículo, se desconectará su borne negativo. Transcurridos doce meses, se deberá recargar nuevamente. Unir el polo negativo (azul o negro) de la batería en buen estado, a una buena masa del vehículo que no arranca (por ejemplo a una pieza de metal limpia, que no esté pintada) y no al borne negativo de la batería. Se evitan así chispas al desconectar el cable (Figura 7). Asegurarse de que las cuatro pinzas de los cables están colocadas de tal manera que no corren el riesgo de entrar accidentalmente en contacto entre sí, o de caer sobre piezas en movimiento (ventilador por ejemplo) cuando el motor comience a girar. Arrancar el motor del coche auxiliador y dejarlo en marcha, apagando, si es posible, las luces y accesorios eléctricos de los dos vehículos. Arrancar luego el motor del coche cuya batería está descargada. Cuando éste haya arrancado, ya se puede parar el motor del coche auxiliador. Para la desconexión de los cables se seguirá el proceso inverso: se quitará primero el cable de masa (negro o azul) conectado al coche averiado y luego se desconectará este cable del borne negativo del coche auxiliador. A continuación se desconectará el cable (generalmente rojo) de los bornes positivos de ambos vehículos HERRAMIENTAS MANUALES Para trabajar con baterías o en sus proximidades, es aconsejable u- tilizar herramientas antichispa, construidas con materiales adecuados (berilio, bronce,...). Las chispas que pueden producir estas herramientas en caso de golpe, fricción con metales, etc., se conocen como frías por su baja energía y por lo tanto no son capaces de provocar la ignición del gas hidrógeno o de los vapores del combustible empleado por el vehículo. Las herramientas que se utilicen deberán contar, además, con aislamiento antiestático (color azul), es decir, deberán ser aislantes de las corrientes de baja tensión y conductoras de la electricidad estática PARA LA CARGA DE BATERÍAS SE RECOMIENDA EMPLEAR CARGADORES REGULADOS ELEC- TRÓNICAMENTE, CON VOLTAJE DE CARGA DE 14,4 VOLTIOS. LA INTENSIDAD DE CARGA DEBERÁ SER LA DÉCIMA PARTE DE LA INTENSIDAD NOMINAL DE LA BATERÍA. 66.

8 RIESGOS DE ACCIDENTE en la manipulación DE BATERÍAS DE PLOMO-ÁCIDO generada en el vehículo o en el trabajador (Figura 3). Además hay que evitar los cortocircuitos producidos por contacto entre el chasis y el polo positivo de las baterías EQUIPOS DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL Cuando se manipula una batería o se maneja el ácido de la misma, se deben utilizar las prendas de protección siguientes: Gafas estancas contra líquidos corrosivos BATERÍA EN BUEN ESTADO BATERÍA DESCARGADA CABLE HACIENDO MASA 1 Guantes de protección contra líquidos corrosivos (Figura 8). Calzado antiestático, con puntera aislante S2 o P2. Ropa ignífuga que además no genere ni acumule cargas estáticas RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD Y PRIMEROS AUXILIOS Cuando se vaya a trabajar con baterías se cumplirán las indicaciones reflejadas en las instrucciones de uso y funcionamiento del vehículo. Y por norma general: Llevar el equipo de protección a- decuado, prestando especial atención a la protección ocular. Evitar la formación de chispas al manipular cables y equipos eléctricos. En el caso de que ocurriera algún accidente durante el manejo de baterías se actuará tal y como se indica a continuación, en función de la parte del cuerpo afectada: Figura 7.- Ayuda al arranque con baterías instaladas. LOS INTERRUPTORES PARA ALUMBRADO SITUADOS EN EL INTERIOR DE LOS LOCALES DE CARGA DE BATERÍAS SERÁN DEL TIPO Ex. LAS LÁMPARAS DE ALUMBRADO SERÁN EEx e Y LAS TOMAS DE CORRIENTE PARA ALIMENTAR EL CARGADOR SERÁN EEx ed. 2 3 Evitar la presencia de llamas, chispas, puntos incandescentes y no fumar durante las operaciones de carga de baterías y en general durante su manipulación. Ojos: Enjuagar en seguida con agua clara durante algunos minutos las salpicaduras de ácido. Después, ir inmediatamente al médico. Piel: Las salpicadu- Figura 8.- Guantes antiestáticos y resistentes a productos químicos. 67.

9 ABRIL-JUNIO PREVENCIÓN Nº 160 PARA TRABAJAR CON BATERÍAS O EN SUS PROXIMIDADES, ES ACONSEJABLE UTILIZAR HERRAMIENTAS ANTICHISPA, CONSTRUIDAS CON BERILIO, BRONCE, U OTRO MATERIAL CUYA CHISPA EN CASO DE GOLPE, FRICCIÓN CON METALES, ETC., NO ES CAPAZ DE PROVO- CAR LA IGNICIÓN DEL GAS HIDRÓGENO O DE LOS VAPORES DEL COMBUSTIBLE EMPLEADO POR EL VEHÍCULO. ras de ácido sobre la piel o la ropa deben neutralizarse de inmediato con un neutralizador de ácidos o con agua jabonosa y enjuagarse abundantemente con agua. Si se ingiere ácido accidentalmente, consultar en seguida al médico. Las baterías de plomo están clasificadas con el código CER (Código Europeo de Residuos) y su eliminación está sujeta a la Ley 10/98, de 21 de abril de 1998 sobre Normas reguladoras de los residuos, en la que se encuentran dentro de la categoría de residuos Q6 Elementos inutilizados (Figura 9). LAS HERRAMIENTAS QUE SE EMPLEEN DEBERÁN CONTAR CON AISLAMIENTO ANTIESTÁTI- CO (COLOR AZUL), ES DECIR, DEBERÁN SER AISLANTES PARA BAJA TENSIÓN Y CONDUCTO- RAS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA GENERADA EN EL VEHÍCULO O EN EL TRABAJADOR. Figura 9.- La eliminación de baterías está sujeta a la Ley 10/