trabajo ias 2011 explosiones
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PREVENCION Y PROTECCION CONTRA LAS EXPLOSIONES
GASES – VAPORES Y POLVOS COMBUSTIBLES
Profesor: Carlos Alberto Lestón
EXPLOSIONES
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE UNA EXPLOSION
DEFINICIÓN BÁSICA: Súbita liberación de Gas a Alta Presión en el Ambiente.(NFPA).
Palabras clave:
SUBITA – La liberacion debe ser lo suficientemente rápida de forma que la energía contenida en el gas se disipe mediante una “onda de choque”
ALTA PRESIÓN – En el instante de la liberación la presión del gas es superior a la atmósfera circundante
Definición independiente del orígen o mecanismo por lo que se generó la liberación del gas a alta presión
DEFINICIÓN ESPECÍFICA: Una Explosión es la conversión repentina de Energía Potencial (de orígen químico o mecánico) en Energía Cinética con la producción de gases a presión o la liberación de un gas que estaba a presión.
Estos Gases a presión producidos o liberados realizan un trabajo Mecánico como desplazar, cambiar o dispersar materiales cercanos.
Aunque una explosión viene casi siempre acompañada de la producción de un fuerte ruído, el ruído en sí mismo no es un elemento esencial de la explosión.
Fundamentalmente para determinar la existencia de una explosión, se estudia la Generación y/o Liberación violenta de los gases.
La ignición de una mezcla inflamable dentro de un recipiente lo hace estallar o como mínimo desplazar su tapa, a ésto se lo considera una Explosión.
La ignición de una mezcla inflamable al aire libre, aunque produzca una deflagración, puede no ser una explosión, al igual que una liberación de gases a alta presión, o un aumento localizado de la presión del aire acompañado de un ruído claro.
El fallo y la explosión de un depósito o recipiente por la presión hidrostática de un fluído no compresible (agua), tampoco es una explosión porque esa presión no fue originada por un gas.
LAS EXPLOSIONES SON EXCLUSIVAMENTE UN FENÓMENO DE LA DINÁMICA DE LOS GASES
(Recordemos que estamos hablando de explosiones industriales)
ATMÓSFERA EXPLOSIVA
Una atmósfera explosiva es la mezcla con el aire, en condiciones atmosféricas, se sustancias inflamables en forma de gases, vapores, nieblas o polvos en la que, tras una ignición, la combustión se propaga a la totalidad de la mezcla no quemada.
ATMÓSFERA POTENCIALMENTE EXPLOSIVA
Aquella atmósfera que puede convertirse en explosiva debido a circunstancias locales y de funcionamiento.
SUSTANCIA COMBUSTIBLE
Son aquellas sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, susceptibles de ser oxidadas de forma rápida al estar en íntimo contacto con el comburente (generalmente el aire) en proporciones adecuadas.
- Gases y vapores.-- Nieblas.-- Sólidos combustibles en estado pulverulento
Son las fuentes que aportan una energía de activación suficiente para que la reacción sea iniciada.
FUENTES DE IGNICIÓN
Entre las principales mencionaremos: - Superficies calientes.-- Descargas de electricidad estática.-- Fuego, llamas, material incandescente.-- Arcos o chispas de orígen eléctrico.-- Chispas o fricción de orígen mecánico.-- Reacciones químicas.-
EXPLOSIONES ORIGINADAS POR FUENTES DE COMBUSTIBLES DIFUSAS
Denominarmos “Fuentes de Combustibles Difusas” a aquellas originadas por:
- Combustibles Industriales
- Gases Combustibles
- Polvos Combustibles
- Vapores de Líquidos Inflamables
Todas éstas fuentes originadas en edificios de construcción corriente
( El análisis de la acción de explosivos en fase condensada (líquido o sólido) y sobre todo los detonantes (de alta potencia) requieren de conocimientos especiales por lo cual no los veremos en ésta oportunidad ).
TIPOS DE EXPLOSIONES
Hay dos tipos principales de Explosiones a las que se aplican los análisis corrientes: Mecánicas y Químicas.
Las Explosiones se distinguen por la fuente o el mecanismo mediante el cual se producen las presiones explosivas
Dentro de cada grupo hay distintas sub-divisiones para una correcta clasificación a los fines de poder analizarlas con comodidad.
NO CONFINADAS – Espacios abiertos
SEMI CONFINADAS – Zonas de proceso
CONFINADAS – Edificios y recipientes
A su vez por su confinamiento:
ESTALLIDO DE RECIPIENTES
Las causas por las que se puede producir la rotura de un recipiente son diversas:
- Impactos externos- Aumento de presión por sobrellenado- Reacciones fuera de control- Explosión interna- Combinación de los anteriores
Entonces el estallido puede producirse a la presión normal de operación o como consecuencia del aumento de ésta.
En el momento del estallido la energía del fluído se invertirá en la formación de proyectiles y de una onda de presión.
La fuga de éstos productos puede dar lugar a una bola de fuego, una explosión de nube de vapor, un incendio flash o a la formación de una nube tóxica.
Tanto el nivel de la onda de presión como el alcance de los proyectiles formados, dependerá de la Energía Interna del fluído contenido en l recipiente y de Cómo se tranforma en energía mecánica.
La energía interna disponible dependerá de las propiedades Termodinámicas y de la cantidad de producto involucrado, los valores de las magnitudes termidinámicas dependen de las condiciones en las que se encuentre el producto en el momento del estallido, lo que a su vez se relaciona con las circunstancias propias de accidente.
El Orígen de la rotura del recipiente, entonces, puede deberse a un fenómeno FISICO o QUIMICO.
EXPLOSIONES FISICAS
EXPLOSIONES MECÁNICAS
Son aquellas en las que un Gas a Alta Presión produce una reacción exclusivamente física
Esa reacción NO SUPONE cambios en la naturaleza química básica de la sustancia que hay almacenada en el recipiente.
Una explosión puramente mecánica es por ejemplo la rotura de una garrafa de GLP o de un depósito a alta presión (cilindros), que producen la liberación del gas almacenado, por ejemplo aire comprimido, dióxido de carbono, nitrógeno u oxígeno.
EXPANSIÓN DE UN GAS COMPRIMIDO
Cuando el recipiente que contiene un gas presurizado explota, la única fuente de energía disponible para la fragmentación y la generación de la onda de presión es, precisamente, la expansión de ese gas.
La energía liberada dependerá, por lo tanto, de las condiciones de almacenamiento, fundamentalmente de la Presión y cantidad de sustancia acumulada.
Una explosión BLEVE por ejemplo, es una explosión mecánica de las más comunes de encontrar en los accidentes.
Recordemos que son explosiones que afectan recipientes que contienen líquidos a presión a una temperatura superior a su punto de ebullición a la presión atmosférica. El líquido no tiene porque ser exclusivamente inflamable.
Se puede producir BLEVE en recipientes tan pequeños como los encendedores descartables de gas, aerosoles o recipientes tan grandes como esferas de GLP, cisternas o depósitos industriales
La BLEVE se produce cuando la temperatura del líquido y el vapor que hay en el depósito o recipiente cerrado, se eleva hasta un punto en el que el contenedor ya no soporta el aumento de la presión y explota liberando el líquido a alta presión el cual se evapora casi inmediatamente pudiendo o no formar una bola de fuego.
También se puede producir por la resistencia del contenedor como resultados de daños mecánicos o calentamiento localizado sobre el nivel del líquido.
BLEVE
TRANSICION RAPIDA DE FASE
La transición rápida de fase puede ocurrir cuando dos líquidos con temperatura de ebullición muy diferentes entran en contacto.
Si se trata de un líquido caliente y de alto punto de ebullición que contacta con uno frío de bajo punto de ebullición, se produce un rápido cambio de fase en éste último.
Se origina entonces una expansión volumétrica que genera una onda que impulsa a la mezcla esparciendola fuera del recipiente.
Agua y otros líquidos de similar punto de ebullición
Gases licuados
Hidrocarburos pesados o aceites calientesHidrocarburos ligeros
Metales fundidos (Al, Acero,Nq, Mg,Ti,Wf,Cu), sales fundidas, hidrocarburos pesados o aceites calientes
Agua
Fluído CalienteFluído Frío
Gas y aerosol
Sedimentación del líquido
Posible evaporación
Flash
Evaporación
Se consigue
contener o ventear
OP. PRT
Ruptura catastrófica
del recipiente
Ignición retrasada
Ignición inmediata
Sin ignición
RT
Incendio Flash
RT
Incendio FlashUVCE
OP
Dispersión de la nube gaseosa
Jet libre y turbulento
OP. PRT
Con venteo de
explosión
Sin venteo de
explosión
OP. P
Sin ignición
Ignición
Esfera de fuego
OP. PRT
FISICAS CONFINADASOTRAS PERDIDAS DE CONTENCION QUE DAN LUGAR A EXPLOSIONES
Combustión dentro de estructuras de baja resistencia
Combustión descomposición
térmica o reacción incontrolada en
recipiente de proceso
Fase Gas Bifásica Fase líquida
OP. P
Sin ignición
Ignición
UVCE Incendio Flash
OP. OP. PRT
Temp. Líquido menor
que temp. ebullición
Temp. Líquido mayor
que temp. ebullición(BLEVE)
Sin ignición
OP. P
Ignición
UVCE Incendio Flash
OP. OP. PRT
Fase Gas Fase Gas y líquida
Ignición retrasada
Ignición inmediata
Sin ignición
RT
Dardo de fuego
RT
Incendio de dardo
con fuego
UVCE
OP
Ignición retrasada
Ignición inmediata
Sin ignición
RT
Incendio Flash seguido de
incendio de líquido en charco
UVCE
OP
EXPLOSIONES
OP = Onda de presiónP = Formación de proyectilesRT = Radiación térmica
DIAGRAMA DE EFECTOS PARA UNA EXPLOSIÓN
EXPLOSIONES QUIMICAS
EXPLOSIONES QUIMICAS
La generación de gases a alta presión es el resultado de las reacciones químicas exotérmicas que hacen cambiar la naturaleza del combustible
Las reacciones que se producen como resultado de explosiones se suelen propagar en un frente de reacción que se desplaza a partir del punto de orígen de la explosión.
Este tipo de evento puede ser de combustibles sólidos o de mezclas explosivas de combustibles y oxidantes, pero las más corrientes son las reacciones de propagación en loas que han intervenido gases, vapores o polvos mezclados con el aire.
Estas combustiones se llaman “Reacciones de Propagación” porque se producen progresivamente a través del reactivo (combustible), con un frente de llamas bien definido que separa la parte del combustible que ha reaccionado con la que no lo ha hecho.
REACCIONES FUERA DE CONTROL
Se producen cuando se forman productos diferentes a los esperados debido a contaminación de los reactivos, fallos en el control de temperatura, error de carga de materia primas, etc.
Estas explosiones se producen cuando el calor se libera más rápidamente de lo que los sistemas de refrigeración pueden absorber y generalmente producen un crecimiento exponencial de la temperatura que lleva asociada una fuerte elevación de la presión.
Para evitarlas se utilizan:
- Sistemas de Amortiguación- Enfriamiento Rápido- Sistemas de Alivio- Válvulas de Seguridad
Cuando éstos fallan, o no alcancen para aliviar las sobrepresiones, se produce la explosión.
DESCOMPOSICIÓN DE UN MATERIAL ENERGÉTICO
La descomposición de una sustancia en el interior de un recipiente, puede dar lugar al estallido del mismo.
Se trata de sustancias que se descomponen con formación de productos gaseosos, como explosivos sólidos y otras sustancias en fase líquida o gaseosa que contienen grupos especialmente inestables, entre los más conocidos, peróxidos, epóxidos, derivados del acetileno y fulminatos metálicos.
Por su comportamiento, estos eventos son más parecidos a la detonación de un explosivo que a las típicas del estallido del recipiente.
EXPLOSION INTERNA DE ATMÓSFERAS INFLAMABLES
Los típos de atmósferas inflamables que potencialmente pueden dar lugar a explosiones son tres:
- Mezclas de aire y gases combustibles- Aire cargado de polvo de un material combustible- Aire que contiene un aerosol de un líquido inflamable
Las explosiones de polvo ocurren en la mayoría de los casos en espacios muy confinados, tales como silos o depósitos, siendo frecuente la participación de cereales y derivados de sustancias inestables.
El fenómeno de la onda de presión es un proceso progresivo, que comienza con la ignición y combustión lenta de la mezcla, a medida que la velocidad del frente de llamas aumenta, la sobrepresión producida va creciendo hasta alcanzar la autoignición de la mezcla inmediatamente delante del frente de llamas.
En ése momento se produce la transición de la deflagración a la detonación.
EXPLOSIONES POR COMBUSTIÓN
Las explosiones químicas más corrientes son las causadas por la ignición de hidrocarburos, se caracterizan por la presencia del combustible y el aire como oxidante o comburente. También pueden ser de polvos.
Las explosiones por Combustión se clasifican en Deflagraciones y Detonaciones, según la velocidad de propagación del frente de llamas a través del combustible.
Se pueden distinguir varios subtipos de explosiones por combustión:
- De gases inflamables- De vapores de líquidos inflamables y combustibles- De polvos- De humo y productos inflamables de la combustión incompleta (backdraft)
DEFLAGRACIONES
Tipo de explosión en la que se presenta un frente de llama, más o menos definido que avanza a una velocidad que está determinada por la velocidad de avance de la propia llama y la expansión de gases producto de la combustión que vá dejando a su paso.
En función de ésta velocidad, de la presencia de confinamiento, de las características del inflamable (por ejemplo polvos), etc., pueden producirse o nó, aumentos significativos en la presión, resultando en:.
Deflagraciones no explosivas: también denominadas llamaradas, cuando no existen aumentos significativos de presión,normalmente limitadas a espacios no confinados.
Deflagraciones explosivas: cuando sí existen aumentos significativos de presión, produciendose una onda de presión, que viaja a la velocidad el sonido, normalmente precediendo al avance de la llama.
Deflagración de mezclas No Confinadas de gas o vapor combustible y Aire
La combustión de una mezcla libre puede dar lugar a tres fenómenos distintos:
- Bola de fuego
- Deflagración no explosiva
- Explosión de nube de vapor no confinada
VIENTO
AEROSOLAEROSOL
LIQUIDOLIQUIDO
AIRE DE LAAIRE DE LAATMOSFERAATMOSFERA
INTERCAMBIO DE CALORINTERCAMBIO DE CALORPOR CONVECCION Y RADIACIONPOR CONVECCION Y RADIACION
CALOR DESDE EL TERRENOCALOR DESDE EL TERRENOEVAPORACIONEVAPORACION
REACCIONES QUIMICAS + PROCESOS
DE CONDENSACION Y EVAPORACION
ANATOMÍA DE UNA DESCARGA ACCIDENTAL DE UN PRODUCTO EN RECIPIENTE DE PROCESO
Bola de Fuego
La energía se disipa en forma térmica, no mecánica. La bola de fuego se trata, pues, de un incendio de gas, que puede ser muy destructivo, pero no constituye una explosión.
La bola de fuego se produce por la ignición inmediata de un escape instantáneo de gas combustible, debido, por ejemplo, a la rotura de un contenedor. Dado que la ignición es inmediata, la nube de gas combustible no tiene tiempo para mezclarse con el aire.
Se produce una combustión de aportación, en la que no existe una mezcla preformada de combustible y comburente, sino que ambos se van incorporando, por difusión, al frente de llama.
Aunque la combustión es muy rápida, no se acumulan los gases generados y no se producen sobrepresiones apreciables.
Deflagración No explosiva
Si se produce un escape de gas combustible y no tiene lugar su ignición inmediata, la nube de gas tiene tiempo para mezclarse con el aire.
La ignición diferida de esta nube inicia una combustión de propagación que tiene lugar a velocidad subsónica y se trata, por lo tanto, de una deflagración.
Normalmente la energía de los gases generados por una deflagración al aire libre se disipa en el ambiente sin producir sobrepresiones apreciables.
Por tanto, la deflagración no da lugar a una explosión. Generalmente, los gases de combustión se expanden hasta alcanzar un volumen de aproximadamente diez veces el volumen inicial de la mezcla combustible-aire.
Explosión de Nube de Vapor No Confinada (UVCE)
Si se produce una nube de gas combustible de muy grandes dimensiones y su densidad es superior a la del aire, la propia masa de gas puede ejercer sobre sí misma un efecto de confinamiento similar al de un recipiente.
La ignición diferida de esta nube da lugar a una deflagración. El confinamiento provoca la acumulación de gases a alta presión, que da lugar a una explosión denominada explosión de nube de vapor no confinada (UVCE: Unconfined Vapor Cloud Explosión).
PELIGROS ASOCIADOS A LA DESCARGA ACCIDENTAL DE UN PRODUCTO EN RECIPIENTE DE PROCESO
VAPOR O GAS
INCENDIO FLASH
BOLA DE FUEGO
UVCE
NUBE TOXICA
Cada una de éstas consecuencias dependerá de las características inflamables y tóxicas de los productos y de las circunstancias del accidente
PELIGROS ASOCIADOS A LA DESCARGA ACCIDENTAL DE UN PRODUCTO EN RECIPIENTE DE PROCESO
VAPOR O GAS
BOLA DE FUEGO
Deflagración de Gases por Reacciones de Desdosificación
Determinados gases, como el acetileno, el etileno, el óxido de etileno, el butadieno y óxido nitroso pueden experimentar reacciones de desdosificación, es decir, reacciones de descomposición con propagación de llama.
Normalmente estos gases no están presentes en estado puro, sino mezclados con otros gases en concentraciones bajas.
Para que tenga lugar la propagación de la llama es necesaria una concentración mínima, equivalente al límite inferior de inflamabilidad de las mezclas de gas combustible-aire.
La desdosificación puede producirse desde el límite inferior, correspondiente a la mezcla pobre, hasta el 100% de concentración
Deflagración de Líquidos Nebulizados
Los líquidos combustibles nebulizados (partículas líquidas en suspensión en el aire) arden y deflagran de manera similar a las nubes de polvo, con las siguientes diferencias
La combustión puede iniciarse a cualquier temperatura, aunque sea inferior al punto de inflamación del líquido combustible. Como caso extremo, una nube de gotas congeladas puede deflagrar de la misma forma que una nube de polvo.
El límite inferior de inflamabilidad se expresa en masa de líquido por unidad de volumen (mg/l) y disminuye a medida que aumenta el diámetro de las gotas. Por ejemplo, en el caso de los hidrocarburos líquidos nebulizados, el límite inferior de inflamabilidad disminuye desde 50 mg/l hasta 10 mg/l, a medida que el diámetro medio de las gotas aumenta desde 10 hasta 100 micrones (50 mg/l es una concentración muy similar al límite inferior de inflamabilidad de las mezclas de hidrocarburos gaseosos y aire, a la temperatura ambiente).
La energía mínima de ignición varía de forma directamente proporcional al cubo del diámetro de las gotas.
DETONACIONES
Tipo de explosión en la que se produce una combustión cuasi instantánea de la mezcla del aire con el combustible, no contando con un frente de llama sino que se produce una ola de choque en la que la combustión es simultánea a la onda de presión.
Tomando el caso de los polvos combustibles, el mecanismo normal en caso de existir detonación, es que se llegue a ésta como transición desde una deflagración.
EXPLOSIONES DE GASES Y VAPORES COMBUSTIBLES
La reacción química más conocida que produce gases a alta presión por medio de otros gases o vapores, es la combustión de gases en el aire.
En el caso general de combustión de un gas combustible y otro oxidante (como el aire), las mezclas son sólo inflamables dentro de un rango determinado de composición.
Se requiere un mínimo y un máximo de gas mezclado con el comburente para tener la mezcla en condiciones de inflamabilidad.
Veamos el siguiente ejemplo:
COMBUSTION DEL GAS METANO
LELLímite inferior
de explosividad
HELLímite superior de explosividad
GEA (Gas en Aire)
MEZCLA POBRE MEZCLA EXPLOSIVA MEZCLA RICA
0% 5% 100%15%
Mezclas Híbridas
Es una mezcla explosiva en la que existen dos o más sustancias inflamables -mezcla híbrida.
Las características de inflamabilidad no coinciden con las de las sustancias implicadas ni se puede asimilar la de mayor riesgo ya que los efectos de la mezcla podrían ser sinérgicos o antagónicos.
Para mezclas de vapores o gases podrá utilizarse el principio de Le Chatelier para obtener el rango modificado siendo necesario conocer los límites de los componentes.
100% v/v LIE = (% vol) c1 + c2 + c3 + ...+ ci
LIE1 LIE2 LIE3 LIEi
100% v/v LSE = (% vol) c1 + c2 + c3 +...+ ci
LSE1 LSE2 LSE3 LSEi
Aplicación del principio de Le Chatelier
En determinadas condiciones de temperatura y presión, la mayoría de las mezclas de gases reactivos se inflaman.
A cualquier temperatura hay moléculas con energía suficiente para reaccionar cuando colisionan; generalmente no se detectan ni las reacciones ni el calor disipado por ellas.
Pero a determinadas temperaturas, las reacciones moleculares son lo suficientemente numerosas para que la mezcla de gases inicie el AUTOCALENTAMIENTO alcanzando posteriormente la temperatura de inflamación.
Se inicia entonces la propagación de la combustión si la mezcla resulta inflamable a la temperatura y presión alcanzada.
MECANISMO DE LA AUTOIGNICIÓN
La AUTOIGNICIÓN depende de las mezclas específicas, el volúmen y geometría del contenedor, los materiales de construcción y la temperatura y presión inicial de la mezcla y ambiente circundante.
La presión generada por la combustión de mezclas gaseosas se debe fundamentalmente al calor liberado y la consiguiente elevada temperatura de los gases.
En la mayor parte de las combustiones de gases, el calor se disipa al ambiente mediante radiación de la llama, corrientes de convección, etc.
En la mayoría de las combustions subsónicas confinadas, la presión pico generada es aproximadamente DIEZ VECES la inicial, ya que la temperatura de la llama está limitada por reacciones de disociación.
Por el contrario, si la mezcla no está confinada o si el contenedor se rompe, el gas en combustión se expande como una bola de fuego a presión ambinte, y el volúmen máximo de la bola de fuego es DIEZ VECES el volúmen inicial de la mezcla.
En determinadas condiciones de presión y temperatura, ciertas mezclas y gases experimentan reacciones supersónicas activadas por ondas de presión (detonación).
DETONACIÓN CON GASES O VAPORES COMBUSTIBLES
En mezclas de gas inflamable y oxidante, el campo de detonación depende esencialmente del foco de ignición, pero siempre engloba la relación estequiométrica en el caso de combustión subsónica.
Normalmente los gases capaces de sostener una detonación no alcanzan condiciones reales supersónicas, a menos que se inicie mediante una onda de presión de gran aplitud.
En determinadas formas de confinamiento, por ejemplo en tuberías, donde la longitud es diez veces o más superior al diámetro, una reacción convencional puede autoacelerarse hasta que se produce la transición de deflragación a detonación, siempre que la composición de la mezcla esté dentro del campo de la detonación.
POLVOS COMBUSTIBLES
Deflagración de Polvos en suspensión
Las nubes de polvo combustibles (partículas sólidas en suspensión en el aire) se comportan de manera similar a las mezclas de gas o vapor combustible y aire.
Si la mezcla está confinada y el grado de confinamiento es suficiente, se acumulan los productos gaseosos de la deflagración y se eleva la presión.
Si se alcanza una presión suficiente para romper súbitamente el confinamiento (por rotura del recipiente o por rotura de las paredes del recinto), se libera el gas a alta presión y se produce, por tanto, una explosión.
EXPLOSIONES DE POLVOS Y NEBULIZACIONES
Las partículas de polvo, en ciertas condiciones de granulometría, humedad, temperatura, concentración, etc. En aire ambiente y en presencia de una fuente de ignición suficiente, son susceptibles de provocar y mantener una combustión que pueden adoptar las formas vistas anteriormente (deflagraciones y detonaciones).
Las caracterizadas cono deflagraciones explosivas y detonaciones, son las que se originan en presencia de polvos combustibles, si bien en el caso de las primeras se concentran los eventos más comunes.
Las detonaciones son difíciles de producirse cuando estamos en presencia de los llamados “polvos comunes o St-1” los cuales son los más frecuentes de encontrar en la industria en general.
Para que exista una explosión de polvos se deberán producir las siguientes condiciones:
OXIGENO EN AIRE
ENERGIA DE IGNICION(Llamas / Chispas / Spark)
COMBUSTIBLE(Gas / Vapor)
TRIANGULO DEL FUEGO
TETRAEDRO DEL FUEGO
REACCION QUIMICA EN CADENA
PENTAGONO DE EXPLOSIONESPOLVOS EXPLOSIVOS Y NEBULIZACIONES
DISPERSION DEPARTICULAS
EN AIRE
CONFINAMIENTO DELA NUBE EXPLOSIVA
OXIGENO EN AIRE
POLVO COMBUSTIBLE
FUENTE DE IGNICIÓNSUFICIENTE
POLIGONO DEL RIESGO
OXIGENO EN AIRE FUENTE DE IGNICION
POLVO INFLAMABLE POLVO EN SUSPENSION
GRANULOMETRIA CONCENTRACION
POLVOS COMBUSTIBLES
Los parámetros caracterizadores de una sustancia pulvurulenta en cuanto a su comportamiento en lo que se refiere al riesgo de explosión, pueden dividirse en dos grupos:
Sensibilidad a la explosión: son los relacionados con la susceptibilidad del material considerado al inicio de la explosión
Severidad e la explosión: son los relacionados con la magnitud de los efectos de una eventual explosión.
De acuerdo con los valores que se obtengan, los polvos se clasificarían , según las normativas técnicas, en orden creciente a su peligrosidad en:
St-1 St-2 St-3
Tanto los parámetros referidos a la sensibilidad de la explosión como a los de severidad, son dependientes de las características del polvo, tales como:
Composición química
Granulometría
Contenido de humedad
Otros
En la siguiente tabla se muestra la clasificación de polvos combustibles comunes en la industria agrupados por actividades:
MATERIAL GRANULOMETRÍA (dm)(Mic) Clase St
Productos agrícolas
Almidón de arroz 18 St-1
Almidón de maíz 7 St-2
Azúcar 30 St-1
Lche en polvo 83 St-1
Productos carbonáceos
Carbón activado 28 St-1
Carbón vegetal 14 St-1
Lignito 32 St-1
Carbón bituminoso 24 St-1
Productos químicos
Acetato de calcio 92 St-1
Acido ascórbico 39 St-1
Azúfre 20 St-1
Lactosa 23 St-1
Metales
Aluminio 29 St-3
Bronce 18 St-1
;agnesio 28 St-3
Zinc 10 St-1
Plímeros
Policloruro de vinilio 107 St-1
Polimetil acrilato 21 St-2
Resina epóxi 26 St-1
TRATAMIENTO PREVENTIVO DEL RIESGO DE EXPLOSIÓN DE POLVOS
Control del material
Como medidas de control sobre el material, lógicamente dependiente del proceso de que se trate, no siendo en la mayoría de los casos viable, sin un cambio importante en la tecnología de los procesos la aplicación de ésta medida
Contención
En muchos casos es factible diseñar el sistema para que soporte la máxima presión que podrá generarse por la reacción explosiva prevista.
Si no se produce la súbita liberación de presión, no habrá explosión.
Control de nubes de polvo
Control de las concentraciones en transporte neumático, con una correcta evaluación de los caudales de polvo y aire trasegados, manteniendo concentraciones con cierto coeficiente de seguridad por debajo de la mínima necesaria para la ingnición
Diseño de los conductos y equipos, de manera que se eviten los depósitos de polvo en el interior de los mismos
Control de la velocidad del aire, en transporte neumático, no debiendo en ningún caso ser inferior a 23 mts/seg en el transporte de partículas y de 20 mts/seg en el transporte de polvos
Estanqueidad de equipos, e instalaciones que manejen polvos, evitando fugas que originen nubes o en todo caso que se deposite en el suelo.
Sistemas de captación, en aquellos puntos donde puedan ser liberados a la atmósfera.
Estanqueidad de los equipos, que trabajan a presiones por debajo de la atmosférica (filtros de manga) evitando infiltraciones de aire
Limpieza contínua, de las áreas en las que se produzcan acumulaciones de polvos
Utilización de aspiradores, o recogida directa evitando el uso de aire comprimido o cualquier método que pueda originar nubes.
Control de Fuentes de Ignición
Instalación eléctrica, con un correcto diseño, aplicación y mantenimiento de las instalaciones, y el uso de elementos eléctricos APE en las zonas clasificadas como ATEX
Equipos mecánicos, al no estar tan reglamentados como las anteriores, son causales de la mayoría de las igniciones de nubes de polvo por generación de chispas o rozamientos exesivos, lo que requiere una minusciosa vigilancia y mantenimiento preventivo.
Otras medidas de control, trabajos en caliente, protección contra rayos, control de la electricidad estática, arrestallamas en vehículos, hábito de fumar, son algunos de los ejemplos que un buen plan de prevención deberá mantener bajo estricta vigilancia.
Detección y extinción de chispas
La gestión de las fuentes de ignición provocadas por equipos que en condiciones normales de funcionamiento generan chispas (secaderos de contacto, molinos de material seco, máquinas de corte, etc.), implica que se dispongan sistemas de detección y extinción de las mismas, en continuo sin interrupción del proceso productivo, lógicamente tan inmediatas al punto de generación como sea posible y en cualquier caso previo a la entrada en recipientes (ciclones, filtros de mangas, etc.).
Sistemas de este tipo pueden ubicarse para la protección de equipos que en condición de avería generen chispas (p.e. ventiladores) sirviendo, además de medio de prevención de explosiones, como indicador de mal funcionamiento del equipo considerado.
Esquema de funcionamiento de sistema de detección-extinción de chispas
FUNDAMENTOS DE PROTECCIÓN CONTRA EXPLOSIONES DE POLVO
En el caso de que las medidas de prevención fallaran y se produjera la ignición de una nube de polvo en el interior de un recinto caben las siguientes posibilidades:
Suprimir la explosión, mediante la descarga en el recinto iniciador de agente extintor que apague la explosión incipiente.
Provocar una "explosión segura" mediante alguno, o combinación, de estos medios:
Alivio de la explosión, mediante aberturas que limiten la presión alcanzada en el recipiente y descargando la misma a zonas "seguras".
Contención de la explosión en el recinto en que se ha originado
Aislamiento de la explosión, impidiendo la propagación de la explosión a otros equipos a través, p.e., de conductos.
Sistema de protección en equipo de proceso mediante supresión
Transportes y silos protegidos con alivios
Ley 19.587 – Ley sobre Higiene y Seguridad en el Trabajo
Manual NFPA de Protección Contra Incendios – Editorial MAPFRE NFPA - Cuarta Edición en castellano – 1993.
Decreto nacional 351/79.
Resolución ENRE 207/95.
Reglamento para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles (edición Agosto 2002, ejemplar N°4.529, de la Asociación Electrotécnica Argentina.
Las normas IRAM específicas a que hace referencia el reglamento anteriormente mencionado, a saber:
o IRAM IAP IEC 79.
o IRAM 2100.
REFERENCIAS
