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).

Definición independiente del orígen o mecanismo por lo que se
generó la liberación del gas a alta presión

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 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

A quella 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


FUENTES DE IGNICIÓN

Son las fuentes que aportan una energía de activación suficiente
para que la reacción sea iniciada.

Entre las principales mencionaremos:

- Superficies calientes. -
- Descargas d e electricidad estática. -
- Fuego, llamas, material incandescente. -
- Arcos o chispas d e orígen eléctrico. -
- Chispas o fricción d e orígen mecánico. -
- Reacciones químicas. -


EXPLOSIONES ORIGINADAS POR FUENTES DE
COMBUSTIBLES DIFUSAS

Denominarmos “Fuentes d e Combustibles Difusas” a aquellas
originadas por:

- Combustibles Industriales

- Gases Combustibles
- Polvos Combustibles
- Vapores d e Líquidos Inflamables

Todas éstas fuentes originadas en edificios de construcción corriente

( E l análisis d e la acción d e explosivos e n fase condensada (líquido o sólido) y
sobre todo los detonantes (de alta potencia) requieren d e conocimientos
especiales por lo cual n o lo s veremos e n 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.

A su vez por su confinamiento:

N O CONFINADAS – Espacios abiertos

SEMI CONFINADAS – Zonas de proceso

CONFINADAS – Edificios y recipientes


ESTALLIDO DE RECIPIENTES

Las causas por las que se puede producir la rotura de un recipiente
son diversas:

- Impactos externos
- Aumento d e presión por sobrellenado
- Reacciones fuera d e control
- Explosión interna
- Combinación d e lo s 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.


BLEVE

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.


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.

S e origina entonces una expansión volumétrica que genera una
onda que impulsa a la mezcla esparciendola fuera del
recipiente.

Fluído Frío Fluído Caliente
Agua Metales fundidos (Al, Acero,Nq,
Mg,Ti,Wf,Cu), sales fundidas,
hidrocarburos pesados o aceites calientes
Hidrocarburos ligeros Hidrocarburos pesados o aceites
calientes
Gases licuados Agua y otros líquidos de similar punto de
ebullición

OP = Onda de presión
P = Formación de proyectiles DIAGRAMA DE EFECTOS PARA UNA EXPLOSIÓN
RT = Radiación térmica EXPLOSIONES

OTRAS PERDIDAS DE CONTENCION
FISICAS CONFINADAS QUE DAN LUGAR A EXPLOSIONES

Fase Gas Fase Gas Combustión dentro Combustión Fase Gas Bifásica Fase líquida
y líquida de estructuras de descomposición
baja resistencia térmica o reacción
incontrolada en
recipiente de proceso Posible
Sin Temp. Temp. evaporación
ignición Líquido Líquido Flash
Con venteo Sin venteo
menor mayor de de
que temp. que temp. explosión explosión
ebullición ebullición Gas y Sedimentación
(BLEVE) aerosol del líquido
OP. P
OP. P
Sin RT
ignición Dispersión de la Jet libre y Evaporación
nube gaseosa turbulento
Sin Se Ruptura
ignición consigue catastrófica
contener o del Ignición Ignición Sin
Ignición OP. P ventear recipiente retrasada inmediata ignición

Ignición
OP. P Incendio Dardo de
OP. P UVCE
de dardo fuego
RT
UVCE Incendio Esfera de con fuego
Flash fuego
RT
OP
RT

Ignición
OP. P OP. P Ignición Ignición Sin
OP.
RT RT retrasada inmediata ignición
Ignición Ignición Sin
retrasada inmediata ignición

UVCE Incendio
Flash Incendio Flash
Incendio seguido de
Incendio Flash UVCE incendio de líquido
UVCE
Flash en charco

OP. P
OP.
RT RT OP
OP RT RT


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 d e 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 d e Amortiguación
- Enfriamiento Rápido
- Sistemas d e Alivio
- Válvulas d e 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 d e aire y gases combustibles
- Aire cargado d e polvo d e u n material combustible
- Aire que contiene u n aerosol d e u n 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 n o 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


ANATOMÍA DE UNA DESCARGA ACCIDENTAL DE UN
PRODUCTO EN RECIPIENTE DE PROCESO

INTERCAMBIO DE CALOR
AIRE DE LA POR CONVECCION Y RADIACION
VIENTO ATMOSFERA

REACCIONES QUIMICAS
+ PROCESOS
AEROSOL DE CONDENSACION Y
EVAPORACION
LIQUIDO
EVAPORACION
CALOR DESDE EL TERRENO


Bola de Fuego

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 e s inmediata, la nube d e
gas combustible n o tiene tiempo para mezclarse con e l 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 e s muy rápida, n o s e acumulan lo s
gases generados y no se producen sobrepresiones
apreciables.

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.


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 n o d a 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 d e gas puede ejercer
sobre sí misma u n efecto d e confinamiento similar a l d e u n recipiente.

La ignición diferida de esta nube da lugar a una deflagración. E l
confinamiento provoca la acumulación d e gases a alta presión, que d a
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

INCENDIO FLASH

BOLA DE FUEGO

UVCE

NUBE TOXICA

VAPOR O GAS

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 d e descomposición con propagación
de llama.

Normalmente estos gases n o están presentes e n 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.

E l límite inferior d e inflamabilidad s e expresa e n masa d e líquido por
unidad d e volumen (mg/l) y disminuye a medida que aumenta e l diámetro
d e la s 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

GEA (Gas en Aire)

LEL HEL
Límite inferior Límite superior
de explosividad de explosividad

MEZCLA POBRE MEZCLA EXPLOSIVA MEZCLA RICA

0% 5% 15% 100%


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.


Aplicación del principio de Le Chatelier

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


MECANISMO DE LA AUTOIGNICIÓN

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.

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.

E n la mayoría d e la s combustions subsónicas confinadas, la presión pico
generada e s aproximadamente DIEZ VECES la inicial, y a que la
temperatura d e la llama está limitada por reacciones d e disociación.

Por e l contrario, s i la mezcla no está confinada o s i e l contenedor se
rompe, e l gas e n combustión s e expande como una bola d e fuego a
presión ambinte, y e l volúmen máximo d e la bola d e fuego e s DIEZ
VECES e l volúmen inicial d e la mezcla.


DETONACIÓN CON GASES O VAPORES COMBUSTIBLES

En determinadas condiciones de presión y temperatura, ciertas mezclas y gases
experimentan reacciones supersónicas activadas por ondas de presión
(detonación).

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 s e inicie mediante una onda
d e presión d e 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:


TRIANGULO DEL FUEGO

OXIGENO EN AIRE

COMBUSTIBLE ENERGIA DE IGNICION
(Gas / Vapor) (Llamas / Chispas / Spark)


TETRAEDRO DEL FUEGO

REACCION QUIMICA EN CADENA


PENTAGONO DE EXPLOSIONES
POLVOS EXPLOSIVOS Y NEBULIZACIONES

OXIGENO EN AIRE

DISPERSION DE CONFINAMIENTO DE
PARTICULAS LA NUBE EXPLOSIVA
EN AIRE

POLVO FUENTE DE IGNICIÓN
COMBUSTIBLE SUFICIENTE


POLIGONO DEL RIESGO

POLVO INFLAMABLE POLVO EN SUSPENSION

GRANULOMETRIA CONCENTRACION

OXIGENO EN AIRE FUENTE DE IGNICION


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


REFERENCIAS

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.

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