Atmósferas Explosivas - Prevención de explosiones por polvo, gas
Uno generalmente se imagina que el fuego, las explosiones, ocurren por objetos, materiales, que son "contundentes", por ejemplo, un pedazo de madera, un cable, plástico; pero no siempre es así.
Las partículas de sólidos que flotan en el aire y se posan sobre objetos, puede que no las consideremos, porque son chicas, vuelan en el aire, a veces ni siquiera son tóxicos directamente, puede ser polvo de café, azúcar impalpable, polvo de cacao, harina, etc. Pero hay un tipo de explosiones que se originan a partir del polvo (también por gas, vapor o neblina, pero en este post nos centraremos en las originadas por polvo).
La acumulación de polvo en por ejemplo, plantas industriales, pueden muy riesgosas; y dependiendo de una serie de condiciones, pueden generar consecuencias desastrosas.
Las explosiones por polvo, pueden desencadenar detonaciones secundarias, ocasionando una reacción en cadena, que puede generar destrozos importantes, e incluso extremadamente peligrosas para los seres vivos.
A estas condiciones atmosféricas, en las que es posible una explosión, se las conoce como Atmósferas Explosivas, o ATEX.
Entonces, ¿ qué tenemos que hacer?
1. EVALUAR Y GESTIONAR EL RIESGO.
Debemos evaluar los lugares donde se pueden acumular/almacenar/trabajar con los solidos combustibles.
- para poder estudiar mejor, es recomendable dividir la instalación en operaciones básicas. Necesitamos que la empresa nos entregue un diagrama de ingeniería e instrumentación, con información técnica sobre la maquinaria que utiliza (presiones máximas, temperaturas máximas, dispositivos de seguridad, etc.).
- preparamos un inventario de todos los sólidos y polvos que se manejan en el lugar. No importa si es materia prima o secundaria, todo se incluye. Y debemos contar con las fichas técnicas en donde se indican las cualidades específicas de los sólidos. Esta información nos permitirá determinar si un material es combustible o no.
- tenemos que conocer la cantidad de energía mínima de ignición (MIE) de esos materiales (solidos).
Con toda esta información, podemos determinar las medidas preventivas, y valorar el riesgo.
El fuego se ocasiona cuando están los 4 componentes del "tetraedro del fuego" (combustible, oxígeno, reacción en cadena y calor). En el caso de las explosiones de polvo tenemos el "pentágono de la explosión del polvo", este lo componen:
- a. combustible.
- b. agente oxidante (puede ser el oxígeno del aire).
- c. suspensión de polvo (polvo disperso en el aire).
- d. fuente de ignición (una energía mínima que produzca la explosión).
- e. un espacio confinado.
Como sucedía en el tetraedro del fuego, lo mismo ocurre con el pentágono de explosión de polvo, si nosotros logramos eliminar uno de esos componentes, podemos cortar la reacción en cadena.
El escenario de la explosión es, en un ambiente cerrado, confinado, con partículas de polvo suspendidas en el aire, se produce la inflamación (por la fuente de ignición), la presión dentro del espacio aumenta, por lo que puede provocar explosiones donde esa presión se libere (por la rotura del punto más débil del confinamiento, o por los elementos de seguridad de alivio).
2. CÓMO ANALIZAR EL RIESGO.
La combustión de las partículas de polvo puede ser de dos formas diferentes, por detonación o por deflagración (hay deflagraciones explosivas y no explosivas).
Las detonaciones ocurren de manera casi espontanea. Es una explosión supersónica. La combustión de produce de la mezcla del aire con el combustible, no contando con un frente de llama, sino que se produce una onda de choque, en la que la combustión es simultánea a la onda de presión. en explosiones por polvo, de haber detonación, lo frecuente es que se llegue a esta como transición desde una deflagración.
Una deflagración es una combustión súbita con llama a baja velocidad de propagación. Es un tipo de explosión subsónica. Avanza a un ritmo que está determinado por la velocidad de avance de la llama y por la expansión de los gases productos de la combustión. Dependiendo de la velocidad, el confinamiento y las características del polvo, puede producirse una explosión o no.
Algunas de las normativas que se aplican para las atmosferas explosivas son el Real Decreto (RD) 400/1996 y el RD 681/2003. La RD 400/1996 se aplica a las empresas que suministran aparatos para uso de zonas con ATEX e "incluye en su ámbito de aplicación no solo material eléctrico, sino cualquier otro para uso de atmósferas potencialmente explosivas, así como sistemas de protección y aparatos a utilizar fuera de la" ATEX pero que influyen en la seguridad.
Y la RD 681/2003 se aplica a las empresas que usan material inflamable.
¿Cómo analizamos el riesgo?
1. identificamos el sólido o polvo: su denominación química y su número de CAS (Chemical Abstracts Service Registry Number, que sirve para identificar de manera inequívoca una sustancia, sin importar sus nombres genéricos o comerciales), y la composición química (características, componentes libres <como el fenol por ejemplo>).
2. analizamos su sensibilidad a la ignición: a partir de pruebas y métodos, determinamos la energía mínima de ignición MIE (minimum ignition energy) (la energía mínima que se requiere para iniciar una explosión de polvo en un ambiente cerrado) (el MIE es la cantidad mínima de energía capaz de generar una ignición en una nube de polvo); la temperatura mínima de ignición MIT (minimum ignition temperature) (MIT nube: menor temperatura que es capaz de provocar la ignición de una nube de polvo del material) (MIT capa: menor temperatura superficial que es capaz de encender una capa de polvo).
La severidad de la explosión , es decir, la violencia potencial de la explosión, va a estar determinada por la relación entre la presión y el tiempo.
La Presión máxima de explosión (o Pmáx) es la registrada en un ensayo normalizado de explosión en un recipiente cerrado con la concentración de polvo óptima en el aire. Es característico de polvo combustible y no varía según el volumen del recipiente.
El Gradiente máximo de presión (dP/dt)máx, es la variación máxima de aumento de la presión en función del tiempo.
Índice Kst, que es el índice de deflagración, el cual es (dP/dt)máx. . (V^1/3)donde el volumen del depósito (medido en m3). Este índice es el parámetro para el diseño de las medidas de protección contra explosiones. Las clases de peligro se dividen en función de su clase de explosión St, cuanto más grande es, mayor es el peligro.
- EVITAR LA FORMACIÓN DE ATEX.
- EVALUAR EL RIESGO DE IGNICIÓN ATEX: Evaluar los riesgos que no hayan podido evitarse.
- ATENUAR LOS EFECTOS DE LA EXPLOSIÓN: aplicar las medidas de protección oportunas para que, en caso de que se materialice el riesgo, se garantice la seguridad de los trabajadores.
- información de las sustancias que manejan.
- diagramas de flujo del proceso.
- balance de energía y materia.
- diagramas de tuberías e instrumentos.
- información de los equipos de alivio de presión (tipo de dispositivo, tamaño, superficie de paso, presión de apertura).
- que nos indiquen la presión máxima de trabajo de los equipos que tienen.
- clasificación de las áreas peligrosas con diagramas y la explicación de los procesos.
- Zona 20: área en la cual el polvo combustible puede aparecer durante el funcionamiento normal en cantidad suficiente para producir una concentración explosiva de mezcla de polvo combustible con aire, y/o donde se forman capas de polvo que tienen un grosor excesivo o incontrolable. (interiores de máquinas, contenedores de polvo, etc.).
- Zona 21: área en la cual el polvo combustible puede llegar a aparecer durante el funcionamiento normal, en cantidad grandes como para producir una concentración de polvo explosiva de mezcla de polvo y aire. (puntos de llenado o vaciado).
- Zona 22: área en la que las nubes de polvo combustible se dan de manera poco frecuente, y persisten un corto período de tiempo, o en la cual las acumulaciones o capas podrían estar presentes solo en condiciones anormales (por ejemplo, cercanías a cuartos de molienda).
- Zona 0: área de trabajo en la que una atmósfera explosiva consistente en una mezcla con aire de sustancias inflamables en forma de gas, vapor o niebla está presente de modo permanente, o por un período de tiempo prolongado o con frecuencia.
- Zona 1: área de trabajo en la que es probable, en condiciones de explotación, la formación ocasional de una atmósfera explosiva consistente en una mezcla con aire de sustancias inflamables en forma de gas, vapor o niebla.
- Zona 2: área de trabajo en la que no es probable, en condiciones normales de explotación, la formación de una atex consistente en una mezcla de aire de sustancias inflamables en forma de gas, vapor o niebla o en la que, en caso de formarse, dicha atex sólo permanece durante breves período de tiempo.
- Solo debe entrar personal autorizado.
- Las áreas con riesgo ATEX deben estar señalizadas.
- No se deben usar herramientas fabricadas de metales ligeros como aluminio.
- Las herramientas de acero sólo se permiten en zonas ATEX 21 y 22.
- Las herramientas que generen o puedan generar chispas sólo se pueden usar si el área de trabajo está aislado de otras zonas 21 o 22 y se han tomado medidas adicionales de prevención del riesgo.
- Se deben quitar las acumulaciones de polvo o añadir agua de forma que el lugar de trabajo esté tan húmedo que el polvo no pueda dispersarse.
- Es indispensable tener un programa de orden y limpieza para reducir al mínimo la acumulación de polvo.
- El personal que trabaje en dichas zonas debe contar con vestimenta de material ignífugo.
- No debe usarse aire comprimido u otras modalidades en donde el polvo salga volando.
- Todas las máquinas e instalaciones deben estar a tierra, no puede generarse chispas.
- Las paredes deben ser resistentes a las explosiones para asegurar la estabilidad y permitir la evacuación.
- Minimizar las ventanas existentes en las salas de control y oficinas antes una posible fuente de explosión o fuego.
- Que las salidas de emergencia estén alejadas del peligro.
- Proteger a la gente de molestias de polvo, olores, efectos de una explosión.
- Deben emplearse contenedores de envases adecuados: las big bags, que son envases para contener de 500 a 1000kg de producto, suelen ser hechas de polietileno, pero dependerá de su antiestaticidad:
- Tipo A: hecha de tela no conductiva, no proporcionan ninguna protección contra la electricidad estática.
- Tipo B: son de tela no conductiva. Se diferencias del tipo A en que la conductividad a través del tejido, incluidos los recubrimientos, ha de ser lo suficientemente baja para permitir la propagación de ciertas cargas.
- Tipo C: fabricadas a partir de tejidos conductivos o de un tejido no conductivo con hilos o filamentos conductores de interconexión. Deben tener siempre una etiqueta o punto de conexión a tierra.
- Tipo D: hechos de un tejido que permite que la carga se disipe sin estar conectado a tierra. Algunas de ellas tienen un revestimiento de baja resistencia que reduce el riesgo de descargas electrostáticas.
- https://www.michael-smith-engineers.co.uk/resources/useful-info/atex "Usefull information on ATEX", autor: Michael Smith Engineers. Fecha de consulta: 21/04/2025.
- "Prevención de las explosiones generadas por polvo", autor: Ricardo Fernández García. Fecha publicación: Febrero de 2010. Fecha de consulta: Agosto 2023.
- Norma NFPA 61 "Norma para la prevención de incendios y explosiones de polvo en instalaciones de procesamiento agrícola y alimentaria",
- "Guía técnica para la evaluación y prevención de los riesgos derivados de Atmósferas Explosivas en el lugar de trabajo", del Real Decreto 681/2003 de España. Autor: Ministerio de trabajo y Economía Social del Gobierno de España.
Comentarios
Publicar un comentario