Prevención y protección contra las explosiones

17. 04. 26

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Por: Carlos Alberto Lestón

Muchísimas actividades humanas presentan riesgos ocultos y no tienen ningún tipo de control, la vida moderna es mucho más sencilla hoy que hace algunas décadas, piense Ud. en como haría para encender una hoguera sin ayuda de un fósforo ni otro elemento moderno.

Tenemos la suerte de contar con encendedores de todo tipo, combustibles líquidos y gaseosos embotellados en forma segura, aerosoles con productos de todo tipo que nos facilitan gratamente la vida cotidiana por ejemplo, para el solo hecho de rociar con un producto químico determinado lugar para ahuyentar insectos, ponernos desodorantes, aceites en sartenes, usar pequeñas cocinas a gas licuado en campamentos.

También sabemos cómo debemos usarlos en forma segura, si tenemos dudas están las indicaciones en el envase, esas que siempre ¿leemos?

Es muy alta la cantidad de accidentes que se producen en el hogar, camping, taller, y hasta en el mismísimo momento de prender el fuego para el asado. En esto no existen estadísticas confiables (o directamente no las hay) en cuanto al número de eventos sucedidos en una determinada cantidad de tiempo.

Si bien es cierto que una explosión “doméstica” no es tan grande, espectacular o destructiva como una “industrial”, obedece a los mismos mecanismos de iniciación y en muchos casos a las mismas causas que la generan, increíblemente un gran porcentaje de éstas “pequeñas explosiones” lleva un herido de consideración y hasta víctimas fatales.

Una Explosión es la conversión repentina de Energía Potencial (de origen químico o mecánico) en Energía Cinética con la producción de gases a presión o la liberación de un gas que estaba a presión.

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.

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 de electricidad estática,  Fuego, llamas, material incandescente, Arcos o chispas de origen eléctrico,  Chispas o fricción de origen mecánico y  Reacciones químicas.

Explosiones originadas por fuentes de combustibles difusas

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.

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 produce 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:

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 fluido 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.

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.

En los Aerosoles “domésticos” éste fenómeno ocurre con mucha frecuencia, liberando sus productos mayormente inflamables a todo el ambiente causando serios accidentes.

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.

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 rotura del contenedor como resultados de daños mecánicos o calentamiento localizado sobre el nivel del líquido.

Transición rápida 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.

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 origen 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 las 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.

Explosión interna de atmósferas inflamables

Los tipos 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 auto ignición 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).
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