Uno de los peligros de la producción industrial es el polvo combustible, que crea un entorno potencialmente explosivo. La gente puede subestimar su peligro hasta que provoca una explosión con pérdida de vidas y destrucción.
Veamos qué es el polvo combustible y cómo proteger los equipos industriales y al personal de sus efectos negativos. Veamos los parámetros de su peligro de explosión.
¿Qué es el polvo combustible?
- Los polvos combustibles (CS) son partículas sólidas con un tamaño nominal igual o inferior a 500 µm. Combinadas con aire a presión atmosférica y temperatura normal, pueden formar una mezcla explosiva. Ejemplos: harina de arroz y trigo, especias, ácido ascórbico, aluminio.
- Partículas y fibras volátiles combustibles (VCF) con las mismas propiedades que el polvo combustible pero con un tamaño superior a 500 µm. Ejemplos: algodón y pulpa de algodón, cáñamo, rayón. HLW también se refiere a "polvo".
- Una atmósfera explosiva de polvo es una mezcla de HS y/o HLV con aire en condiciones atmosféricas en la que se propaga una llama autosostenida tras la ignición
La norma internacional IEC 60079-10-2:2015 separa tres términos:
Problemas de explosión del producto en la producción
El polvo es un subproducto inevitable de diversos procesos tecnológicos. Se genera durante el procesamiento y transporte de madera, metales o material vegetal; la producción de productos farmacéuticos a partir de ingredientes en polvo. Las mezclas de polvo y aire pueden explotar.
- almidón
- algodón
- azúcar
- harina
- leche en polvo
- ajo
- maíz
- carbón
- lactosa
- ácido ascórbico
- aluminio
- zinc
- hollín
- polipropileno
Ejemplos de productos potencialmente explosivos:
El polvo se vuelve peligroso si forma una nube con una concentración de partículas combustibles suficiente para crear una atmósfera explosiva. Este problema es especialmente grave en espacios confinados.
Las capas de GP son peligrosas sin crean una nube al entrar en contacto con una superficie caliente o una fuente de calor. Pueden autoinflamarse y provocar un incendio en el equipo.
Condiciones de explosión (pentágono)
El polvo siempre crea un peligro. Si una atmósfera explosiva (mezcla de HLPG o HLP con gases oxidantes) y una fuente de iniciación (llama, descarga eléctrica, chispa) se encuentran en un espacio confinado, se producirá una explosión. El proceso se muestra en la figura.
- Su concentración ha descendido al rango explosivo, por ejemplo, se ha formado una nube al encender el equipo tras una larga pausa;
- Hay suficiente oxígeno u otro agente oxidante;
- Entró en contacto con el foco del incendio.
Una mezcla de polvo y aire explota cuando se cumplen varias condiciones:
A menudo se producen explosiones primarias y secundarias. La inicial surge de una pequeña cantidad de polvo o fibras combustibles y desplaza al espacio otras partículas sólidas. Éstas, a su vez, entran en contacto con el comburente y la llama, provocando una segunda explosión, más destructiva y potente. El proceso ocurre rápidamente, por lo que la secuencia no siempre es visible.
La inflamabilidad de un polvo indica la probabilidad de ignición, pero no la probabilidad de explosión. La probabilidad de explosión depende de la tecnología de producción del producto en cuestión.
La elección de la protección contra las explosiones de polvo depende de los parámetros de explosividad del polvo. Éstos, a su vez, vienen determinados por varias características, entre ellas la dispersabilidad y la concentración. Su correlación determina la explosividad de un GP.
La dispersabilidad es el grado de trituración del producto. Cuanto más pequeñas son las partículas, mayor es la superficie total de la sustancia. Esto, a su vez, afecta a la actividad química y física del polvo y a su dispersión en el aire. Las partículas más pequeñas reaccionan más rápidamente con los agentes oxidantes y es menos probable que se depositen en las superficies.
La concentración es la relación entre la masa de polvo y el volumen de aire (g/m3). La temperatura de ignición está relacionada con este parámetro. Cada tipo de GP tiene su propio rango de concentración explosiva, con límites superior e inferior.
Cuanto más pequeñas son las partículas combustibles, menor es su contenido que puede provocar una explosión. También hay una dependencia de la forma del GP. Las partículas esféricas se oxidan más lentamente que las irregulares.
- De dispersión;
- Formas de las partículas;
- De la humedad del GP;
- La gama de concentraciones explosivas;
- En el contenido de sustancias que impiden la combustión.
La explosividad de los GP depende de:
No existen guías prefabricadas sobre el riesgo de explosión de los polvos en una instalación de producción concreta, por lo que depende de varias condiciones. Para conocer los riesgos se necesitan pruebas de laboratorio profesionales. En las pruebas ATEX.CENTER, las muestras de GP se encienden y explotan en condiciones controladas. Se mide y analiza todo el proceso.
Evaluación del riesgo de explosión de los productos
- dPruebas de polvo.
- Auditorías de protección contra explosiones de locales y equipos.
Para conocer los riesgos de una producción individual, se llevan a cabo dos procedimientos:
La clase de riesgo de explosión de los polvos generados en la planta puede determinarse probando el sistema de protección contra explosiones en el laboratorio. Esto determinará la elección de la protección contra explosiones para el equipo. Es posible seleccionar un sistema de protección contra explosiones sin realizar una prueba de explosión basándose en los datos de referencia disponibles, pero en caso de que se necesite un gran volumen de protección contra explosiones de polvo, la elección del sistema de protección contra explosiones será imprecisa. Es como seleccionar el tratamiento de un médico sin un examen.
Los especialistas miden y calculan los siguientes indicadores clave para determinar los parámetros del riesgo de explosión:
LEL - Límite inferior de concentración de propagación de la llama para la mezcla de aerosoles. Indica la concentración mínima de la mezcla polvo/aire para la combustión.
Cuanto mayor sea el rango, mayor será el límite de concentración para la propagación de la llama en una suspensión de aerosol. Cuanto más amplio sea el rango de la NEQ y la EGR, más explosiva será la mezcla de polvo y aire.
Pmax es la presión máxima de explosión.
(dP/dt)max es la velocidad máxima de aumento de la presión de explosión.
Kst es el índice de gravedad de la explosión por combustión (índice de explosividad).
Véanse en la tabla las clases de peligro de explosión de los GP.
| Clase | Valor Kst, bar*m/s | El poder de la explosión | Ejemplos de sustancias |
|---|---|---|---|
| St0 | 0 | No | Polvo de soldadura |
| St1 | 0-200 | Débil | Leche en polvo; azúcar; zinc |
| St2 | 200-300 | Fuerte | Celulosa, PMA |
| St3 | de 300 | Muy fuerte | Titanio, magnesio en polvo |
Para determinar Kst y Pmax, se necesita una "explosión controlada". Esto sólo puede hacerse de forma segura en condiciones de laboratorio. Lo hacemos con nuestros socios, los principales institutos europeos de protección contra explosiones.
Las auditorías ayudan a identificar y marcar las zonas del lugar de trabajo en las que se producen acumulaciones de SA; a aclarar el volumen y la naturaleza de la formación de la mezcla de polvo y aire, ya sea permanente o temporal.Estas zonas se clasifican en función de su nivel de peligro. Esto se utiliza para identificar las zonas en las que debe instalarse protección contra explosiones.
Lo mejor es encargar una auditoría a una organización experta, por ejemplo ATEX.CENTER. Las acumulaciones de polvo no siempre se pueden encontrar visualmente, porque también pueden estar dentro del equipo. Por eso, los especialistas en protección contra explosiones, junto con el personal técnico del cliente responsable del proceso específico, llevan a cabo la auditoría.
Acciones en caso de explosión del producto
- Evitar, en la medida de lo posible, la formación de capas y la acumulación de producto;
- Eliminar las fuentes de ignición;
- Proporcionar al personal ropa resistente al fuego, si es necesario;
- Instalar sistemas de protección contra explosiones cuando no sea posible deshacerse por completo de los GP.
El responsable del proceso debe diseñar y aplicar medidas para proteger a las personas y los equipos:
ATEX.CENTER ofrece un servicio completo de protección contra explosiones. Comprobamos para usted los sistemas de protección contra explosiones, realizamos auditorías, desarrollamos medidas de protección y, si es necesario, proponemos soluciones y suministramos el equipo adecuado. Nuestro centro de expertos es socio oficial del principal fabricante europeo de sistemas de protección contra explosiones RSBP spol. s r.o.
Puede encargar un proyecto llave en mano de protección contra explosiones de mezclas de polvo y aire o trabajos individuales.