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Explosiones de polvo y su prevención

Las industrias que habitualmente generan polvo, en determinadas condiciones puede ser causa de explosión. En el caso de que ésta se produzca, los accidentes suelen ser extremadamente graves, con grandes pérdidas materiales y de vidas humanas. Los granos se destacan cada vez más por ser una fuente muy importante de divisas para nuestros países latinoamericanos por el crecimiento sostenido, a consecuencia de la elevada demanda mundial. Sin embargo, actualmente es un fenómeno poco conocido y con un desarrollo normativo insuficiente, lo que llama la atención que las plantas de elevadores y silos agrícolas no posean adecuadas salvaguardas de protección contra incendios y explosión.

Contrariamente a lo que se pueda pensar, el polvo de los materiales combustibles, cuando alcanza un tamaño y concentración determinados, puede ser explosivo. Incluso a pesar de que el polvo, a diferencia del gas, tiende a sedimentarse, no por ello deja de ser peligroso, ya que cualquier causa puede ponerlo en suspensión. Una explosión de polvo es el resultado de la combustión extremadamente rápida de partículas combustibles puestas en suspensión, con capacidad para propagarse a través de esa mezcla de aire y partículas.

Sus efectos son mecánicos (aumento de la presión), térmicos (aumento de la temperatura) y de producción de humos asfixiantes (consumo de oxígeno).

Los polvos combustibles están presentes en una gran variedad de industrias. Se estima que hay cerca de 13 millones de trabajadores en la industria de manufactura y de estos, miles pueden estar en riesgo de sufrir lesiones relacionadas a los polvos combustibles.

Los accidentes ocurridos han demostrado que las explosiones de polvo pueden llegar a ser tremendamente violentas, causando muchas víctimas y arrasando totalmente instalaciones de todo tipo.

Cualquier particulado sólido de origen orgánico o inorgánico en el caso de los metales, tiene el potencial de generar una explosión bajo las condiciones adecuadas. Usualmente se reconocen como generadoras de material particulado las industrias que manejan metal, plástico y/o resinas, madera y sus derivados, alimentos, manufactura de medicamentos, y manufactura de productos agrícolas entre otras.

Si lo comparamos con materiales conocidos puede ser tan o más pequeño que un grano de azúcar o de arena, el fino aserrín de la madera, la harina que usamos para el pan, el polvo de metal luego de pulido o cortado

Para que represente un peligro se necesita la acumulación de tan sólo 1/32” de pulgada en superficies horizontales.

El particulado sólido se genera como resultado de procesos mecánicos donde materia sólida es cortada, lijada, pulida, triturada, molida o de alguna manera manipulada para generar particulado sólido fino.

El fuego es la reacción que se produce cuando tenemos un material combustible, en este caso polvo, oxígeno y una fuente de ignición, combinadas en las proporciones adecuadas para sostener la combustión inicial, en la Figura 1 se ilustra el triángulo de fuego clásico.

Dos de los factores que más contribuyen a una explosión de polvos combustibles son:

  • la acumulación de polvo en las áreas y superficies de trabajo y
  • la presencia de fuentes de ignición.

Para controlar estos factores son fundamental los programas 5S de orden y limpieza y al control o prevención de chispas, flamas o fuentes de calor que puedan proveer la energía para comenzar el fuego que produzca la explosión.

Es importante identificar si los materiales que maneja la empresa están clasificados como polvo combustible. Esa información se encuentra en las hojas de datos de material (MSDS).

Debe existir un programa de inspección, limpieza y mantenimiento de frecuencia regular, que controle la acumulación de polvo para prevenir que esta llegue a concentraciones peligrosas. Tanto los equipos como las superficies de trabajo deben ser inspeccionados para evitar la acumulación.

Los equipos y procedimientos usados en los procesos de limpieza no deben añadir elementos de riesgo como es la dispersión de polvo al limpiar o fuentes de ignición no controladas provenientes de equipos o vehículos.

La clasificación eléctrica del área de trabajo determina los controles necesarios para instalaciones eléctricas de equipos, maquinaria e iluminación donde hay polvo presente.

Si a la vista de las consideraciones apuntadas, se estima que existe un riesgo de explosión de polvo, hay que tomar medidas para combatirlo. Existen las siguientes posibilidades:

  • Impedir que se produzca la explosión.
  • Prevenir consecuencias de la explosión.

Las explosiones de polvo pueden impedirse si:

  • No existe el oxígeno necesario para la combustión explosiva del polvo.

El oxígeno es desplazado por gases no combustibles, tales como el nitrógeno o el dióxido de carbono, hasta el punto de impedir cualquier posibilidad de explosión por reducción de la concentración de oxígeno.

  • Las fuentes de ignición eficaces son eliminadas con total certeza.

Esta medida debe aplicarse en todos los casos, incluso aunque ya se hayan adoptado las medidas constructivas de protección.

  • La concentración de polvo puede mantenerse lo suficientemente baja como para que la mezcla aire/polvo resulte demasiado “pobre” para permitir la propagación de una explosión.

La humidificación con líquidos puede impedir la formación de nubes de polvo en concentraciones elevadas.

  • El polvo combustible puede sustituirse por otro no combustible.

La adición de polvo inerte (sal gema, sulfato sódico o fosfatos) no es, por lo general, eficaz, más que si la cantidad añadida de éste supone más de la mitad de la mezcla.

Prevenir consecuencias de la explosión:

Los efectos de una explosión de polvo pueden limitarse mediante:

  • Una construcción resistente a la explosión.

Los recipientes e instalaciones, así como los conductos de conexión, construidos para resistir una explosión, deben poder soportar, sin ruptura, la probable presión de esta.

  • La limitación de la presión de explosión (escape).

Las válvulas de explosión y los discos de ruptura, de dimensiones adecuadas, constituyen, entre otros, dispositivos utilizables con este fin.

  • La supresión de la explosión.

Este tipo de instalaciones detecta la explosión en su inicio, por medio de detectores de llama o de presión, y la extingue en sus comienzos, mediante la rápida inyección de agentes extintores.

  • El aislamiento de la explosión mediante el desacoplamiento de los sistemas.

El desacoplamiento por medio de esclusas giratorias, chimeneas de descarga, barreras de agentes extintores, válvulas de cierre rápido, son algunos dispositivos recomendados.

Como complemento a las medidas mencionadas, se impone adoptar las siguientes medidas organizativas para disminuir los riesgos de incendio y explosión y para garantizar la eficacia de las medidas técnicas adoptadas.

Procedimientos correctivos:

  • Limpieza de las instalaciones y sus alrededores.
  • Control técnico de seguridad y mantenimiento de instalaciones y equipos
  • Señalización y delimitación de las zonas de peligro.
  • Instrucción regular del personal.
  • Limpieza de las instalaciones y alrededores.
  • Auditorías técnicas de seguridad y mantenimiento, en especial válvulas, sensores, correas, cojinetes.

Medidas de protección preventiva:

  • Evitar la fuga de polvo de los equipos.
  • Prohibir que se fume en las áreas críticas.
  • Permisos de trabajo en caliente.
  • Emplear separadores magnéticos y neumáticos.
  • Poner a tierra todos los motores, colectores de polvo, conductos, recipientes metálicos.
  • Establecer protección contra rayos y variaciones bruscas de tensión.
  • Eliminar rápida y regularmente cualquier acumulación de polvo, empleando equipos de aspiración, no se recomienda el uso de escobas de aire comprimido.
  • Empleo de material antiestático para cintas transportadoras.
  • Montaje de interruptores de emergencia que desconectan los motores en caso de rozar una cinta transportadora.
  • Instalación de dispositivos de equilibrado de presión, que evacuen sin peligro alguno la presión que se haya formado durante una explosión.
  • Montaje de indicadores automáticos de temperatura.
  • Instalación de pararrayos montados conforme a las reglas vigentes.
  • Ejecución de los equipos eléctricos a prueba de polvo.
  • Sistemas eficientes de puesta a tierra para evitar cargas electrostáticas.
  • Imanes en las bocas de los colectores de aspiración que eliminen partículas metálicas cuyo roce con las paredes metálicas pueda producir chispas y la consiguiente deflagración.

Podemos pensar que la más efectiva protección lo constituyen los sistemas supresores, dado que trabajan sobre los comienzos de la combustión, evitando de esta manera la generación de suficiente cantidad de gases combustibles como para producir una posterior explosión. Lo más terrible en una “explosión de polvo” no lo constituye solamente la primera explosión o explosión primaria, que podrá ser desde pequeña a muy grande, sino, el propio proceso de encadenamiento o de mecha que se genera a posterior, por lo cual la protección no sólo debe ir encaminada a controlar y minimizar los efectos de esta primera explosión, sino, a cortar el proceso de encadenamiento.

Referencias

Prevención integral: https://www.prevencionintegral.com/canal-orp/papers/orp-2015/explosiones-polvo-su-prevencion.  Autor principal:  Jorge Raúl Parente, Universidad Tecnológica Nacional, Argentina

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