06.1- Sistemas Para La Defensa Contra Explosiones

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Defensa Contra Explosiones

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    SISTEMAS PARA LA DFEFENSA CONTRA EXPLOSIONES

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    A) EXPLOSIN DEFLAGRANTE

    A1. Prevenir la deflagracin: mantener las reacciones qumicas

    explosibles con concentraciones que estn fuera de los lmites

    de explosividad, si ello es posible. ver los Captulos 2 y 3 de

    NFPA-69

    A.2. Suprimir la deflagracin en su iniciacin, Captulo 4 de

    NFPA-69.

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    A) EXPLOSIN DEFLAGRANTE

    A.3. Disear los recipientes de manera que puedan resistir la

    presin resultante de la deflagracin: presin de diseo

    adecuada a considerar en el diseo. Ver Captulo 5 de NFPA-69.

    A.4. Ventear la deflagracin: Ampliar en la NFPA-68

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    B) EXPLOSIN DETONANTE

    B. 1. Distancia como medio de proteccin pasiva;

    consideracin del alcance, o atenuacin

    B.2. Muros protectores como proteccin pasiva de

    elementos sensibles (salas de control, equipos crticos,

    etc.) de las instalaciones. lo que recibe la horrible

    denominacin de bunkerizacin.

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    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    Es importante recordar y recalcar aqu, una vez ms, que

    la accin humana slo tiene efecto sobre la corta (mseg)

    pero importante etapa deflagrante de la explosin, Una

    vez que sta haya alcanzado el rgimen detonante (mseg,

    cm, >=340 m/seg, DP cuatro veces, etc.) solamente

    cabe la proteccin pasiva mediante distancias y muros.

    Nota:

    1 lb/pulg2 (psi) = 6,895 KPa = 0,07 Kg/cm2

    1 kg/cm2 = 100 KPa = 98 1 mbar

    1 KPa = 9,81 mbar

    1 bar = 1,019 Kg/cm2 = 750 mm Hg

    1 Pa = 1 Newton/m2

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    1. RECIPIENTES RESISTENTES

    A LAS EXPLOSIONES

    Recordar que los dispositivos para alivio que se han considerado en el diseo de proceso no son tiles, porque su actuacin es demasiado lenta y, por tanto, ineficaz. Para establecer la presin de diseo, en el caso del aire como oxidante, se puede utilizar la ecuacin siguiente:

    P = 1,5 [R(Pi + 14,7) - 14,7] F

    donde: P = Presin de diseo (psig) para resistir la deflagracin (en dos usos que se vern). R = Pf/Pi, (en unidades consistentes de presin absoluta):

    Para la mayora de las mezclas gas/aire : R = 9. Para mezclas de polvo orgnico/aire : R = 10. Para mezclas de polvo tipo St-3/aire : R = 13.

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    1. RECIPIENTES RESISTENTES

    A LAS EXPLOSIONES

    Para temperaturas de operacin (TC) inferiores a 25C corregir usando:

    R = R [298 / (T + 273)].

    Pr = Presin mxima de deflagracin (psig) previsible. Pi = Presin inicial (psig) prevista (normalmente la de proceso). F = Razn de las tensiones de deterioro (rotura o deformacin) del recipiente con respecto a la tensin mxima permisible; dos casos: Prevencin F P Valores de F para P (Nota 1) Ante rotura Fr Pdr 4.0 Ante deformacin (2) Fd Pdd 2.0

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    1. RECIPIENTES RESISTENTES

    A LAS EXPLOSIONES

    Fr = tensin lmite de rotura del material tensin mxima permisible

    Fd = tensin lmite de deformacin del material

    tensin mxima permisible

    Notas:

    (1) Aceros al carbono con bajo contenido de ste; aceros

    inoxidables poco aleados.

    (2) En este caso se debe disear el recipiente tambin para

    vaco total.

    (3) 1 psi = 6,89 KPa = 0,07 Kg/cm2.

    (4) La ecuacin no es aplicable a recipientes con L/D > 5.

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    Se trata de aprovechar el tiempo muy breve (mseg.), que

    transcurre entre la iniciacin de la deflagracin y el

    desarrollo de presiones destructoras, para apagar la

    reaccin explosiva.

    La supresin de deflagracin se efecta en tres etapas

    que deben sucederse con gran rapidez.

    Son, junto a consideraciones relativas al diseo del

    equipo correspondiente, las siguientes:

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    2. SUPRESIN

    DE EXPLOSIONES

    Diagrama esquemtico de la eliminacin

    de una explosin en el interior de un

    depsito tpico de 1.OOO galones

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    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    a) Deteccin. La iniciacin de una deflagracin se detecta

    mediante el aumento

    de presin, o mejor, la velocidad de dicho aumento. Tal

    deteccin debe ser automtica, muy rpida y capaz de

    discernir los efectos de una deflagracin iniciada con

    respecto a variaciones de presin debidas al ambiente o

    al proceso que puedan darse normalmente. Para la

    deteccin de explosiones de polvo suelen emplearse

    sensores de presin. Para las de gases o vapores pueden

    emplearse dichos sensores o detectores de radiacin

    ultravioleta, que son ms rpidos.

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    b) Activacin del sistema supresor . La seal procedente

    del detector se analiza y, si es el caso, da lugar al

    disparo del sistema supresor, a bloquear (con vlvulas

    muy rpidas) parte de la instalacin y a activar la parada

    de emergencia del proceso.

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    c) Supresin. Se trata de aplicar aqu las mismas

    acciones que las empleadas en la extincin de incendios:

    enfriamiento, inertizacin-sofocacin y, sobre todo,

    inhibicin de las reacciones en cadena propias de la

    combustin. El equipo supresor debe dispersar el agente

    supresor de manera homognea en todo el recinto y

    finamente dividido (niebla o polvo).

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    Diagrama presin-tiempo para una explosin normal y para una suprimida

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    Vuelve a ser crtica la velocidad de actuacin. Por ello es

    frecuente la utilizacin, como medio propulsor del agente

    (por ejemplo, nitrgeno), a presin muy elevada e,

    incluso, de detonadores cuyas explosiones auxiliares

    impulsan la dispersin. El agente supresor puede ser

    lquido (hidrocarburos halogenados: Halones 1011 y 1301)

    o polvo slido (fosfato amnico).

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    Son tpicas las aplicaciones de los sistemas supresores de

    explosiones deflagrantes en los casos siguientes:

    Equipo para proceso: reactores, mezcladores,

    pulverizadores, molinos, secadores, hornos, filtros,

    tamizadores, separadores de polvo, etc.

    Equipo para el transporte de slidos: neumtico, de

    cangilones, de tornillo, de cinta, etc.

    Equipo para el almacenamiento: tanques, silos, etc.

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

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    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    Los sistemas indicados no son idneos cuando:

    Las sustancias son objeto de descomposicin qumica violenta.

    Procesos que operan a temperatura >= 538C a presiones >

    7,1 bar.

    Equipo no diseado para resistir la presin originada por la

    deflagracin (no detonante).

    Zonas ocupadas por personas: al no haber aviso con

    antelacin suficiente, las personas pueden sufrir dao y/o

    pnico.

    2. SUPRESIN DE EXPLOSIONES

    Carlos Alberto Garca C. Ingeniero Qumico Instructor HAZMAT Cruz Roja Colombiana

    3. VENTEO DE EXPLOSIONES

    Suponiendo que la prevencin y la supresin no hayan podido evitar el

    desarrollo de la deflagracin , y que el recinto no la pueda resistir,

    cabe la posibilidad an de aliviar la variacin destructiva mediante

    sistemas de venteo especiales.

    Ser posible siempre que no se alcancen las condiciones detonantes

    La mayora de las explosiones suelen ser de mbito localizado y en

    condiciones alejadas de las ptimas (mejor psimas) para que tenga