Protección contra explosiones de polvo: ventilación de equipos
¿Cómo proteger una instalación contra explosiones de polvo?
Soluciones disponibles para liberar presión en equipos en caso de explosión de polvo
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| Resumen de la sección |
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| 1. Introducción: ¿Qué tipos de válvulas están disponibles para la protección contra explosiones de polvo? |
| 2. Válvulas de explosión: paneles y discos de ruptura |
| 3. Extinción de llamas: ventilación sin llama |
La ventilación de explosiones de polvo es el último recurso para proteger a las personas y equipos en caso de explosión de polvo: esta página revisa soluciones aplicables para ventilar de manera segura una explosión, como paneles de explosión, discos de ruptura, extinción de llamas, etc.
1. Introducción
¿Qué equipos instalar para protegerse contra una explosión de polvo?
Al estudiar cómo se desarrolla una explosión de polvo, se observa que la presión aumenta ligeramente al principio y luego de manera muy abrupta, con un incremento de presión en función del tiempo igual a Kst, hasta alcanzar finalmente una presión máxima Pmax. Si no se actúa, la explosión destruirá el equipo de proceso y causará lesiones o la muerte a las personas que trabajen cerca.
Si un análisis de riesgo de explosión de polvo, como los realizados durante DHA, DSEAR, o ATEX , muestra que no es posible prevenir la posibilidad de una explosión, entonces una de las estrategias para protegerse es ventilar el equipo de proceso tan pronto como la presión comience a aumentar. De esta manera, la presión dentro del equipo se mantiene dentro de los límites de diseño, y la onda de presión y las llamas se ventilan en una zona segura.
La ventilación, dependiendo del tamaño del equipo, puede realizarse mediante un disco de ruptura o una puerta de explosión.
2. Válvulas de explosión: paneles y discos de ruptura
¿Cómo ventilar una explosión?
El tipo más común de ventilación de explosiones consiste en cubrir una abertura en un tolva o silo con una membrana precortada, generalmente de acero. La membrana está diseñada para resistir las condiciones normales del proceso, en términos de vacío o presión, pero se abre si la presión alcanza un nivel determinado, lo que sería indicativo de una explosión. Estas válvulas se agrupan bajo el término genérico "válvulas de explosión", pero a veces se denominan *paneles de explosión* si tienen forma rectangular o *discos de ruptura* en caso de forma circular.
El diseño de estos paneles de ventilación debe seguir ciertas normas para garantizar su correcta configuración en términos de presión de apertura y tamaño (área). Este tipo de diseño debe ser realizado por consultores capacitados.
El panel debe estar equipado con un sensor que detecte su apertura; el sistema de automatización debe entonces detener el proceso, ya que esto podría indicar que ha ocurrido una explosión (los discos de ruptura son frágiles y podrían abrirse sin explosión si no están instalados correctamente, por ejemplo). El panel debe ubicarse en un área donde sea seguro ventilar, típicamente donde no haya personas presentes durante la producción. Si no es posible, por ejemplo en un edificio, se puede instalar un conducto de ventilación, pero esto debe considerarse en el diseño.
Cabe señalar que, en el caso de silos grandes, es posible instalar puertas de explosión o compuertas. Estas no se basan en una membrana, sino en una compuerta articulada que se abre en caso de explosión y luego se cierra nuevamente.
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3. Extinción de llamas - Ventilación sin llama
¿Qué es un extintor de llamas?
Puede ser necesario ventilar la explosión dentro de un edificio. Esto puede ocurrir si la ruta para un conducto de escape es demasiado compleja o si, por razones higiénicas, no se recomienda. Ventilar simplemente la explosión dentro de un edificio tendría consecuencias catastróficas, ya que la onda de presión podría dañar el edificio, otros equipos o, peor aún, desencadenar una explosión secundaria al levantar polvo en el área de producción que podría ser encendido por las llamas de la explosión primaria.
¿Cómo funciona la ventilación sin llama?
En este caso, una posibilidad es instalar un extintor de llamas, también llamado *parallamas* o *filtro de llamas*. Es un dispositivo grande que cubrirá el panel de explosión y detendrá la propagación de las llamas. Está compuesto por una rejilla y filtros de acero inoxidable que permiten detener las llamas y también reducir la onda de presión.
El diseño de un parallamas debe realizarse con gran cuidado y debe ser llevado a cabo por proveedores especializados en este tipo de equipos. Para dimensionar correctamente el extintor de llamas, deben considerarse las siguientes entradas de diseño [PPI]:
- Tamaño y morfología de las partículas: diferentes polvos, con distintos tamaños de partícula o que se funden durante la explosión, tendrán efectos diferentes en el filtro de llamas. Si se reconoce que el polvo presenta un alto riesgo de obstruir fuertemente el filtro, este debe aumentarse de tamaño para evitar una presión excesiva en el recipiente. En caso de que un recipiente diseñado para un producto se reutilice para otro, debe consultarse al proveedor del extintor de llamas, ya que las propiedades del polvo podrían cambiar, afectando la eficiencia del filtro de llamas.
- Concentración de polvo: al igual que en el punto anterior, la concentración de polvo tendrá un fuerte impacto en la cantidad de partículas que llegarán al filtro, se detendrán y luego aumentarán la caída de presión durante una explosión.
- Volumen del recipiente: los recipientes más grandes tenderán a generar una mayor carga de partículas hacia el filtro en caso de explosión.
- Geometría del recipiente: dependiendo de dónde ocurra la explosión en el recipiente y de la ubicación del extintor de llamas, la concentración de partículas hacia este último puede variar.
La instalación del extintor de llamas requiere ciertas precauciones:
- No debe ubicarse en un área de paso donde las personas puedan estar de pie (el gas que escape del parallamas estará caliente y generará ondas de presión), y no debe estar demasiado cerca de la pared.
- Si el extintor de llamas está subdimensionado, partículas sin quemar podrían escapar durante una explosión. Para evitar una explosión secundaria, debe declararse una zona 22 dentro de cierta distancia del extintor de llamas.
Cada fabricante tiene recomendaciones específicas que deben seguirse.
Este dispositivo también debe mantenerse, especialmente para garantizar que la rejilla y el filtro no se obstruyan con el tiempo. Con este fin, se puede instalar una cubierta suministrada por el fabricante.
Las necesidades de ventilación de explosiones deben definirse mediante un análisis de riesgo de explosión de polvo. Las conclusiones del análisis de riesgos deben ser implementadas por la planta.