Llamas y Sobrepresión

Por Geof Brazier
Director de Desarrollo
Sistemas de Seguridad BS&B;

¿Sabe usted cuánta energía se necesita para encender los vapores de hidrocarburos? Un joule es la cantidad de energía que se requiere para elevar la temperatura de aproximadamente un cuarto de gramo de agua por 1 grado Celsius. En términos eléctricos, un joule representa la emisión de 1 watt de potencia en 1 segundo, pero se requiere menos de una milésima de esta cantidad de energía para encender la mayoría de los vapores de hidrocarburos. Esto hace que las industrias que trabajan con procesos de petróleo, gas y disolventes sean muy sensibles a los riesgos de combustión.

Para que se inicie la combustión, deben existir combustible, calor y oxígeno, elementos que configuran el denominado “Triángulo del Fuego”. En procesos industriales como los señalados, con el gas del proceso del vapor que proporciona combustible y el oxígeno proveniente del aire atmosférico, normalmente la ausencia de una fuente de calor es lo que evita que ocurra la combustión. Sin embargo, esto puede cambiar en un instante como resultado de la acumulación de electricidad estática, la caída de un relámpago, o la presencia de equipo eléctrico mal utilizado. Éstas y otras fuentes no deseadas de ignición proporcionan fácilmente la baja energía, normalmente en el rango de microjoule a milijoule, necesaria para iniciar la combustión de disolventes e hidrocarburos.




Figura 1: Pentágono de Explosión

Dentro de los límites de las tuberías y equipos de proceso, el confinamiento de los equipos de proceso y la dispersión de combustible y aire (oxígeno) que fácilmente aparecen con los gases y vapores pueden convertir el Triángulo del Fuego en un Pentágono de Explosión (Figura 1). En presencia de una fuente de ignición, se puede liberar la potencia total de combustión del gas o vapor; la llama se propaga a través de la mezcla de combustible/oxígeno y potencialmente se crea una presión destructiva. En condiciones de prueba, donde se utilizan potentes equipos para medir las características de la combustión, normalmente se obtienen presiones superiores a 8 bar. Si se deja que la llama aumente a través de los sistemas de tuberías, se puede alcanzar la barrera del sonido, momento en el que la combustión dará a lugar a una detonación que puede llegar a 20, 30 bar o más. Los sistemas de almacenamiento y muchos sistemas de tuberías no pueden soportar esos niveles de presión, lo que genera un fallo catastrófico de los equipos y severos riesgos para las personas y las instalaciones industriales.

¿Cómo puede una industria evitar y protegerse ante este tipo de riesgos?

Protección por Prevención

La prevención es la clave para el manejo del riesgo de combustión. En condiciones de operación normales donde se evitan las fuentes de ignición, la experiencia nos muestra que se evitan también las condiciones para se produzca el Triángulo de Fuego y el Pentágono de Explosión. Todos los vapores y gases tienen un rango de concentración en que ocurre la combustión; con una concentración demasiado débil o demasiado fuerte en el aire, no habrá combustión. Trabajar por debajo del Límite Inferior de Inflamabilidad (LFL) o por encima del Límite Superior de Inflamabilidad (UFL) evitará un riesgo de combustión mientras se mantenga esa condición. Por ejemplo, el metano tiene un LFL de 5.0% y una UFL de 15.0%, mientras que los gases más reactivos como el hidrógeno tienen un rango mucho más amplio con un LFL de 4.0% y un UFL de 75.0%.

Lea este artículo completo en InduAmbiente N° 143 (noviembre-diciembre 2016), págs. 80-83.