Explosión de polvo

Hay cinco condiciones necesarias para una explosión de polvo:

• Un polvo combustible
• El polvo está disperso en el aire en una concentración suficientemente alta
• Hay un oxidante (típicamente oxígeno atmosférico)
• Hay una fuente de ignición
• El área está confinada-un edificio puede ser un recinto

Fuentes de polvoEditar

Muchos materiales comunes que se sabe que arden pueden generar una explosión de polvo, como el carbón y el serrín. Además, muchos materiales orgánicos de otro modo mundanos también pueden dispersarse en una peligrosa nube de polvo, como el grano, la harina, el almidón, el azúcar, la leche en polvo, el cacao, el café y el polen. Los metales en polvo (como el aluminio, el magnesio y el titanio) pueden formar suspensiones explosivas en el aire, si están finamente divididos.

El polvo explosivo puede surgir de actividades como el transporte de grano, y los silos de grano a menudo han sido demolidos violentamente. La extracción de carbón produce polvo de carbón, y los molinos de harina también tienen grandes cantidades de polvo de harina como resultado de la molienda. Una gigantesca explosión de polvo de harina destruyó un molino en Minnesota el 2 de mayo de 1878, matando a 18 trabajadores del molino Washburn A y a otros cuatro en edificios adyacentes. Un problema similar ocurre en los aserraderos y otros lugares dedicados al trabajo de la madera.

Desde la llegada de la fabricación aditiva (AM) basada en polvo metálico a escala de producción industrial en la década de 2010, existe una creciente necesidad de más información y experiencia en la prevención de explosiones de polvo e incendios por los restos de polvo metálico que a veces quedan tras el sinterizado por láser u otros métodos de fusión. Por ejemplo, en las operaciones de mecanizado posteriores a la construcción de AM, el exceso de polvo liberado de las porosidades de las estructuras de soporte puede quedar expuesto a las chispas de la interfaz de corte. Se están realizando esfuerzos no sólo para construir esta base de conocimientos dentro de la industria, sino también para compartirla con los departamentos de bomberos locales, que realizan inspecciones periódicas de seguridad contra incendios en las empresas de sus distritos y que pueden esperar responder a las alarmas en las tiendas o plantas en las que la AM es ahora parte de la mezcla de producción.

Aunque no es estrictamente un polvo, las partículas de papel emitidas durante el procesamiento -especialmente el enrollado, desenrollado, calandrado/corte y el corte de hojas- también son conocidas por representar un peligro de explosión. Las áreas cerradas de las fábricas de papel sujetas a tales peligros suelen mantener humedades del aire muy elevadas para reducir la posibilidad de que se produzcan explosiones de polvo de papel en el aire.

En la pirotecnia de efectos especiales, el polvo de licopodio y la crema no láctea son dos medios comunes para producir efectos de fuego seguros y controlados.

Para favorecer una combustión rápida, el polvo debe estar formado por partículas muy pequeñas con una elevada relación superficie/volumen, lo que hace que la superficie colectiva o combinada de todas las partículas sea muy grande en comparación con un polvo de partículas más grandes. El polvo se define como polvos con partículas de menos de unos 500 micrómetros de diámetro, pero el polvo más fino presentará un peligro mucho mayor que las partículas gruesas en virtud de la mayor superficie total de todas las partículas.

ConcentraciónEditar

Por debajo de un determinado valor, el límite inferior de explosividad (LIE), no hay suficiente polvo para soportar la combustión a la velocidad necesaria para una explosión. Una concentración de combustible igual o inferior al 25% del LEL se considera segura. Del mismo modo, si la relación entre el combustible y el aire aumenta por encima del límite superior de explosividad (LIE), no hay suficiente comburente para permitir que la combustión continúe al ritmo necesario.

Determinar la concentración mínima de explosividad o la concentración máxima de explosividad de los polvos en el aire es difícil, y la consulta de diferentes fuentes puede llevar a resultados muy diferentes. Los rangos típicos de explosividad en el aire van desde unas decenas de gramos/m3 para el límite mínimo, hasta unos pocos kg/m3 para el límite máximo. Por ejemplo, se ha determinado que el LEL del serrín está entre 40 y 50 gramos/m3. Depende de muchos factores, incluido el tipo de material utilizado.

OxidanteEditar

Típicamente, el oxígeno atmosférico normal puede ser suficiente para soportar una explosión de polvo si también se dan las demás condiciones necesarias. Los entornos de alto oxígeno o de oxígeno puro se consideran especialmente peligrosos, al igual que los gases oxidantes fuertes como el cloro y el flúor. Asimismo, las suspensiones de partículas de compuestos con un alto potencial oxidativo, como peróxidos, cloratos, nitratos, percloratos y dicromatos, pueden aumentar el riesgo de una explosión si también están presentes materiales combustibles.

Fuentes de igniciónEditar

Hay muchas fuentes de ignición, y una llama desnuda no tiene por qué ser la única: más de la mitad de las explosiones de polvo ocurridas en Alemania en 2005 fueron de fuentes no relacionadas con la llama. Entre las fuentes de ignición más comunes se encuentran:

• las descargas electrostáticas (por ejemplo, una cinta transportadora mal instalada, que puede actuar como un generador de Van de Graaff)
• la fricción
• el arco eléctrico de la maquinaria u otros equipos
• las superficies calientes (por ejemplo, los rodamientos sobrecalentados)
• .por ejemplo, rodamientos sobrecalentados)
• fuego
• autoencendido

Sin embargo, a menudo es difícil determinar la fuente exacta de ignición cuando se investiga después de una explosión. Cuando no se puede encontrar una fuente, la ignición suele atribuirse a la electricidad estática. Las cargas estáticas pueden ser generadas por fuentes externas, o pueden ser generadas internamente por la fricción en las superficies de las propias partículas cuando chocan o se mueven unas junto a otras.