Como las mejores películas de Hollywood es quizá el momento más emocionante del film cuando por fin ese edificio estalla, con todos los efectos de utilería haciendo la mejor toma, no dejando ir ningún detalle, la onda explosiva, la destrucción, el calor del fuego y una inmensa llamarada que se alza más allá de lo que fue el edificio nos dejan atónitos, con la adrenalina a mil de lo que seguirá. Lo cierto es que la fantasía no es muy lejana de la realidad, en ese caso, el tema ya no es tan emocionante cuando dejan saber que un ser querido falleció o que una empresa quedó destruida, producto de las llamas causadas por la explosión en una planta productiva.

¿Qué es y cómo funciona un colector de polvo?

Básicamente un colector de polvo, también llamado filtro de talegas o filtro de mangas es un recipiente cilíndrico o rectangular capaz de acumular las impurezas de un área productiva gracias a la succión ocasionada por un ventilador. En el interior de dicho recipiente existen unos filtros también llamados mangas o talegas de un material flexible, que captura las impurezas y que, en un tiempo determinado, a través de una inyección de aire programada las impurezas caen por gravedad hacia la parte más inferior del colector. El producto es retirado a través de una exclusa o válvula rotativa, se espera, que en partículas más compactas y grandes que pueden ser reutilizados.

¿Puede haber riesgos de explosión en colectores de polvo?

Según el reporte anual de incidentes con polvos combustibles del Dust Safety Science los colectores de polvo estuvieron involucrados en incidentes explosivos que causaron lecciones cuantiosas tanto como de forma locativa como de recurso humano. Ante la pregunta de que si hay riesgos con estos equipos la respuesta es un rotundo sí. La gráfica a continuación ilustra un poco lo registrado con este tipo de equipos dado entre los años 2018 y 2021 en Estados Unidos:

 

 

En resumen los colectores de polvo tienen un “imán” para los problemas.

Solo en las últimas semanas se han registrados eventos siniestros alrededor de los colectores de polvo, por ejemplo:

Caso 1: Solo el 5 de octubre 2022 en la ciudad de New York (USA) hubo un siniestro asociado con un colector de polvo de aluminio en la empresa Briggs Stratton, compañía dedicada a la fabricación de motores; el periódico Daily Sentinel registra la noticia. Aunque no hubo heridos, si hubo una destrucción considerable alrededor del colector de polvo. El tema sigue bajo investigación. Ver noticia completa en el siguiente link: https://romesentinel.com/stories/fire-outdoors-at-briggs-amp-stratton-in-sherrill,145268

Caso 2: El día 6 de octubre de 2022 en Illinois USA) hubo un incendio asociado en el colector de polvos de la empresa de servicios de impresión Quad, no hubo heridos por fortuna, el periódico Daily News reporta la noticia completa en el siguiente link: https://www.effinghamdailynews.com/news/local_news/fire-at-quad-graphics-quickly-contained/article_c3b75212-45af-11ed-b090-2b7c5189c096.html

Caso 3: El día 22 de agosto de 2022 en Illinois (USA) hubo otro caso alrededor del colector de polvos metálicos en Westermeyer Industries, empresa familiar dedicada a la fabricación de partes para refrigeración industrial, un empleado que no quiso dar el nombre indicó “que todo comenzó en el colector de polvos y que en cuestión de minutos el edificio estaba envuelto en llamas”, la planta quedó completamente destruida, el periódico local WLDS informo lo sucedido: https://wlds.com/multiple-alarm-fire-destroys-majority-of-westermeyer-industries-complex-near-bluffs/

Estos son algunos casos recientes de las últimas semanas, pero ¿qué lleva a que estos equipos se conviertan en una “bomba de tiempo”?

Si bien es un equipo industrialmente utilizado, es uno de lo más descuidados y desconocidos.

 

¿Cómo un colector de polvo llega a descuidarse?

Descuidado porque las personas no hacen mantenimiento periódicos que involucren limpieza constante para evitar la acumulación prolongada de polvo en su interior, súmele a que las talegas o filtros se rompen, con esto los equipos trabajen ineficientemente, el polvo se acumula en partes en que no tienen por qué estar, como por ejemplo, el contacto con piezas mecánicas como el ventilador de succión, eso realmente NUNCA tiene por qué pasar, y aunque la mayoría de equipos cuenta con sensores de presión diferencial para saber si algún filtro se rompió el “todavía no es hora de parar” lleva a que sea un verdadero descuido. Otro factor es la falla de la exclusa, que en teoría es la encargada de retirar el material recogido en la tolva llevando al operario a intervenir manualmente con herramientas de golpe (martillos, palos, meter la mano etc.) generando estática, dejando entradas de aire inadecuada y que decir de las válvulas solenoides, las encargadas de limpiar de forma controlada las talegas, si estas fallan no hay limpieza automática y la acumulación de polvo es un hecho. Si el ventilador de succión no opera con los estándares con los que se estableció, la succión o vacío en el interior del colector es un fiasco.

Al estar operando ineficientemente la acumulación en la planta es una realidad, las campanas extractoras no recogen como debe de ser, llevando a tener polvo en canaletas eléctricas, lámparas, pasillos, oficinas, sea que el colector de polvo esté en el interior de un edificio o no.

 

¿Cómo un colector de polvo puede ser desconocido?

El desconocimiento de lo que pasa al interior de un colector es el factor más grave, El NFPA 652 en el apéndice A menciona los 5 componentes básicos para que un producto genere problemas en el interior de un colector de polvo.

a)Un polvo lo suficiente pequeño para quemar rápidamente y propagar la llama.

b)Una nube suspendida en una concentración mayor que la concentración mínima de explosión (MEC).

c)Confinamiento de la nube de polvo por un recinto o recinto parcial.

d)La atmósfera para apoyar la combustión.

e)Una fuente de ignición de energía o temperatura adecuada para encender la nube de polvo.

A continuación la norma NFPA 652 -2019 refleja el pentágono de fuego como factor de lo que va a suceder si encuentran los componentes necesarios para que exista fuego, fuego repentino o una explosión.

¿Por qué un polvo es explosivo?

Porque está en su naturaleza, porque es un polvo combustible, es decir, quizá estudiamos el comportamiento de la materia prima de nuestros procesos productivos desde el punto de vista operativo, por ejemplo, que un producto agrícola tiene cierto componente de humedad, temperatura, granulometría, etc. frente a otro, variables que inciden para que el producto terminado salga a lo que quiere el cliente. Durante años ha sido sujeto de estudio los diferentes materiales que hacen parte de un proceso productivo, quizás nunca nos imaginamos que la leche en polvo, la malta, el arroz, el aluminio y muchas más ante ciertas características de granulometría, suspensión y confinamiento son explosivos, es decir generan explosiones descontroladas elevando la presión y la temperatura del recipiente en el que están, causando combustiones inadecuadas haciendo que surjan llamas que pueden causar daños cuantiosos incluso LA MUERTE.

Las variables intrínsecas al producto como el MEC, el MIE, el MIT, el Pmax, el KST son clave para determinar el daño que pueden causar un polvo al interior de un colector.

  • El MEC (Minimum Explosive Concentration) es la cantidad mínima de concentración de polvo requerida en tamaño por unidad de volumen (kg/m3) necesaria para producir un incidente explosivo, cualquier concentración menor o hasta mayor que esa medida no se da una explosión.
  • MIE (Minimum Ignition Energy Es la cantidad mínima de energía en joules requerida para dar una ignición en un polvo, en otras palabras cuan sensible es un polvo a la ignición por chispa eléctrica o estática.
  • MIT (Minimum Ignition Temperature) Es la cantidad mínima de temperatura que puede causar la ignición debido a recalentamiento de motores, rodamientos y toda superficie caliente.
  • Pmax: Es la presión máxima (barg) que puede causar un explosión, es lo que lo hace más peligroso, los equipos como los colectores de polvo no son diseñados para llegar a esa presión, por eso se rompen con violencia generando grandes daños.
  • KST: Índice de deflagración de polvo (barg * m / segundo) es decir qué tan rápido el polvo alojado en el colector llega a generar la presión máxima (Pmax), esa velocidad es clave para tomar una acción de control. Si la acción no es lo suficientemente rápida, la llama viaja descontrolada a través de ductos causando explosiones más peligrosas (explosiones secundarias) que pueden hasta duplicar la presión Pmax y generar efectos devastadores.

Existen firmas especializadas como FIKE CORPORATION que ofrecen el servicio de análisis de polvo para determinar qué tan peligroso es. Quizá las variables que hacen la diferencia en un polvo son su Pmax y el KST, La NFPA lleva a determinar en una categoría de cuatro grupos cuál producto es más explosivo que otro.

La gráfica a continuación refleja dos ejemplos de dos productos distintos para entender la diferencia del Pmax y el KST.

De la anterior gráfica se desprende que el producto uno con Pmax1 y Kst1 es más explosivo y devastador que el producto dos con Pmax2 y Kst2 ante un mismo recipiente en metros cúbicos (m3), como el colector de polvos, por tanto, la velocidad de respuesta para mitigar o controlar el problema debe de ser mayor con el producto uno que con el producto dos.

Con los argumentos planteados se ve la necesidad de saber con qué polvo estamos tratando, realizar mantenimiento periódico y adecuado, limpiar adecuadamente los filtros garantizar la idoneidad de los filtros o talegas, hacer los correctivos propios y evitar que se generen chispas en ventiladores ayudan a contrarrestar el inconveniente presente en colectores y que se convierta en una bomba de tiempo. En si el colector NO estalla, somos nosotros los que lo dejamos estallar. ¿Pero es suficiente?

Mitigación de explosiones, un solución viable y económica…

Por más que intentemos evitar un colapso de un colector de polvo las condiciones propicias para una explosión siempre van a estar presentes, por más limpio que esté la planta, por más sensores que tenga el colector, por más eficiencia tenga el ventilador de succión, aun si las probabilidades son remotas, la posibilidad de una explosión no la podemos dejar al azar.

Existen unos componentes mecánicos llamados paneles de venteo, que son diseñados para romper una vez se dé el fenómeno explosivo y que alivian la energía de la explosión (presión y calor) de forma controlada del interior del colector, la gráfica a continuación refleja lo que sucede en realidad:

Si existiese una explosión los paneles no dejarían que el colector llegue al Pmax sino al Pred, es decir una “presión reducida” por debajo de la presión de diseño del colector, por tanto el colector nunca se va a despedazar y mucho menos que haga daño a alguien. Lo que se busca es que la energía alivie de forma controlada por donde YO quiero y no por donde el colector “quiera”.

Tal como se pede observar en las siguientes gráficas, una explosión descontrolada produce una bola de fuego en esfera o elipse a los 360 ° cogiendo todo lo que está alrededor y una explosión controlada a través de uno o varios paneles de venteo en un colector de polvos se vería así.

La NFPA 68 (2018) en la sección 8.9 describe las variables asociadas y la geometría resultante de una explosión controlada, en resumen podemos decir que la distancia resultante depende de:

Con esta geometría podría decir qué tanto daño puede causar alrededor del colector, su dependencia está en el que tan grande está el colector de polvos, de que producto manejamos y del número de ventilas o paneles de venteo. Con esta resultante alcanzamos a ver qué tan grande es una”bola de fuego” y cómo podemos estar atenta a ella si se presenta.

 

Paneles de venteo CV de FIKE una solución “apaga bombas”

Los paneles de venteo de FIKE ofrece una solución útil y efectiva para mitigar las explosiones dentro de los colectores de polvo por tratarse de unos elementos diseñados para aguantar presión de vacío, ambiente en el que se desarrolla el funcionamiento de estos equipos.

Los paneles son hechos a base de una lámina de acero inoxidable 316L puede venir redondos y rectangulares. Se coloca uno o varios de ellos alrededor del colector de polvos; pueden venir con indicadores de ruptura, capaces de dar una señal eléctrica que muestre el estado si el panel se rompió o no.

Dentro de sus características están:

  • Eficiencia de venteo del 100 %.
  • Diseño compuesto sin fragmentación.
  • Alta integridad mecánica.
  • Cumple con la norma NFPA 68.

Como si se tratara de la mejor solución para una “bomba de tiempo” los panales de venteo en sin duda un verdadero “apaga” problemas. Aunque la explosión se pueda dar, con los paneles de venteo referencia CV y CV-s de FIKE la explosión se da de forma controlada sin afectar el patrimonio de las empresas y mucho menos la vida de sus empleados. Recuerde el Colector “NO ESTALLA” somos nosotros que “LO DEJAMOS ESTALLAR” de forma descontrolada y eso es lo que nos pasa factura tarde que temprano.