La industria alimenticia tiene un gran riesgo de explosión porque trabajan con materias primas de origen vegetal. Estos materiales, tipo harinas, féculas, tortas, etc; generan nubes de polvo en donde están contenidas, ya sea para procesarlas, empacarlas o transportarlas. Los equipos en donde se pueden presentar explosiones por polvo son los silos, tolvas, filtros de mangas y ciclones.
Se define una EXPLOSIÓN DE POLVO a una combustión de una nube de polvo que se propaga a sí misma, y se desarrolla lo suficientemente rápida, como para que los gases y el vapor, producto de esta combustión, generen en un ambiente lo suficientemente confinado, una elevación de la presión lo suficientemente alta y a una velocidad lo suficientemente rápida como para producir la rotura del confinamiento y generar los efectos de una explosión.
Pentágono de explosión
Las fuentes de ignición, atendiendo su origen, pueden clasificarse como: a) De origen químico, motivado por alguna reacción química (descomposición, polimerización, auto calentamiento, etc.) b) De origen térmico, contacto con elementos o superficies calientes. c) De origen mecánico, provocada por fricción, choque o fractura de materiales duros, con posibilidad de presencia en equipos mecánicos. d) De origen eléctrico, provocado por chispas o arcos eléctricos, tanto por conductores activos como por eventuales acumulaciones de electricidad estática o por calentamiento local que supera la temperatura de ignición del polvo.
¿Qué es un polvo explosivo o combustible?
Existen varias definiciones pero todas coinciden en que es un particulado muy pequeño que cuando está disperso en el aire, tiene la capacidad de incendiarse bajo ciertas condiciones. El NFPA654 (Ed. 2006) define el polvo combustible como un particulado sólido que presenta un riesgo de fuego o deflagración, independiente del tamaño o forma, cuando está suspendido en el aire (u otro medio oxidante) a varias concentraciones.
Se considera como material particulado:
- Polvo.
- Fibras.
- Fragmentos.
- Hojuelas.
- Cascarillas (lascas).
- Mezcla de cualquiera de los anteriores.
El tamaño de partículas de materiales comunes (micrones):
- Sal: 100.
- Azúcar blanca: 450-600.
- Talco: 10.
- Esporas: 10-30.
- Harina: 1-100.
Alimentos que aplican como polvos combustibles
Ajo, alfalfa, algodón, almidón de arroz, almidón de maíz, almidón de trigo, azúcar, cacao en polvo, café, cáscara de coco, cáscara de limón, cebolla en polvo, especias en polvo, fécula de papa, girasol, gluten, goma xantana, harina de arroz, harina de avena, harina de cacahuetes, harina de centeno, harina de maíz, harina de papa, harina de trigo, limón, malta, manzana, melocotón, mezcla de tabaco, papa, perejil, polvo de arroz, polvo de grano de trigo, polvo de nuez, polvo de soya, remolacha, semilla de lino, semilla de yuca, semilla de girasol, sémola, tomate y zanahoria.
¿Qué debemos saber de los polvos con los que trabajamos?
Los polvos que se usan como materia prima en una industria deben ser caracterizados, es decir, analizados y verificados si son o no combustibles y por ende explosivos. Para iniciar el análisis de polvos, es importante consultar las normas NFPA 68, 69 y 654; En estos documentos se puede consultar todo lo necesario para entender el riesgo que generan los polvos combustibles en la Industria.
En una caracterización de un polvo, se puede obtener la siguiente información: Tamaño de la partícula, concentración del polvo, energía mínima de ignición, límites de explosividad, índice de deflagración Kṣt, índice de explosividad Pmáx. En las normas de la NFPA se pueden conseguir valores teóricos de Kst y Pmax, que es la información mínima requerida para ubicar cada polvo vs riesgo.
Ilustración 1. Gráfica del comportamiento de una explosión de polvos combustibles
¿Cómo trabajar el riesgo cuando se trabaja con polvos combustibles?
- Prevención: La limpieza mecánica o neumática, información al personal, capacitaciones, etc.
- Mitigación: Aplicar alguna de las soluciones existentes en el mercado. Fike ofrece Venteo y Aislamiento.
- Supresión: Eliminación del riesgo; Fike ofrece sistemas con sensores electrónicos que activan agentes supresores de fuego que controlan el fuego y eliminan la explosión.
- Contención: Montar equipos capaces de contener la explosión, por ejemplo confinar el equipo en un bunker. Este método es costoso y en la industria alimenticia es inviable.
Ilustración 2. Paneles de venteo
Mitigación pasiva con Fike
Fike es especialista en soluciones que mitigan el riesgo de explosión. La primera opción es el venteo, consiste en calcular un área mínima de venteo de un equipo con riesgo, esta área se remplaza en el equipo con paneles de venteo o ventilas, los cuales actúan como un fusible y en caso de una subida súbita de presión, rompen y permiten que la bola de fuego que se crea en una explosión, desaloje el equipo. Esta solución protege el equipo y evita que se destruya y afecte personas y/o equipos vecinos. Los paneles de venteo son de fácil montaje y no requieren ningún mantenimiento posterior, solo una inspección visual.
Ilustración 3. Arrestallamas
Cuando el equipo está en un sitio de la planta por donde circulen personas, Fike sugiere la instalación de un equipo adicional llamado arrestallamas. Este se encarga de hacer circular la bola de fuego, que se genera en la explosión por un sistema laberíntico encargado de convertir la bola de fuego en aire caliente simplemente; Esto hace que en caso de que una persona pase en el momento justo de la explosión, sólo reciba el efecto de un aire caliente y no de una bola de fuego.
Ilustración 4. Válvula de aislamiento
En caso de tener equipos interconectados por ductos y que se manejen polvos combustibles, Fike ofrece también una solución de aislamiento. Se debe tener en cuenta que con el venteo no se extingue el fuego y este viaja aguas arriba alimentándose con aire saturado de polvo; Por esto, el uso de una válvula ValvEx por su construcción, hace un cierre rápido evitando el paso del fuego hacia otros sitios de la planta.
Flexilatina de Colombia, como representante técnico y comercial de Fike, está a su disposición para realizar el diseño de este tipo de mitigación y suministrar las soluciones necesarias.
