¿Cómo ocurren las explosiones de polvo en la industria de procesos?

Desafortunadamente, combustible explosiones de polvo han causado daños catastróficos y pérdida de vidas en las industrias de procesos en todo Estados Unidos recientemente. Según la Junta de Investigación de Seguridad Química, ha habido 111 incidentes de explosión de polvo en plantas industriales entre 2006 y 2017, que causaron 66 muertes, mientras que 337 trabajadores sufrieron lesiones graves. El informe de CSB indicó que casi una cuarta parte, 24% para ser precisos, de estas devastadoras explosiones afectaron a la industria alimentaria. Sin embargo, una variedad de otras industrias de procesos que manejan materiales combustibles, como la minería del carbón, el procesamiento de la madera, la fabricación de componentes farmacéuticos, la petroquímica y las instalaciones de procesamiento de papel, están expuestas a peligrosos riesgos de explosión. 

Al reconocer la importancia de evaluar y controlar estos peligros de polvo combustible, los expertos en seguridad podrán implementar medidas adecuadas de prevención y mitigación de explosiones de polvo. En 2007, una devastadora explosión de polvo de azúcar en la refinería Imperial Sugar en Georgia causó daños irreparables, dejando 14 muertos y 36 empleados heridos. Después de realizar una investigación exhaustiva, la CSB concluyó que esta grave explosión era "totalmente prevenible".

Después de este grave incidente de seguridad, la Junta de Seguridad Química de EE. UU. incitó a la Agencia de Salud y Seguridad Ocupacional a unir fuerzas con la Agencia Nacional de Protección contra Incendios y diseñar una serie de estándares de polvo combustible. Las empresas deben cumplir con estos estándares y garantizar la prevención y mitigación de las explosiones de polvo en la industria de procesos. 

Como el profesor Eckof, el autor de Las explosiones de polvo en la industria de procesos enfatiza en la 3ra edición de este invaluable recurso, “Es imperativo que el conocimiento práctico y teórico del origen, desarrollo, prevención y mitigación de las explosiones de polvo sea impartido al gerente de seguridad responsable”. Por esta razón, este artículo se centrará en los factores que conducen a la ignición de las nubes de polvo y al aumento de la explosión de polvo dentro de una planta de proceso. Además, ofrecerá soluciones prácticas para la prevención y mitigación de explosiones de polvo. 

¿Qué es una explosión de polvo combustible y cómo se desarrolla?

Este incidente de seguridad potencialmente catastrófico ocurre cuando las partículas de polvo se acumulan en el aire y se queman rápidamente, creando una onda de alta presión de aire. Se requieren cinco factores decisivos para que ocurra una explosión de polvo:

• Partículas de polvo combustible que sirven como combustible
• Oxígeno en el aire que potencia la propagación de la llama
• Espacio cerrado; las explosiones de polvo iniciales generalmente comienzan dentro de piezas de equipos confinados
• Una fuente de ignición: cualquier cosa que contenga algo lo suficientemente caliente como para causar una ignición.
• Concentración específica de partículas de polvo combustible.

Además de estos, los niveles de dispersión de polvo juegan un papel importante en la determinación de si ocurrirá una explosión y se intensificará. Es decir, es muy poco probable que ocurra una explosión de polvo cuando el nivel de concentración de polvo no es lo suficientemente alto como para alimentarlo. Además, cuando la concentración de polvo combustible es demasiado alta, no hay suficiente oxígeno en el aire para inducir una explosión. Los polvos combustibles que contienen partículas finas son más peligrosos porque se dispersan fácilmente y tienen un área de superficie más grande, lo que los hace altamente inflamables. 

Cuando la concentración explosiva específica de polvo combustible altamente dispersivo se combina con el oxígeno en un equipo confinado cerca de una fuente de ignición, se forma el llamado Pentágono de explosión de polvo, que provoca una explosión de polvo primaria. Esta explosión inicial en el equipo de procesamiento, o en el área con suficiente concentración de polvo “fugitivo” acumulado, produce una onda de choque que hace que el polvo acumulado quede suspendido en el aire. También puede dañar un conducto, recipiente o colector de polvo, provocando una onda de explosión secundaria.

Estas explosiones secundarias ocurren poco después de las originales y son más peligrosas y devastadoras, causando daños catastróficos y pérdida de vidas. Por ejemplo, el origen de la inicial explosión en la refinería Sugar Imperial Estaba en el edificio central. Aún así, debido a 15 explosiones secundarias posteriores, se expandió a los tres silos adyacentes, destruyéndolos por completo. Esta explosión de polvo demuestra el poder devastador de las explosiones de polvo secundarias. También muestra que el tamaño de las partículas puede contribuir significativamente a la rápida propagación de la llama durante la explosión de polvo. El estudio de la NFPA demostró que una cantidad de polvo acumulado tan gruesa como un clip de papel promedio es suficiente para causar explosiones. 

Evaluación de riesgos de polvo combustible

Antes de implementar prácticas de gestión de la seguridad y las pautas proporcionadas por OSHA y NFPA para evitar que ocurran explosiones de polvo, identificar y reducir los riesgos de polvo combustible existentes. Lo logrará siguiendo los siguientes pasos.

• Identificación de áreas problemáticas
• Detección de tipos de polvo combustible 
• Eliminar los peligros del polvo 

El peligro de una posible explosión de polvo es alto en las instalaciones de la industria de procesos, donde los materiales en polvo escapan fácilmente del equipo de procesamiento y transporte y se depositan en las superficies horizontales circundantes. El polvo se acumula encima de los equipos, escaleras, barandillas, lámparas, etc. Si bien las superficies visibles se limpian regularmente, el polvo explosivo puede acumularse en exceso en las ocultas que a menudo se pasan por alto. Por lo tanto, el mantenimiento y la limpieza regulares de las superficies expuestas y ocultas dentro de la instalación son cruciales para reducir los peligros del polvo.

Identificar si el polvo es peligroso o no es el segundo aspecto importante para frenar el riesgo de una explosión de polvo. Mientras limpia el equipo por razones de seguridad, intente concentrarse en los tipos de polvos combustibles que pueden causar explosiones graves. 

Varias publicaciones de NFPA pueden proporcionar información valiosa sobre materiales combustibles. Además de implementar métodos de limpieza efectivos, inspeccione las fuentes de polvo para eliminar la generación de polvo explosivo. También puede verificar las fuentes primarias de ignición para eliminar los riesgos de explosión. 

Por lo tanto, debe revisar las etapas del proceso y el equipo, cerrar las aberturas para evitar la acumulación de polvo fugitivo y reducir varias fuentes de ignición, como chispas o calor. La NFPA ha proporcionado una colección de códigos, estándares y pautas para aliviar este importante proceso y ayudar a los consultores de seguridad de la industria de procesos a abordar los riesgos de explosión. 

Prevención de explosiones de polvo 

Ya hemos dicho que peligrosas explosiones de polvo ocurren cuando se forma el llamado Pentágono de Explosión de Polvo. Al eliminar uno de estos elementos cruciales, evitará que ocurran estos incidentes de seguridad. Puede hacerlo implementando las siguientes medidas.

• Eliminación de polvo combustible
• Reducción de la concentración de polvo combustible
• Reducción del nivel de oxígeno
• Detección y control de fuentes de ignición

El almacenamiento de polvo combustible fuera de las instalaciones de procesamiento es un enfoque intrínsecamente más seguro que evitará las explosiones de polvo dentro de las instalaciones.

Asegúrese de mantener el nivel de polvo por debajo de las concentraciones mínimas explosivas limpiando regularmente u optando por equipos que eviten que el polvo se acumule o se escape. Los transportadores de cable de arrastre tubulares son la solución perfecta para abordar el problema del polvo fugitivo. Estos sistemas de transporte por cable tubular transfieren varios materiales a través de diferentes etapas del proceso en tubos completamente sellados. Utilizan discos circulares unidos a un cable para empujar el material a través del tubo. Transportadores de cable ofrecen sistemas tubulares completamente cerrados que evitarán que las partículas de polvo se escapen del equipo.

Puede reducir el nivel de oxígeno en la atmósfera inyectando un gas inerte, como nitrógeno, en un sistema cerrado. Esto evitará la explosión de polvo inicial. 

Al detectar, controlar y prevenir las fuentes de ignición, eliminará el elemento de ignición del Pentágono de Explosión de Polvo, evitando así un incidente de seguridad. Una sola chispa puede convertirse en una fuente de ignición cuando es absorbida por un colector de polvo. El calor, la radiación y el humo son indicadores de este peligro de explosión de polvo. Una vez que lo detecte, active métodos de control como una puerta de cancelación que mantiene la fuente de ignición fuera de la línea de procesamiento. También puede usar sistemas de supresión que apaguen la fuente de ignición antes de que provoque un incendio repentino o una explosión primaria de polvo.

Protección contra explosiones de polvo

La diferencia entre las medidas preventivas y las de protección es que estas últimas se aplican una vez iniciada la explosión. Primero, puede intentar aumentar el confinamiento para disminuir el impacto de la explosión de polvo. Además, puede utilizar respiraderos de explosión de polvo. La mayoría de los tradicionales sistemas de ventilación de explosión de polvo abierto a un nivel predeterminado de presión. Cuando ocurre una explosión y la presión aumenta, las rejillas de ventilación se abren y liberan la presión en el área circundante. Tenga en cuenta que la ubicación es fundamental a la hora de aplicar estos sistemas de ventilación tradicionales. Nunca deben dirigirse hacia áreas donde haya trabajadores presentes. Además, nunca coloque sistemas de ventilación cerca de paredes donde la presión no pueda escapar del confinamiento. La ventilación sin llama es similar a la eliminación del proceso de confinamiento. Aquí se aplica masa para apagar la llama y evitar que se escape por el panel de ventilación. De esta manera, la ventilación sin llama apaga y desvía la llama simultáneamente.

Las explosiones de polvo en las industrias de procesos se han convertido en incidentes de seguridad comunes y costosos. Sin embargo, OSHA y NFPA han realizado serios esfuerzos y han diseñado políticas de gestión de seguridad para evitar que ocurran explosiones de polvo y proteger a las personas y las instalaciones una vez que ocurran estas explosiones. El primer paso para prevenir los efectos adversos de las explosiones de polvo es una mejor comprensión de cómo ocurren.