Explosiones – Potencial explosivo y contramedidas.

Para determinar el potencial explosivo se requiere conocer la naturaleza fundamental de las sustancias procesadas, manipuleadas, utilizadas o transportadas, así como las características de la instalación específica en la que las sustancias se encuentran. También debe considerarse el medio ambiente circundante.
Por lo anteriormente expuesto se deben considerar las propiedades de los materiales, del sistema y del medio ambiente:

Propiedades de los materiales

Se deben tener cuenta dos conceptos fundamentales: la severidad, es decir el tipo y potencia de la reacción , en otras palabras ¿qué daños puede causarse? y la sensibilidad, el modo de iniciación es decir ¿qué puede provocarla?.

SEVERIDAD: Es muy importante determinar las presiones y temperaturas máximas, velocidades de aumento de presión y temperaturas, calor de reacción y las condiciones en las que dichas reacciones pueden producirse. Es recomendable conocer las propiedades del material en condiciones extremas. La severidad resulta ser difícil de determinar.
SENSIBILIDAD: Los mecanismos de iniciación de una explosión suponen una absorción de energía por los materiales. Si se elige una forma específica de energía de activación, puede determinarse la mínima cantidad necesaria para producir una reacción. Sin embargo, dicha cantidad varía ampliamente según el tipo elegido. Las relaciones entre los diferentes tipos de energía absorbida son complicadas, ya que cualquier fuente aporta energía en formas muy variadas, y sólo aquellas que puedan ser absorbidas por enlaces moleculares resultan eficaces para iniciar reacciones químicas. En la práctica aquellas aportaciones de energía que generan elevadas temperaturas localizadas son las más propicias para iniciar una reacción química. Las más comunes son las llamas, descargas eléctricas, superficies calientes, compresión mecánica y compresión por onda de choque.

Propiedades del sistema

El sistema es el equipo operativo en el que se encuentran los materiales. Todo sistema tiene elementos activos u operativos y elementos pasivos o inoperativos.

ELEMENTOS ACTIVOS: Son los que contienen partes móviles como bombas, sopladores, trituradores, válvulas, agitadores, etc. Constituyen los medios a través de los cuales la energía externa se trasmite a los materiales en condiciones normales de funcionamiento. Por ejemplo un soplador o ventilador normalmente suministra energía para mover una gas; esta energía se suministra de forma regular y discreta mediante el giro de paletas. Si una paleta se deforma, la energía se concentra en forma de partículas fundidas de la propia pala o la carcasa que constituyen una eficacísima fuente de ignición. Se debe evaluar el fallo de un elemento activo para asegurar que el sistema se diseñe de modo que tales fallos no conduzcan a una explosión o que incorpore elementos apropiados de control de los efectos explosivos y protección del personal y medio circundante.
ELEMENTOS PASIVOS: Los elementos pasivos de un sistema no aportan energía a los materiales. En lugar de ello, confinan materiales y la energía que liberan. También pueden crear condiciones en las que la energía puede concentrarse y/ o transformarse con  riesgo de ignición. Como por ejemplo la generación de cargas electroestáticas en materiales que fluyen. Los elementos pasivos deben poseer la adecuada resistencia, forma y propiedades químicas para contener el material en las condiciones de absorción que prevalecerán durante situaciones de funcionamiento normal y anormales.

Propiedades del medio ambiente

El término se refiere al entorno inmediato al sistema que puede actuar con los materiales del mismo. El medio ambiente puede aportar energía al sistema mediante descargas eléctricas, soldadura, fuego, explosión, impacto de máquinas, etc.

Mediante una evaluación adecuada del potencial explosivo, puede determinarse el carácter y severidad de dichas anomalías y las reacciones resultantes y, por tanto, adoptar contramedidas en el sistema operativo. Se entiende por contramedidas la adopción de acciones o instalación de elementos que contrarresten la reacción, más que medidas preventivas. Las contramedidas utilizadas son: contención, enfriamiento, amortiguación, amortiguación, ventilación y aislamiento.

Contención

En muchos casos es factible diseñar el sistema para que soporte la máxima presión  que podría generarse por la reacción explosiva prevista.
 Las principales ventajas de la contención es su carácter pasivo (no constituye ninguna función operativa)  y  su limpieza (no permite la dispersión de materiales), y la principal desventaja se debe a que exige una gran exactitud en la estimación de la amplitud  de la onda de choque, ya que la energía liberada en la misma está íntimamente relacionada con la presión de rotura.
La contención es más fácil de practicar en el caso de combustión de fases gaseosas, donde las presiones máximas son  de 2 a 20 veces a la inicial.
Es extremadamente difícil de practicar en el caso reacciones térmicas incontroladas y de descomposición, dado que el volumen de los reactivos y las presiones máximas alcanzadas hacen casi imposible la práctica de estas contenciones desde el punto de vista económico e ingenieril. Para el caso de estas reacciones el sistema de contención se limita a sistemas de pequeño volumen en procesos pilotos, estos sistemas también son utilizados para los casos de deflagración en fases condensadas.

Enfriamiento

Consiste en la eliminación de calor o inhibición química en condiciones potencial o realmente explosivas.
Esta eliminación puede realizarse por medios externos. La inhibición consiste en agregar productos al sistema químico para atenuar la reacción  por dilución o eliminación de compuestos químicos activos.
El medio más común  para la eliminación de calor es el parallamas, utilizado para impedir la  propagación de combustiones de vapor y aire, disipándose el calor de frente de llama, enfriando la zona de reacción y bajando la velocidad de reacción.
Las combustiones de polvos y gases también pueden combatirse por dilución con anhídrido carbónico, agua, vapor de agua, pulverizaciones, polvos secos, etc. para generar una absorción de calor que atenúe o extinga el frente de llama.

Amortiguación

Consiste en la eliminación de la propia mezcla reactiva. La amortiguación no detiene la reacción, solo transfiere el problema a una ubicación supuestamente más favorable para poder aplicar otro tratamiento. Por ejemplo,  lo más común es que las fases condensadas se amortigüen en un contenedor  lleno de atenuador frío, dicho contenedor debe ser capaz de soportar condiciones potencialmente explosivas en el caso de que el proceso de enfriamiento no se desarrolle adecuadamente.

Ventilación

Se refiere específicamente a la liberación de un gas de un contenedor de contención en una forma controlada.
La ventilación resulta útil con combustiones de gas, polvos, nebulizaciones, reacciones uniformes o de propagación en fases  condensadas y en la mayoría de los casos que conducen a explosiones físicas.
Los requerimientos básicos para un sistema de ventilación son que éste alcance su pleno funcionamiento en forma rápida y que sea capaz de liberar el gas a la máxima velocidad de generación del mismo  por las condiciones potencialmente explosivas.

Aislamiento

Consiste en la separación de un elemento del entorno que puede resultar negativamente afectado por una explosión.
Esta separación puede lograrse alejando el elemento potencialmente peligroso o agregando estructuras resistentes diseñadas para deflectar, atenuar o contener las ondas de choque y los productos expulsados.
El aislamiento por alejamiento resulta práctico para los casos en donde se realizan trabajos peligrosos (ej. Fábrica de explosivos).
El aislamiento mediante estructuras resistentes al choque requiere de un diseño más sofisticado y costoso; en este caso es necesario determinar  la magnitud de la explosión, la forma de la  onda de choque, la metralla y los productos producidos. Este sistema debe diseñarse para soportar el choque o impulso de la explosión, la presión estática generada por el gas liberado, la penetración de la metralla y cualquier efecto secundario generado por  el material expulsado.