Tres tipos de tecnologías para protección contra explosiones de polvo en la industria
Tres tipos de tecnologías para protección contra explosiones de polvo en la industria
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Las explosiones pueden resultar por la ignición de un gas, vapor o polvo combustible cuando se mezcla con el aire durante las operaciones de proceso, manejo o almacenamiento. Una rápida elevación en la presión ocurre en la estructura que la contiene y, si no cuenta con la resistencia adecuada para soportar la presión, se puede incurrir en daños y lesiones al personal de planta.
La Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (NFPA, por sus siglas en inglés) cuenta entre sus directrices, con la NFPA 652, que presenta fechas límites para el muestreo y el análisis con el fin de identificar áreas potenciales de riesgo de explosiones industriales en plantas de manufactura. El centro de atención ahora son los equipos de mitigación.
Los nuevos estándares NFPA aplican en un gran rango de instalaciones que fabrican, procesan, licúan, transportan, reempacan, generan y manejan elementos que pueden ser categorizados como polvos combustibles o partículas sólidas, incluyendo también la primera fecha límite para la realización del análisis de peligro de polvos, lo que se suma como una responsabilidad de los propietarios y operarios de dichas instalaciones.
Las explosiones pueden resultar por la ignición de un gas, vapor o polvo combustible, cuando se mezcla con el aire durante las operaciones de proceso, manejo o almacenamiento. Una rápida elevación en la presión ocurre en la estructura que la contiene y, si no cuenta con la resistencia adecuada para soportar la presión, se puede incurrir en daños y lesiones al personal de planta.
Después de una serie de incidentes a comienzos de siglo, las organizaciones como la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA, por sus siglas en inglés) mejoraron los requerimientos con el programa de í‰nfasis Nacional de Polvo Combustible de 2008, que aún rige por estos días.
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La NFPA, encargada de la creación de los estándares y las líneas guía durante décadas, se encuentra haciendo lo mismo con la publicación de la NFPA 652, que es el estándar en fundamentos de polvo combustible, en 2016. Este nuevo estándar consolida las mejores prácticas de ingeniería y brinda referencia a todos los estándares de polvo combustible existente en un documento maestro único que aplica a todas las instalaciones que puedan manejar polvos potencialmente explosivos.
Aunque el nuevo estándar lleva a cabo una excelente labor de unificación del equipo existente y los códigos específicos de la industria, la NFPA 652 va un paso más allá al especificar, por primera vez, una fecha límite para la realización de un análisis de riesgo para los propietarios y operarios de procesos industriales de polvo en instalaciones en potencial riesgo.
Quizás el aspecto más importante de la introducción de la NFPA 652 es que obliga a que los propietarios y operarios de un proceso industrial de polvos lleven a cabo un análisis de riesgo industrial".
Geof Brazier, presidente de BS&B Pressure Safety Management, un fabricante de una amplia gama de tecnologías de prevención y protección de explosión de polvo.
De acuerdo a Brazier, la NFPA 652 especifica que las instalaciones deben completar el análisis dentro de tres años. Sin embargo, algunas revisiones al NFPA 654 y 61 que también aplican a muchas instalaciones, han extendido esa fecha límite a cinco años.
Aunque es un paso significativo en la dirección correcta, el NFPA 652 básicamente requiere que los propietarios y operarios de las instalaciones en riesgo confronten y manejen un problema que muchos no terminan de entender completamente, en términos tanto del potencial de la ocurrencia de un evento y de los pasos que se deben adoptar para mitigar los riesgos.
Los estándares NFPA, por ejemplo, señalan requerimientos que pueden ir desde mejoras en el mantenimiento, hasta la instalación de equipos recolectores de polvo y brindar equipo de protección para el personal.
Adicionalmente, los dispositivos de protección o de mitigación de riesgo también pueden ser necesarios. Ya que la adquisición de estos dispositivos generalmente representa una inversión de capital y muchos propietarios y operarios están buscando información sobre las tecnologías disponibles en el mercado.
Dispositivos de protección contra explosiones
Para proteger el personal y los equipos de proceso se requiere un híbrido de medidas técnicas. Entre las opciones se encuentran dispositivos pasivos como los respiraderos o los sistemas de contención, junto con dispositivos activos como los sistemas de detección y extinción de chispa y de supresión de explosión.
Además, los dispositivos de aislamiento químico o mecánicos se necesitan para proteger los equipos conectados y que se evite la propagación a un evento secundario que podría ser más peligroso y destructivo que el evento inicial.
Respiraderos de explosión
Durante las primeras etapas de las explosiones de gas o polvo, los respiraderos de explosión se abren de manera rápida a una presión de ráfaga predeterminada, permitiendo que el proceso de combustión escape a la atmósfera y restrinja la presión generada dentro de los equipos de proceso a límites de seguridad calculados.
Los respiraderos son el mecanismo de protección más popular y de mayor adopción, en parte porque son económicos y no necesitan tanta atención o mantenimiento luego de ser instalados.
“En los EE.UU. se instalan más de 20.000 respiraderos al año en equipos,” dice Brazier, añadiendo que una pieza simple de equipo podría requerir múltiples respiraderos de acuerdo a los cálculos de diseño de NFPA 68, que evalúa tanto la reactividad del polvo y el volumen, así como la forma del equipo a ser protegido.
Durante décadas los respiraderos de explosión se han diseñado de manera tradicional empleando una solución compuesta que mezcla películas plásticas entre hojas más resistentes de acero inoxidable con orificios, o espacios, que se cortan en ella. Estos respiraderos se diseñan para que se abran generalmente entre 1 y 1.5 PSI de presión estándar, un resultado del patrón de orificios creado en la hoja metálica.
Sin embargo, con el paso del tiempo este tipo de respiradero está sujeto a pérdidas y caídas en la película plástica, que es el sello entre las condiciones del proceso y la atmósfera.
Con este tipo de tecnología, los orificios y espacios en las hojas de acero inoxidable pueden recibir material particulado y suciedad a lo largo del tiempo. Aparte de ser antihigiénica, particularmente en las procesadoras de alimentos, esta acumulación podría afectar la funcionalidad del respiradero.
Un respiradero que se vuelve más pesado a causa de la acumulación se abrirá más despacio y de manera menos eficiente, haciendo que la presión en el equipo sea mayor que la esperada, lo que se convierte en una cuestión de seguridad".
Geof Brazier, presidente de BS&B Pressure Safety Management, un fabricante de una amplia gama de tecnologías de prevención y protección de explosión de polvo.
En 1990, BS&B Systems patentó el primer respiradero de explosión de sección única, compuesto de una única hoja de acero inoxidable en configuración de domo. Las perforaciones alrededor del perímetro, que ayudan a la apertura justo en la presión inferior configurada, se protegen con materiales de empaques.
El diseño de sección única en domo produce un respiradero que es más robusto, liviano y que elimina ampliamente el potencial de acumulación o de contaminación.
En 2010, la compañía mejoró el diseño al alterar la forma del domo a una geometría compuesta que presenta aun mayor rigidez para aplicaciones de alto vacío o de vibración.
A pesar de su popularidad, los respiraderos de explosión no trabajarán de la misma manera para cada aplicación. Con respiraderos el proceso de combustión generará una bola gigante de fuego hacia la atmósfera por milisegundos que puede ser de diez veces el tamaño del equipo que se está protegiendo.
Si bien esto puede ser una consecuencia aceptable en equipos en exteriores en una ubicación remota, en aplicaciones dentro de una planta o dentro de un edificio puede poner en peligro al personal, al equipo y llevar a una explosión secundaria externa al equipo protegido.
En los casos en que se debe evitar una bola de fuego se pueden emplear los descargadores de llama. Estos dispositivos están diseñados para absorber la onda de presión, la llama y por lo menos algo del polvo que normalmente sería expulsado por una explosión de un respiradero.
Los descargadores de llama tridimensionales, que se instalan aguas abajo de los respiraderos de explosión, son pesados y, cuando se instalan directamente en la parte superior de los mismos, se pueden generar averías.
Para solucionar este inconveniente, compañías como BS&B Pressure Safety Management brindan un sistema sin llamas, diseñado con el respiradero instalado dentro del descargador de llama. Al hacer esto, el descargador más pesado se monta directamente al equipo, reduciendo la carga de peso transmitida a través del respiradero más sensible, eliminando así el riesgo de daño del mismo.
También se cumple el propósito dual de permitir la fácil inspección del respiradero y del descargador mientras se instala. Los estándares NFPA requieren inspección periódica del equipo de seguridad de explosión.
Equipo de supresión
Los sistemas de supresión son la mejor alternativa para los procesos en los que una explosión se debería prevenir completamente.
El equipo de supresión de explosiones detecta una explosión de polvo en los primeros milisegundos del evento y señaliza a sus módulos de extinción para que liberen el medio extintor de llamas en el equipo del proceso. Esto detiene de manera efectiva la explosión en sus etapas tempranas y solo se crea presión baja, que es segura para el equipo protegido.
“La supresión es preferible para los equipos en interiores ya que la explosión no se propaga: empieza pero nunca evoluciona en un evento de explosión completa”, dice Brazier.
Para un proceso 24/7, un sistema de supresión puede ser muy deseable, gracias a que la velocidad de limpieza y reparación permite un retorno rápido a producción.
“Si se usan respiradores con o sin llama, se permite que la explosión se desarrolle completamente en el equipo del proceso, y como consecuencia, se tiene limpieza por hacer, daños relacionados con el fuego y otras consecuencias que impiden que el proceso vuelva a operación rápidamente,” añade Brazier.
Un sistema de supresión típico está compuesto de sensores y varios “cañones” de supresión de explosión que expelen un agente extintor, como bicarbonato de sodio, en el equipo de proceso. El nitrógeno se emplea regularmente para suministrar el poder de movilidad.
Algunos sistemas disponibles combinan el nitrógeno y el agente extintor en un contenedor único, lo que significa que el cañón debe estar ubicado verticalmente y hacia abajo para hacer una descarga apropiada. Si esto no se cumple, el polvo extintor puede quedarse en el cañón.
En el sistema de supresión, de BS&B, el nitrógeno y el compuesto químico de extinción se mantienen separados hasta el momento de la activación. Por esta razón, los cañones de descarga se pueden instalar hacia abajo, hacia un lado y en algunas oportunidades hacia arriba.
Para efectos de instalación, esto significa una tremenda flexibilidad para la ubicación de los cañones en la posición ideal.
El separar el agente extintor y ubicarlo en un contenedor de fácil reemplazo también significa que el personal en sitio puede reparar el sistema en caso de un evento. Esto es una ventaja significativa ya que algunos sistemas requieren el desplazamiento de personal de servicio técnico hasta las instalaciones para su reposicionamiento.
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Sistemas de contención
Para contener una explosión, la fabricación de los equipos del proceso debe ser lo suficientemente resistente para resistir las presiones generadas por la combustión que ocurre dentro de un contenedor sellado.
Con este tipo de sistemas, existe un alto costo de construcción, ya que la presión de diseño tiene que estar normalmente sobre los 100 psig y, algunas veces, sobre 150 psig, lo que está muy por encima de las condiciones de presión normal de operación del equipo.
Como consecuencia de esto, la contención sólo es económicamente viable para procesos de volúmenes reducidos y/o de alto valor agregado, como ciertos procesos de manufactura farmacéutica y de industrias de manejos de materiales tóxicos que no se pueden liberar al ambiente.
En este tipo de sistemas los dispositivos de aislamiento juegan un rol crítico en la prevención del daño a los equipos conectados y a la tubería. Para esto, se pueden emplear compuertas de cuchilla de activación rápida o dispositivos de válvulas de pinza, así como para sistemas de aislamiento químico.
A pesar de contar con sistemas de contención, los equipos de aislamiento también deben ser capaces de resistir presiones mayores, de hasta 150 psig, a diferencia de otro tipo de equipos con respiraderos o dispositivos de supresión que deben resistir sólo entre 3-10 psig.
Sin importar el tipo y la combinación del equipo instalado, la solución apropiada para cada aplicación es un esfuerzo colaborativo y práctico. “Siempre existe más de una manera para brindar seguridad contra la combustión de polvo”, dice Brazier, quien concluye:
“La experiencia se encuentra en revisar cada opción para un proceso en particular y alcanzar una combinación de tecnologías que sea técnicamente efectiva, así como rentable para permitir el cumplimiento de las responsabilidades de propietarios y operarios bajo los estándares NFPA”.
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Exportaciones manufactureras de Colombia crecen...
El Ministerio de Comercio, Industria y Turismo de Colombia, anunció, mediante comunicado de prensa, que las exportaciones del sector manufacturero completaron cinco meses consecutivos de crecimiento. De acuerdo con la entidad, en febrero, el comportamiento positivo de las exportaciones colombianas estuvo impulsado por las ventas externas del sector agropecuario y de alimentos (9 %) y de los combustibles (8,9 %). La ministra de Comercio, Industria y Turismo, MarÃa Lorena Gutiérrez, manifestó su satisfacción por el resultado y explicó que la recuperación de la economÃa global incidió en el buen desempeño de las exportaciones colombianas. “El alza que muestran las exportaciones manufactureras es muy relevante. Esto es resultado de la polÃtica de diversificación de la oferta exportable en la que estamos empeñados y del trabajo de profundización y aprovechamiento de los acuerdos comerciales. Invito a los empresarios a seguir trabajando juntos en este proceso”, señaló la ministra Gutiérrez. El incremento de las ventas externas manufactureras en febrero estuvo impulsado por diferentes bienes. Productos como equipos de transporte (148,3%),  manufacturas de caucho (112,5%), abonos (97,6%), equipos y materiales fotográficos (93,1%), manufacturas de corcho y madera (89%), plásticos en formas primarias (78,5%), hierro y acero (51%), edificios prefabricados (46,5%), manufacturas de minerales no metálicos (46,3%) y productos medicinales y farmacéuticos (38,9%), entre otros, impulsaron esta clase de ventas. En cuanto al sector de las exportaciones agropecuarias y de alimentos se destacan productos como: pescado (155,9%), azúcares y preparados con azúcar y miel (111,7%), tabaco y sus productos (77,4%), aceites y grasas fijos de origen vegetal (71,6%), pienso para animales (50,7%), carne y preparados de carne (45,9%) y bebidas (42,5%), entre otros. Por otro lado, las exportaciones totales colombianas en el primer bimestre aumentaron 13,9 % al compararlas con igual periodo de 2017. Las manufactureras crecieron 20,5%, las agropecuarias y de alimentos 17,7% y las de combustibles 15,3% en los dos primeros meses del 2018. Argentina, con un incremento de 158%, Paraguay (133,2%), Canadá (135,4%), Austria (119,7%), Francia (83,4%), Corea del Sur (40,5%), Costa Rica (15,7%) y Estados Unidos (4,6%) son algunos de los socios comerciales a los que más crecieron las exportaciones colombianas en los dos primeros meses de este año.El Ministerio de Comercio, Industria y Turismo de Colombia, anunció, mediante comunicado de prensa, que las exportaciones del sector manufacturero completaron cinco meses consecutivos de crecimiento. De acuerdo con la entidad, en febrero, el comportamiento positivo de las exportaciones colombianas estuvo impulsado por las ventas externas del sector agropecuario y de alimentos (9 %) y de los combustibles (8,9 %). La ministra de Comercio, Industria y Turismo, MarÃa Lorena Gutiérrez, manifestó su satisfacción por el resultado y explicó que la recuperación de la economÃa global incidió en el buen desempeño de las exportaciones colombianas. “El alza que muestran las exportaciones manufactureras es muy relevante. Esto es resultado de la polÃtica de diversificación de la oferta exportable en la que estamos empeñados y del trabajo de profundización y aprovechamiento de los acuerdos comerciales. Invito a los empresarios a seguir trabajando juntos en este proceso”, señaló la ministra Gutiérrez. El incremento de las ventas externas manufactureras en febrero estuvo impulsado por diferentes bienes. Productos como equipos de transporte (148,3%),  manufacturas de caucho (112,5%), abonos (97,6%), equipos y materiales fotográficos (93,1%), manufacturas de corcho y madera (89%), plásticos en formas primarias (78,5%), hierro y acero (51%), edificios prefabricados (46,5%), manufacturas de minerales no metálicos (46,3%) y productos medicinales y farmacéuticos (38,9%), entre otros, impulsaron esta clase de ventas. En cuanto al sector de las exportaciones agropecuarias y de alimentos se destacan productos como: pescado (155,9%), azúcares y preparados con azúcar y miel (111,7%), tabaco y sus productos (77,4%), aceites y grasas fijos de origen vegetal (71,6%), pienso para animales (50,7%), carne y preparados de carne (45,9%) y bebidas (42,5%), entre otros. Por otro lado, las exportaciones totales colombianas en el primer bimestre aumentaron 13,9 % al compararlas con igual periodo de 2017. Las manufactureras crecieron 20,5%, las agropecuarias y de alimentos 17,7% y las de combustibles 15,3% en los dos primeros meses del 2018. Argentina, con un incremento de 158%, Paraguay (133,2%), Canadá (135,4%), Austria (119,7%), Francia (83,4%), Corea del Sur (40,5%), Costa Rica (15,7%) y Estados Unidos (4,6%) son algunos de los socios comerciales a los que más crecieron las exportaciones colombianas en los dos primeros meses de este año.