Riesgo de incendio y explosiones de gas

Mantenimiento de la cultura de la seguridad y prevención de riesgos relacionados con el uso de gases.
La seguridad es la principal prioridad del grupo Air Liquide. Esta dimensión está presente desde el diseño de nuestras soluciones hasta su uso por nuestros clientes. A continuación, se abordan las precauciones habituales destinadas a reducir los riesgos de incendio y explosiones de gas en instalaciones industriales.

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Riesgos de incendio y explosiones de gas

En las industrias química y farmacéutica, es habitual que se almacenen en tanques líquidos puros inflamables (materias primas). Se mezclarán para obtener un producto final, que será envasado, transportado y distribuido.
Estos productos emiten vapores muy a menudo inflamables y, por lo tanto, explosivos en un espacio confinado. Los riesgos de ignición o explosión pueden estar presentes a lo largo de una línea de producción.

Los mayores volúmenes son, principalmente, los tanques de almacenamiento de materias primas en forma de líquidos inflamables. El espacio superior (o espacio de cabeza) de estos tanques también puede contener vapores muy inflamables.
Así pues, para la seguridad de la instalación es esencial mantener una concentración baja de oxígeno dentro de esta atmósfera.
Cada producto tiene sus propias características en función del contenido de oxígeno, la temperatura y la presión ambiental de la atmósfera en la que se encuentra.
En una atmósfera que contenga un producto inflamable y oxígeno, una fuente de ignición puede provocar un incendio o una explosión de esta atmósfera, si se concentra en un espacio cerrado y confinado.
Para reducir el contenido de oxígeno en estos espacios cerrados, es necesario realizar una inyección de gas inerte, normalmente nitrógeno, para expulsar o diluir el oxígeno presente.

¿Qué es un incendio?

Un incendio es una combustión que se desarrolla sin control en el tiempo y el espacio. Se trata de una reacción química de oxidación de un combustible (producto líquido, sólido o gaseoso) por un comburente (típicamente el oxígeno del aire).
Este fenómeno se resume en el «triángulo del fuego».
Los tres componentes del triángulo del fuego son:

Fuente de energía: llama, calor, chispa, descarga eléctrica, etc.,
Comburente: principalmente el oxígeno presente en el aire,
Combustible: compuesto sólido, líquido, o mezcla de vapores inflamables.

El triángulo del fuego depende de tres componentes y, para evitar el inicio de un incendio, basta con eliminar uno de ellos.

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¿Qué es una explosión?

A diferencia del incendio, la explosión se caracteriza por otros tres elementos que se suman a los del triángulo del fuego, y son:

El confinamiento (espacio cerrado),
La presencia de productos en suspensión (vapores, gases, aerosoles, polvo, etc.),
Los límites de explosividad: productos en suspensión en una atmósfera con una concentración de comburente dentro de los límites de explosividad.

El hexágono de la explosión consta de 6 componentes. Al eliminar uno de los componentes del triángulo del fuego, nos protegemos contra el riesgo de incendio y explosión. Al eliminar uno de los otros 3 componentes, el riesgo de incendio sigue presente.

La explosión provoca un efecto de onda expansiva acompañado de llamas y calor, con un aumento considerable de la presión interna a causa del confinamiento. Normalmente, esto provoca la rotura de la instalación o el equipo.

Los incendios y las explosiones pueden causar lesiones graves o la muerte, y daños materiales considerables. Cada uno de estos riesgos está sujeto a un enfoque de prevención específico cuyo objetivo prioritario es actuar antes de que se produzca el siniestro.

Medidas preventivas

Prevención del riesgo de incendio:

Para prevenir el riesgo de incendio, la prioridad es intervenir con la mayor antelación posible, especialmente:

en el diseño,
y en el establecimiento de los locales o la implementación de un proceso de producción.

En primer lugar, el empleador debe considerar la normativa sobre legislación, y posiblemente otras normativas en función del tipo de establecimiento.
Uno de los medios de prevención y protección implementados con mayor frecuencia es el proceso de inertización mediante inyección de un gas inerte en la zona de riesgo.

Prevención del riesgo de explosión:

En la prevención del riesgo de explosión, la prioridad es impedir la formación de atmósferas explosivas (ATEX).
Tras una evaluación de los riesgos, se deben eliminar las fuentes de ignición e implementar medidas para mitigar los efectos potenciales de una explosión (por ejemplo, paneles de venteo).
El peligro de explosión es una de las causas más graves de accidentes, por lo que es fundamental protegerse con antelación y aplicar todos los dispositivos necesarios para evitar la formación de una Zona ATEX.

La inertización también es una de las soluciones preferidas para esta finalidad.

¿Qué son los productos potencialmente inflamables o explosivos?

Los productos habituales de la industria farmacéutica potencialmente inflamables son, por ejemplo, líquidos como el alcohol, los disolventes y sus vapores asociados.
Como cualquier sustancia inflamable, estos productos se caracterizan por un intervalo con límites inferior y superior de inflamabilidad en el aire, a temperatura ambiente y a presión atmosférica:

El límite inferior de inflamabilidad (LII) es el contenido mínimo a partir del cual la concentración del producto en el aire es inflamable.
El límite superior de inflamabilidad (LSI) es el contenido más allá del cual la concentración del producto en el aire es lo suficientemente alta en comparación con el contenido de oxígeno como para que ya no pueda inflamarse.

Si en el aire hay un 21 % de oxígeno, la amplitud de este intervalo es máxima (diferencia entre el LII y el LSI).
Esta amplitud se reducirá al disminuir el contenido de oxígeno, hasta quedar anulada a partir de un nuevo valor de oxígeno, que se define como la concentración de oxígeno por debajo de la cual será imposible la ignición en contacto con una fuente de energía, independientemente del contenido del producto. Este nuevo valor se denomina CLO (Concentración límite de oxígeno) o MOC (Maximum Oxygen Content).

Ejemplo de proceso de inertización en tanques de almacenamiento o aplicaciones con atmósferas inflamables

Para minimizar los riesgos de explosión se deben respetar los métodos de implementación específicos en presencia de una atmósfera potencialmente inflamable.

Puesta en marcha
Por lo general, antes de su puesta en marcha, los tanques de almacenamiento, los recipientes o las instalaciones están al aire. Antes de cualquier procedimiento de puesta en marcha e implementación de productos inflamables, es necesario acondicionar el equipo con gas inerte para expulsar o diluir el aire presente y lograr el contenido de oxígeno objetivo.
Normalmente, este contenido será la CLO dividida por 2. En nuestro ejemplo del etileno, si la CLO es del 10%, el contenido de oxígeno objetivo será del 5%.

Mantenimiento en servicio
Durante las fases de producción o almacenamiento, es necesario mantener y controlar el contenido de oxígeno.
Para ello, se pondrá en marcha una instalación de control de la inertización que asegurará, a lo largo del tiempo, que en la atmósfera a proteger se mantiene un contenido de oxígeno inferior o igual al valor objetivo definido para cada instalación, según los parámetros del producto, la presión, la temperatura, etc.
Esto se aplica a todas las etapas del proceso, como el llenado o la extracción del producto, la adición de material, el muestreo, la mezcla, etc.
Los parámetros de control monitorizados habitualmente son la presión en la instalación y el contenido de oxígeno.

Purga de puesta fuera de servicio
Para las paradas de producción con intervención para trabajos de mantenimiento, hay que purgar todos los equipos afectados por la inertización de cualquier producto inflamable y de la atmósfera con bajo contenido de oxígeno generada por la inertización. Por lo tanto, es imperativo llevar a cabo una etapa de renovación de la atmósfera por aire saludable y respirable.
Solo se autorizará el acceso a estas áreas de trabajo cuando se obtenga una lectura de concentración de oxígeno superior al 19 %.
Los operarios deben estar equipados con un detector de O₂ portátil y un explosímetro.
Las medidas de protección de los operarios deben definirse en el estudio de riesgos y anotarse en las páginas del plan de prevención.

Ejemplo de caso en una planta de depuración

Los riesgos de incendio y explosión están presentes en muchas industrias, a menudo insospechadas. Por ejemplo, en plantas de depuración de agua potable o de aguas industriales, es importante prevenir los riesgos de explosión en los depósitos de lodos secos o carbón activo en polvo.

El modo de protección de estos depósitos es de tipo curativo: la inyección de nitrógeno, o incluso de dióxido de carbono (CO₂), depende de la detección del aumento de temperatura o de la emisión de monóxido de carbono (CO) del producto.

Para ello, se instala una fuente de gas de inertización operativa permanente en la planta del cliente. El volumen total de gas disponible se calculará en función del volumen a inertizar y un volumen adicional de contingencia para poder realizar varias operaciones de inertización sucesivas.

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Air Liquide dispone de una gama de equipos y servicios que le permiten:
Adaptar la instalación asociada a los gases farmacéuticos a las limitaciones de la planta, respetando las regulaciones y las normativas locales.
Cualificar y controlar instalaciones y equipos.
Garantizar el mantenimiento de instalaciones y equipos.
Ahorrar tiempo en el suministro, la cualificación de gases farmacéuticos en la recepción y la trazabilidad de los mismos.