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Atmósferas explosivas en el sector metal: causas de riesgo y tipologías

Para que se forme una atmósfera explosiva es necesaria la combinación de una o varias sustancias inflamables o combustibles con una sustancia oxidante (por lo general el aire) bajo ciertas concentraciones de unas y otra, así como una fuente de ignición. Si esto se produjera en un espacio confinado que favorezca esa concentración, y en el contexto de ciertos trabajos que puedan facilitar la presencia de fuentes de ignición (llamas abiertas, chispas eléctricas, proyecciones de material incandescente, rozamientos intensos, etc.), la probabilidad de inflamación será considerablemente más elevada.

Estas explosiones son por tanto de naturaleza química, y corresponden a una reacción de combustión muy exotérmica y de alta velocidad, generadora de gases calientes altamente expansivos en forma de una onda de presión y un frente de llama que se propaga con gran rapidez. Es precisamente el hecho de que la energía se libere en un tiempo muy pequeño lo que explica la gran potencia que poseen.

En función de la velocidad de propagación, las reacciones de combustión, y por tanto las explosiones, se pueden clasificar en deflagraciones y detonaciones:

  • Deflagración: combustión en la que la velocidad de reacción (propagación del frente de llama) es inferior a la
    velocidad del sonido. En una deflagración la onda de presión generada avanza anticipada al frente de llama.
  • Detonación: combustión en la que la velocidad de propagación es superior a la velocidad del sonido. En una detonación la onda de presión (“onda de choque”) y el frente de llama avanzan conjuntamente. Ello se debe a que se produce un efecto de compresión de la onda de choque, que genera elevada temperatura y que es capaz con ello de provocar la autoignición del resto de la mezcla inflamable que aún no ha ardido.

En el caso de las atmósferas explosivas lo más habitual es que en caso de inflamarse y explosionar lo
hagan en forma de deflagración. La formación de una atmósfera explosiva requiere de forma imprescindible que las sustancias inflamables se mezclen íntimamente con el aire, algo que solo será factible cuando se encuentren en estado de gases, vapores, nieblas o polvo, por lo que en ocasiones puede resultar adecuado diferenciar dos clases de atmósferas explosivas al referirse a estas:

1. Atmósferas explosivas de gases: las sustancias inflamables que se mezclan con el aire se encuentran en estado de gases o vapores.

2. Atmósferas explosivas con polvo explosivo: las sustancias inflamables que se mezclan con el aire poseen naturaleza sólida, en forma de partículas o fibras.

En ambos casos resulta fundamental para poder referirse a ellas como atmósferas explosivas el hecho de que la mezcla tenga lugar en condiciones atmosféricas, es decir, a presión de una atmósfera y temperatura ambiente. Por ello, no sería considerada atmósfera explosiva la existente en el interior de un recipiente a presión que contenga sustancias inflamables.

Tampoco quedan incluidos en el ámbito de las atmósferas explosivas y las condiciones que les son de
aplicación, los explosivos, el material pirotécnico o los peróxidos orgánicos.

Mezclas híbridas

Son mezclas de aire y sustancias inflamables en distintos estados físicos (polvo, gases, vapores) a temperatura y presión atmosférica.

Las mezclas híbridas pueden dar lugar a atmósferas explosivas que pueden iniciarse y explosionar a concentraciones inferiores a las concentraciones mínimas necesarias, o a los límites inferiores de explosividad de cada respectivo componente de la mezcla por separado.

Para que una mezcla de sustancia combustible y comburente tenga capacidad de explotar es preciso que la concentración de la primera en el aire se encuentre dentro de un cierto intervalo o rango, es decir, que para poder producirse la explosión no es suficiente con la presencia de los componentes de la mezcla, sino de que su proporción sea la adecuada para ello.

En el caso de que la sustancia combustible se encuentre en forma de polvo, también influiría su granulometría y no solo su concentración. Esos intervalos o rangos se obtienen por medio de ensayos normalizados y son específicos
para cada mezcla concreta recibiendo la denominación de Rango de Explosividad o rango de
concentración en el aire.

Rango de Explosividad

Intervalo de concentraciones de una mezcla de una sustancia inflamable con el aire, dentro del
cual es potencialmente explosiva.

Un rango de explosividad queda determinado por su Límite Inferior de Explosividad (LIE) y su
Límite Superior de Explosividad (LSE).

Límite Inferior de Explosividad

Concentración mínima de una sustancia inflamable mezclada con el aire, por debajo de la cual no
existe propagación de la llama al ponerse en contacto con una fuente de ignición.

Límite Superior de Explosividad
Concentración máxima de una sustancia inflamable mezclada con el aire, por encima de la cual no
tiene lugar la propagación de la llama al entrar en contacto con una fuente de ignición.

Los valores de LIE y LSE de las sustancias combustibles e inflamables se encuentran accesibles en
sus Fichas de Datos de Seguridad (FDS). Se expresan en forma de porcentaje en volumen y/o en
masa por unidad de volumen.

Fig. Rango de explosividad de una sustancia inflamable (Fuente: Guía Técnica RD 681/2003. INSHT)