CONCEPTO DE EXPLOSIÓN 21 de junio de 2011 Mecanismos de

Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
CONCEPTO DE EXPLOSIÓN
Mecanismos de propagación
21 de junio de 2011
MCG1106
Concepto de explosión
Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
™ 1 trabajador herido por explosión en una empresa de fabricación de tubos, Sestao, Vizcaya
(16/03/11)
™ Herido grave 1 trabajador tras la explosión de una planta química en Sant Celoni, Bercelona
(05/01/11)
™ 1 muerto y 1 desaparecido en una explosión de una planta química en China (15/06/10)
™ Mueren 4 operarios en la explosión de una pirotecnia en Benacazón, Sevilla (3/06/10)
™ 2 operarios heridos muy graves en una explosión en la refinería de A Coruña (16/04/10)
™ Al menos 25 mineros mueren tras una explosión en una mina de Virginia, EEUU (6/04/10)
™ 3 heridos en una explosión por una avería eléctrica en el edificio Riscal, Alicante (23/03/10)
™ Ascienden a 19 los muertos por una explosión en una fábrica china (25/02/10)
™ 5 muertos y 1 desaparecido tras explosión en una planta química en China (8/01/10)
™ Mueren 19 mineros en una explosión de metano en Turquía (11/12/09)
™ Una explosión causa 11 muertos en la mina de Guojiawan, China (23/11/09)
™ 87 muertos por la explosión en una mina del norte de China (23/11/09)
™ Las Palmas: 2 heridos graves en una explosión en una gasolinera (20/11/09)
™ Muere 1 hombre en una explosión de un tanque de glicerina producida en una empresa
farmacéutica en el polígono de Paterna, Valencia (2/10/09)
™ Una explosión de ácido sulfúrico causa quemaduras a 2 trabajadores de una empresa de Malgrat,
Barcelona (1/10/09) …
Concepto de explosión
Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
™ Al menos 24 mineros atrapados tras explosión en galería de mina en Sumatra (16/06/09)
™ Sevilla - Herido 1 trabajador tras explotar una caseta de pirotecnia (21/05/09)
™ Explosión en una mina de carbón en el norte de China deja 44 muertos (23/02/09)
™ Herido 1 operario por la explosión de CO2 en el desmantelamiento de una fábrica de
Madrid (13/02/09)
™ 1 trabajador resulta herido tras producirse una explosión en Palma (19/12/08)
™ 8 directivos y operarios están imputados en la explosión mortal de una empresa de
gestión de residuos (11/11/08)
™ Al menos 23 mineros mueren en una explosión al noreste de China (4/09/08)
™ Mueren 3 personas en una explosión en una planta papelera de Wisconsin (30/07/08)
™ 1 trabajador sufre quemaduras graves al explotar un molino de piensos en Campillos,
Málaga (27/06/08)
™ 1 trabajador fallecido y 3 heridos muy graves tras la explosión y posterior incendio de un
depósito de etanol ocurridos hoy en la industria química Fyse de Aranjuez (10/04/08)
™ 8 fallecidos en explosión de fábrica pirotécnica en el norte China (3/04/06)
™ Mueren 23 mineros en la explosión de un yacimiento en China (3/02/06) …
Concepto de explosión
Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
™ 1 muerto y 3 heridos en una explosión química con peligro de polución en una planta
química en China (24/11/05)
™ 2 heridos en la explosión de una fábrica de madera en Burgos (9/09/05)
™ 26 muertos por la explosión de una mina en China (22/07/05)
™ Al menos 5 muertos tras una explosión en un gasoducto del estado mexicano de Veracruz
(15/04/05)
™Una explosión en la fábrica de Harinas Porta (Huesca) causa la muerte a 5 personas por
quemaduras graves y heridas diversas a otras 14 (14/04/05)
™ La explosión de una máquina de prensar hormigón provoca 1 herido y el desalojo de 2
viviendas en Cervera (1/04/05)
™14 muertos por explosión en refinería en EE.UU. (24/03/05)
™1 operario herido tras una explosión en una panadería en Carcaixent (23/02/05)
™ Más de 200 muertos en China tras una explosión de gas en una mina (15/02/05)
™ Fallece un 2º operario a causa de una explosión en una planta de Siro en Venta de Baños
(30/10/04)
™ 3 operarios heridos tras una explosión en Galicia (07/10/04)
™ 1 muerto en la explosión de una pirotecnia en la localidad valenciana de Vilamarxant
(8/09/04) …
Concepto de explosión
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Nuevas Tecnologías
™ 20 muertos en la explosión de una planta gasística argelina (21/01/04)
™ 4 heridos en una explosión en la refinería de Repsol de A Coruña (9/04/03)
™Fallecen 3 personas al producirse una explosión accidental en una fábrica farmaceútica en
Holanda (3/04/03)
™ 9 muertos y 10 heridos en la explosión de una fábrica de harinas turca (1/04/03)
™ 3 muertos y 1 desaparecido en una explosión en una fábrica de productos químicos
francesa (28/03/03)
™ Un aerosol provoca una fuerte explosión en una oficina de Alicante (1/02/03)
™ 2 muertos y 13 heridos por una explosión en una siderurgia belga (23/10/02)
™ 4 trabajadores heridos de gravedad en una explosión de gas en una fábrica de
electrodomésticos de Barcelona (25/07/02)
™ 8 muertos y 17 heridos tras una explosión de una planta petroquímica en el norte de
China (26/02/02)
™ Una explosión causó 4 fallecidos en la empresa estatal de petróleo kuwaití (5/02/02)
™ Explosión de una petroquímica en Toulouse provoca el fallecimiento de 3 personas y un
centenar de heridos (21/09/01)
™ Mueren 2 trabajadores a consecuencia de una explosión en una empresa farmacéutica
catalana (20/06/01) …
Concepto de explosión
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Nuevas Tecnologías
Concepto de explosión
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Nuevas Tecnologías
TIPOS DE EXPLOSIONES: según su naturaleza
MECÁNICA (física)
ELÉCTRICA
Gases a
presión
Meteoritos
Truenos
Descargas de
alta intensidad
(detonadores)
QUÍMICA
NUCLEAR
Combustibles
confinados
Metales
pulverizados +
agua
Fisión de
isótopos
radiactivos
Concepto de explosión
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Nuevas Tecnologías
Explosión Física:
E:
P:
Patm:
γ:
V:
Energía liberada en el estallido (kJ)
Presión de los gases en el interior del tanque en el momento
de la explosión (kPa)
Presión atmosférica (101,3 kPa)
Coeficiente de capacidades caloríficas del gas en las
condiciones del estallido (adimensional)
Volumen del tanque (m3)
La presión de los gases en el interior del tanque en el momento de la
explosión se puede estimar a partir de las condiciones de diseño del tanque.
Se suele tomar como valor de cálculo 1,25 veces la presión de tarado de las
válvulas de seguridad.
El coeficiente de capacidades caloríficas del gas en las condiciones de
estallido se calcula teniendo en cuenta que el fluido experimenta un proceso
isócoro, es decir, a V=cte. desde las condiciones nominales hasta las de
estallido.
Concepto de explosión
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Nuevas Tecnologías
Explosión Química:
E: Energía liberada en el estallido (kJ)
Qr: Calor de reacción (kJ/kmol)
M: Masa equivalente de sustancia que reacciona (kg)
Pm: Peso molecular (kg/kmol)
M se determina teniendo en cuenta:
• El % de sustancia que reacciona.
• La energía consumida, de la total liberada en la reacción, para la elevación
de temperatura hasta el punto de ebullición y la posterior vaporización de la
mezcla reactivos-productos.
• La energía inicial de expansión disponible (en el caso de almacenamientos
en tanques a presión).
• La dilución o % de pureza del almacenamiento.
Concepto de explosión
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LA EXPLOSIÓN
La combustión explosiva es una oxidación muy rápida
que libera energía en forma de calor. En la reacción se
producen gases que se expanden por el calentamiento
produciendo una fuerte presión.
CALOR
PRESIÓN
VELOCIDAD
GRAN
EFECTO
DESTRUCTIVO
Concepto de explosión
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LA EXPLOSIÓN
DEFLAGRACIÓN: Propagación subsónica, “el
frente de llama va por detrás del frente de presión”
DETONACIÓN: Propagación supersónica, “el
frente de llama y el frente de presión avanzan juntos”
Concepto de explosión
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LA EXPLOSIÓN
DEFLAGRACIÓN:
DETONACIÓN:
Composición
Composición química
química
Condiciones
Condiciones de
de la
la iniciación
iniciación
Geometría
Geometría de
de la
la carga
carga
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LA EXPLOSIÓN
FENÓMENOS DE LA EXPLOSIÓN
• Onda de presión que se propaga en el aire
• Onda sísmica que se propaga en la tierra
• Llamas
• Chorros y proyecciones de materiales
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LA EXPLOSIÓN
Aumento
brusco
de
presión
Decrecimiento suave
Depresión o
cola de
succión
Concepto de explosión
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EFECTOS DE LAS EXPLOSIONES
EFECTOS SOBRE LAS PERSONAS
PRIMARIO: Resulta del efecto directo de la onda de
presión en el cuerpo; se producen más daños en los
órganos con contenido gaseoso.
SECUNDARIO: Resulta de objetos y fragmentos que
impactan en el cuerpo (a modo de proyectiles).
Las heridas cortantes representan daño secundario
típico por explosión.
TERCIARIO: El cuerpo se convierte en un proyectil e
impacta contra un objeto sólido o contra el suelo.
Concepto de explosión
EFECTOS DE LAS EXPLOSIONES
Lesiones mecánicas por transmisión de la
onda expansiva e impacto en zona craneal,
torácica y abdominal.
Explosión interna de vísceras huecas y
tejidos que contengan gas.
Desgarros de pedículos vasculares y
desinserción de grandes vasos.
Mecanismos de pulverización en las zonas
del cuerpo que contiene líquido y gas, como
el tubo digestivo.
Cuadro de aplastamiento si la explosión
produce derrumbamientos y amputaciones
traumáticas.
Traumatismos penetrantes por impacto de
objetos lanzados por la onda expansiva.
Lesiones por quemadura e inhalación de
gases tóxicos.
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Nuevas Tecnologías
Concepto de explosión
Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
¿DE QUÉ DEPENDE LA GRAVEDAD DE
LAS LESIONES?
9
9Del
Dellugar
lugardonde
dondese
seproduce
producela
laexplosión:
explosión:
99Espacios
Espaciosabiertos
abiertos
99Espacios
Espacioscerrados
cerrados(rebote
(rebotede
delalaonda)
onda)
9
9De
Dela
ladistancia
distanciaque
quesepara
separaaala
lavíctima
víctimadel
delorigen
origende
dela
la
explosión.
explosión.
9
9De
Dela
laposición
posicióndel
delcuerpo
cuerpocon
conrespecto
respectoaala
laonda
onda
expansiva:
expansiva:perpendicular
perpendicularooparalelo.
paralelo.
9
9De
Dela
lapotencia
potenciayyla
lavelocidad
velocidadde
depropagación
propagaciónde
dela
la
onda
ondaexpansiva.
expansiva.
9
9De
Delas
lasprotecciones
proteccionesmecánicas
mecánicasen
envirtud
virtudde
desus
sus
características
característicasyysu
sucoeficiente
coeficientede
deabsorción.
absorción.
9
9De
Dela
laresistencia
resistenciafísica
físicade
decada
cadapersona.
persona.
Concepto de explosión
Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
¿DÓNDE se pueden producir las
EXPLOSIONES?
Industria
química
Elaboración de
metales
Industrias
energéticas
• Químicas
• Conformación
• Gas
• Farmacéuticas
• Esmerilado
• Electricidad
• Pulido
• Petroquímicas
• Refinerías
Concepto de explosión
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Nuevas Tecnologías
¿DÓNDE se pueden producir las
EXPLOSIONES?
Agricultura
Industria
alimentaria
• Harineras
• Hornos
• Almacenamiento
de cereales, grano,
harinas, etc.
• Piensos
Pintura en spray
• Disolventes
Reciclado y
vertido de
residuos
• Vertederos
• Depuradoras
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CONCEPTO DE ATMÓSFERA EXPLOSIVA
Concepto de atmósfera explosiva
ATMÓSFERA EXPLOSIVA
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Nuevas Tecnologías
Concepto de atmósfera explosiva
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Nuevas Tecnologías
ATMÓSFERA EXPLOSIVA
Definición(1):
“Mezcla con el aire, en condiciones
atmosféricas(2), de sustancias
inflamables en forma de gases, vapores,
nieblas o polvos, en la que, tras una
ignición, la combustión se propaga a la
totalidad de la mezcla no quemada”.
(1) Real Decreto 681/2003, artículo 2.
(2) Condiciones atmosféricas:
- 20 ºC < T < 60 ºC
0,8 bar < P < 1,1 bar
21% O2 en el aire
Concepto de atmósfera explosiva
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ATMÓSFERA EXPLOSIVA
COMBURENTE
Reacción
en cadena
ATEX
EXPLOSIÓN
COMBUSTIBLE
ENERGÍA DE
ACTIVACIÓN
Concepto de atmósfera explosiva
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Nuevas Tecnologías
ATMÓSFERA EXPLOSIVA
Fuente de inflamación
Mezcla adecuada del
combustible
con el aire
Rango Explosivo
EXPLOSIÓN
Productos combustibles
Oxígeno
Confinamiento
Concepto de atmósfera explosiva
NO SE INFLAMA
GAS
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Nuevas Tecnologías
Riesgo si Tóxico
↑ V: Dardo de fuego
(“jet fire”)
SE INFLAMA
Lento: EXPLOSIÓN
NO SE INFLAMA
ESCAPE
LIQUIDO
Riesgo si
Vapores tóxicos
SE INFLAMA
INCENDIO
EXPLOSIÓN
CAPA
INCENDIO
NUBE
EXPLOSIÓN
POLVO
Concepto de atmósfera explosiva
Centro Nacional de
Nuevas Tecnologías
ATMÓSFERA EXPLOSIVA
INCENDIO
EMISIÓN
EXPLOSIÓN
EMISIÓN
EXPLOSIÓN
INCENDIO
EXPLOSIÓN
INCENDIO
EXPLOSIÓN
EMISIÓN
INCENDIO
EXPLOSIÓN
EXPLOSIÓN