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El Poderoso Hidrocarburo

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Fragmento del Manual de Seguridad del Instituto Mexicano del Aerosol, 2ª revisión. 

Muchos han llamado al propelente el espíritu o el alma del aerosol, y aunque el gas empleado para este fin no siempre es un hidrocarburo, lo cierto es que éste es el más usado para expeler el concentrado del aerosol, pero su uso conlleva cierto riesgo.

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Los hidrocarburos utilizados como propelentes para aerosol (propano, isobutano y nbutano) son gases inflamables y aparecen en las listas oficiales de sustancias químicas peligrosas, por su elevado nivel de riesgo de incendio y explosividad.

La definición de gas inflamable se establece en el Sistema Internacional para la Clasificación de Materiales Peligrosos de las Naciones Unidas1, el cual indica que se trata de cualquier material que se encuentra en estado gaseoso en condiciones atmosféricas (14.7 psi y 20°C), con un punto de ebullición igual o menor a 20°C y con un límite menor de inflamabilidad (LEL) del 12% en aire o menos.

El propelente hidrocarburo (PHC) es un gas en condiciones ambientales con una temperatura menor a 0°C y forma mezclas inflamables con el aire a partir del 1.8% en volumen.

La Norma Oficial Mexicana NOM-002-STPS-2010 Condiciones de Seguridad-Prevención y Protección Contra Incendios en los Centros de Trabajo, clasifica al propano y butano como gases inflamables y da las siguientes definiciones:

  • Incendio: Es el fuego que se desarrolla sin control en tiempo y espacio.
  • Fuego: Es la oxidación rápida de los materiales combustibles con desprendimiento de luz y calor.

Los gases licuados del petróleo tienen un alto poder calorífico, por lo que además de ser un buen propelente son un excelente combustible. El calor producido en la combustión de propano es de 19,918 BTU/lb (46.3 KJ/g) de acuerdo a la tabla 1:

PROPIEDADES-FISICAS-DE-LOS-PROPELENTES-tab1

EL TRIÁNGULO DE FUEGO Y SU CONTROL

Aunque el PHC es un gas muy inflamable se necesitan tres cosas para ocasionar un incendio o una explosión: una porción adecuada de hidrocarburo en aire, la presencia de oxígeno y una fuente de ignición.

La planta envasadora de aerosoles que utiliza PHC de manera segura, no deberá permitir que estas condiciones ocurran simultáneamente. El oxígeno siempre está presente en el aire, no lo podemos controlar; lo que sí podemos y debemos controlar es la presencia de fugas de PHC y de fuentes de ignición. Si no existe una concentración suficiente de PHC en el ambiente, ni fuentes cercanas de ignición es poco probable que ocurra un accidente por incendio o explosión.

  • OXÍGENO: (79% N2 + O2).
  • COMBUSTIBLE: (PHC, DME, 152ª, líquidos inflamables, etc.).
  • CALOR: (Fuentes de ignición: fuego directo, estática, chispas eléctricas, cigarros encendidos).

Cuando el propelente hidrocarburo se fuga de los recipientes sujetos a presión es muy peligroso, sin embargo, se requiere que esté presente en el aire a determinadas concentraciones conocidas como límites de explosividad. No puede causar daños cuando está demasiado diluido y cuando está muy concentrado tampoco puede prender por falta de oxígeno. Aunque esta condición resulta ya muy peligrosa.

El límite superior de explosividad del hidrocarburo en el aire UEL (Upper Explosive Limit) no tiene mucha importancia aquí. No queremos llegar a tener demasiado PHC en el ambiente. En la siguiente tabla se muestran los límites de explosividad del PHC.

SUSTANCIA LÍMITES DE EXPLOSIVIDAD

  • Propano …………………………………………………………………….2.2% a 9.5%
  • Isobutano ………………………………………………………………….1.8% a 8.4%
  • n-Butano …………………………………………………………………..1.9% a 8.5%

LÍMITE INFERIOR DE EXPLOSIVIDAD (LOWER EXPLOSIVE LIMIT/LEL)

Es un valor de extrema importancia al representar el porcentaje mínimo en volumen de vapores de PHC presentes en el aire, los cuales son suficientes para causar una explosión. También se conocen como límites de inflamabilidad, pero este término aplica cuando los hidrocarburos se utilizan como gas combustible a presión y flujo regulado. Por ejemplo, en una estufa se forma una mezcla inflamable para producir un fuego controlado.

Ahora, la expansión de un litro de propano licuado produce 273.8 litros de gas @ 21°C a presión atmosférica. Este volumen de gas, diluido en aire, puede producir 12.445 litros de mezcla explosiva (273.8 L / 0.022 = 12,445.45 L).

El DME requiere mayor concentración en el aire para llegar a su límite inferior de explosividad (3.3%). Sin embargo, mantiene un mayor intervalo de explosividad (18.0%). Esto explica su mayor nivel de riesgo de explosividad.

CUIDADO CON LAS FUENTES DE IGNICIÓN

Los hidrocarburos requieren una temperatura de auto-ignición superior a los 405 °C (Ver tabla 1). Cualquier fuego o chispa puede alcanzar esta temperatura, no importa si es ocasionada por un cerillo o un cigarro encendido, escapes de vehículos de combustión interna, arcos eléctricos de apagadores, motores, soldadura, estática, fricción, choque, etc. Simplemente la llama de un cerillo puede alcanzar una temperatura de 1.650°C.2

La Norma Oficial Mexicana NOM-005-STPS-1998, Relativa a las Condiciones de Seguridad e Higiene en los Centros de Trabajo para el Almacenamiento, Manejo y Transporte de Sustancias Químicas Peligrosas, prohíbe el uso de herramientas, ropa, zapatos y objetos personales que puedan generar calor, descarga estática, chispas, flama abierta o temperaturas que puedan provocar ignición. También prohíbe introducir dispositivos electrónicos que puedan generar radiofrecuencias en áreas explosivas.

Por lo que se debe evitar el uso de teléfonos celulares en las áreas donde se maneje gases o líquidos inflamables que puedan generar atmósferas explosivas.3

El-poderoso-hidrocarburo-1

RECOMENDACIONES PARA EVITAR INCENDIOS

La siguiente expresión resume la fórmula que puede destruir una planta de aerosoles:

Concentración de PHC _ LEL + Fuente de ignición + O2 = Incendio o explosión El oxígeno está por todos lados como parte del aire que respiramos y no se puede limitar. Como no podemos controlar la presencia del oxígeno es importante considerar las siguientes recomendaciones básicas para evitar un accidente con PHC:

  • Evitar hasta la más mínima fuga o emisiones al ambiente de PHC para reducir el riesgo de formar mezclas explosivas con el aire.
  • Una adecuada ventilación natural es la forma más económica, sencilla y segura para evitar concentraciones peligrosas de PHC.
  • Evitar la presencia de cualquier fuente de ignición en donde se maneje PHC.

Obviamente, si no hubiera fugas de hidrocarburos, no existiría problema alguno. En una planta típica de aerosoles se hacen todos los esfuerzos para evitar una fuga, éstas representan una pérdida de dinero, además de un peligro.4

Sin embargo, por mucho que se les dé mantenimiento a las tuberías y mangueras, éstas llegan a presentar fugas. Las válvulas desarrollan fugas a través del tiempo, aún en plantas con un mantenimiento periódico. Siempre hay algunos aerosoles con fuga que tienen válvulas defectuosas o que han sido dañados por el adaptador de la máquina de gasificación.

Aunque el PHC es muy inflamable se necesitan una porción adecuada de hidrocarburo en aire, la presencia de oxígeno y una fuente de ignición para que ocurra un accidente.

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REFERENCIAS

  1. NFPA, Fire Protection Handbook. XIX Edition, Quincy Massachusetts, 2003. Vol. 1, Cap.7, p. 7-131. ISBN: 0-8776-474-3.
  2. M. Hildebrand & G. Noll, Propane Emergencies. Third Edition. Red Hat Publishing Co. Chester Maryland, 2007. p. 39. ISBN: 0-9656565-4-3.
  3. http://www.youtube.com/watch?v=6GtRLJVkF1s.
  4. G. Nardini, Cómo Perder Propelente Hidrocarburo. Aerosol la revista. FLADA, año IX, febrero, 2013, Págs. 27-32.
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