Manual de seguridad para el llenado de aerosoles con propelente hidrocarburo

Los detectores de mezcla explosiva son instrumentos de seguridad, que nos alertan de la presencia de gas en el aire, en niveles por debajo del rango explosivo y nos avisa cuando nos estamos acercando al 20% del límite inferior de explosividad.

Lo ideal sería contar con un sistema de respuesta activado al detector de mezclas inflamables, el cual pueda activar una alarma cuando se llega al 20% LEL. Si la concentración de mezcla explosiva llega al 60% LEL, entonces se manda a parar el equipo, cerrar válvulas, incrementar el sistema de ventilación-extracción, etc.

En teoría, las mezclas de aire con menos de 1.8% y más de 9.5% de PHC no explotarán, aún en presencia de una fuente de ignición. Sin embargo, en la práctica deberá desconfiarse de las mezclas cuyo contenido se acerque a la zona explosiva, donde una fuente de ignición puede desencadenar una explosión.

LÍMITES DE INFLAMABILIDAD DEL PHC

• ZONA RICA EN PHC: (0% Aire + 100% Gas licuado).
• ZONA EXPLOSIVA: Está limitada por el UEL (90.5% Aire + 9.5% PHC) y por el LEL (98.2% Aire + 1.8% Gas licuado). En la figura está representada por el área roja.
• ZONA POBRE EN PHC: Está comprendida entre el 0% PHC al 100% LEL. ZONA LIBRE DE PHC: (100% Aire + 0% PHC). detectores de mezclas explosivas.
• LÍMITE 1 = 20% del LEL: Valor de ajuste de alarmas en los
• LÍMITE 2 = 60% del LEL: Se ejecutan acciones de paro de bombas, bloqueo de válvulas, etc., para evitar llegar a la zona explosiva.

La falta de olor es un factor extremadamente importante para considerar en las medidas de seguridad de una planta, que llena aerosoles con PHC. Es necesario el uso de detectores de mezclas explosivas para alertar de su presencia.

3.3.2 EL PESO RELATIVO DE SU VAPOR CON RESPECTO AL AIRE

El peso del vapor del hidrocarburo es otro de los factores importantes que debemos tomar en cuenta en el diseño y seguridad de una planta de aerosoles. Como se muestra en la siguiente tabla, los hidrocarburos son más pesados que el aire.

No deben existir zonas bajas donde pueda haber una acumulación de gas PHC.

Esto significa, que en caso de que ocurra una fuga de PHC en el cuarto de llenado, área de almacén o de tanques, el hidrocarburo no va a subir a la atmósfera. Se va a extender sobre el suelo y va a buscar las partes más bajas para acumularse.

Como la diferencia de densidades entre los hidrocarburos y el aire, es casi el doble, es necesario bastante movimiento de aire para remover los hidrocarburos. En un sótano o drenajes, donde se acumule gases de hidrocarburo será casi imposible su dilución natural, a menos que se cuente con sistemas de extracción apropiados.

Acumulación de hidrocarburos, gas metano, solventes y la chispa de una instalación eléctrica, son los factores que causaron la explosión del pasado 31 de enero, 2013 en el edificio B2 del complejo de oficinas de Petróleos Mexicanos, en la que murieron 37 personas. Lo anterior, es el resultado de un peritaje solicitado por la PGR al Instituto de Geología de la UNAM.

3.3 RIESGOS POR FUGAS O DERRAMES DE PHC

Una fuga o un derrame accidental de un gas licuado y su evaporación en el aire, puede dar lugar a la formación de una nube explosiva, cuyas consecuencias dependerán de su magnitud, grado de confinamiento y de las personas o instalaciones cercanas.

3.3.1 FUGAS MENORES DE ORIGEN OPERACIONAL

La forma más común para realizar el llenado de propelente, en un aerosol, es a través de la válvula U-t-V (Under the Valve, en inglés). En esta operación siempre ocurrirá una pequeña emisión de gas en cada desacoplamiento. Típicamente, cuando se llena a través de la válvula, la cantidad fugada es aproximadamente 0.9 ml por aerosol llenado. Cada mililitro de PHC se convertirá en aproximadamente 250 ml de gas, capaz de generar 12.5 litros de mezcla explosiva, al 2% de concentración.

Por ejemplo, el volumen de un cuarto de llenado de PHC, de 3 metros de largo por 2.4 metros de ancho y por 2.5 metros de alto, es de 18 m3. Este volumen puede ser saturado, con una mezcla explosiva, después de llenar 1,440 aerosoles (18,000/12.5 = 1,440). Una máquina que llena 300 botes por minuto los llenaría en menos de 5 minutos.

Este cálculo se basa en las siguientes condiciones:

• No hay ventilación, todo el PHC fugado permanece en el cuarto.
• La gasificadora está en buenas condiciones y la fuga es únicamente 0.9 ml por bote envasado.
• El PHC se distribuye en todo el volumen del cuarto uniformemente.
• No hay aerosoles con fuga en el cuarto durante el proceso de llenado.

Muchas compañías trabajan con una máquina en tan mal estado que la fuga de gas es mucho más por envase, de 2 a 3 ml o hasta 5 ml de gas por aerosol 7. No es extraño que las plantas de aerosoles pierdan del 5 al 10 % de propelente por fugas y de 3 a 6 % en el gasificador.

También hay ocasiones que se trabaja con un adaptador equivocado. Por ejemplo, usan un adaptador hecho para la válvula marca Summit cuando están envasando con válvula de Precisión. El resultado es el mismo, pero la fuga de propelente es mucho más de lo normal, y por lo tanto, si no hay ventilación, se llegará más rápido al LEL.

Además, es obvio que cualquier válvula o envase puede fallar y provocar la descarga súbita del aerosol, en el cuarto de llenado. Un aerosol con 120 g de PHC que presente fuga por cualquier motivo, provocará la misma cantidad de gas emitido por el llenado rutinario de 260 aerosoles.

En un aerosol, la evaporación del propelente licuado es súbita (flash) y se produce por la reducción instantánea de su presión (desde su presión de vapor a la presión atmosférica). En una purga de PHC (por ejemplo, de un tramo pequeño de tubería o manguera) la evaporación del gas licuado no es súbita y el nivel de evaporación dependerá del calor disponible en el entorno.

3.3.2 FUGAS O DERRAMES MASIVOS DE GASES LICUADOS

1) CAUSAS DE GRANDES FUGAS

Una fuga o un derrame masivo de PHC se pueden producir por la falla del recipiente, tubería, accesorio, equipo o manguera que lo contiene a presión. Esto puede suceder por, o la combinación, de las siguientes causas:

Fuga de PHC por falla en el conector de la válvula de acoplamiento. El uso de una franela mojada puede reducir la emisión de fugas pequeñas de PHC. En este caso, el resultado no fue satisfactorio.

2) VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN DE UN DERRAME DE GAS LICUADO

Al producirse la fuga o derrame, el gas licuado sufre un descenso súbito de su presión de almacenamiento, desde su presión de vapor hasta la presión atmosférica. Esto da lugar a una evaporación súbita. Otra parte de líquido se evaporará, a causa de la absorción de calor procedente del aire.

La temperatura del gas licuado también cambia drásticamente. Desciende desde su temperatura de almacenamiento, que generalmente está determinada por la temperatura ambiente, hasta llegar a su punto de ebullición a presión atmosférica, de ahí que se califique como un líquido sobrecalentado.

El propano puede bajar su temperatura hasta 43.7°C bajo cero. Se debe evitar el contacto de la piel con la fase líquida de un gas licuado, puede producir graves quemaduras frías en poco tiempo. Si esto sucede, ver acciones a seguir en la FDS del PHC (anexo 3).

Al bajar súbitamente la temperatura del gas licuado, sus vapores condensarán la humedad contenida en el aire, por lo que se podrá observar la formación de una nube blanca. Esta nube se irá desapareciendo a medida que se diluye con más aire.

El gas licuado restante formará un charco de líquido en el suelo, que al ceder calor para su evaporación, bajará su temperatura hasta llegar a su punto de ebullición.