Reacciones y explosiones

Presentación del tema: "Reacciones y explosiones"— Transcripción de la presentación:

1 Reacciones y explosiones
carmelo vega terceño

2 EXPLOSIONES Un explosión libera energía de manera súbita y violenta. Las causas pueden ser variadas, pero generalmente las explosiones se clasifican de acuerdo al tipo de energía que las origina.

3 EXPLOSIONES Nos ocupamos de explosiones producidas por liberación de energía de presión o de energía química.. En el primer caso la energía de un gas comprimido se libera súbitamente, en general a causa de un fallo mecánico seguido de colapso del recipiente de contención. Es lo que ocurre, por ejemplo, en la ruptura, catastrófica de un cilindro de gas a presión.

4 EXPLOSIONES También entrarían dentro de esta categoría la despresurización súbita de un gas licuado almacenado bajo presión a temperatura superior a la de ebullición normal. BLEVE (Lo que ocasionaría la rápida evaporación del mismo acompañada de aumento de presión al aumentar el número de moles en fase gas.) o las explosiones debidas al aumento de presión en el interior de un recipiente por calentamiento (incendio) externo.

5 EXPLOSIONES En cuanto a las explosiones debidas a la liberación de energía química, son causadas por una reacción química que da lugar a una elevación de la temperatura y/o a un aumento en el numero de moles en fase gas. La energía liberada en una explosión química depende de la naturaleza y estado físico de los reactantes y productos.

6 EXPLOSIONES A este respecto es importante distinguir entre las explosiones de mezclas de vapores combustibles con un comburente. ( Habitualmente aire), QUE SON LAS DE MAYOR INTERES PARA LA SEGURIDAD EN INDUSTRIA QUIMICA, Y LAS PRODUCIDAS POR EXPLOSIVO como TNT, etc.

7 EXPLOSIONES Estas son de características diferentes, ya que estos últimos materiales llevan en sí mismos el oxigeno necesario y, por lo tanto, la explosión puede producirse en ausencia de aire. Como se ha indicado anteriormente, en el caso de inflamación de una mezcla combustible, la velocidad a la que se reproduce la liberación de la energía potencial química en la combustión del material es la principal diferencia entre incendios y explosiones.

8 EXPLOSIONES Al igual que ocurre con los incendios, las explosiones pueden impedirse trabajando fuera del intervalo de inflamabilidad, disminuyendo la concentración de comburente hasta el valor correspondiente o evitando fuentes de ignición.

9 EXPLOSIONES Como se verá mas adelante, la aplicación de criterios de seguridad intrínseca desde las etapas iniciales de diseño pueden permitir que los equipos no estén sometidos al riego de explosión, o que sean capaces de resistir explosiones, sin sufrir daños y sin propagar sus efectos.

10 EXPLOSIONES Alternativamente puede añadirse seguridad extrínseca, con equipo capaces de suprimir las explosiones en una etapa temprana de su desarrollo, con sistemas de alivio, etc. Si una nube homogénea de vapor en condiciones de inflamabilidad entra en ignición en una ausencia de restricciones externas, el resultado es un frente de llama esférico que se propaga rápidamente al resto de la nube. La combustión da origen a un aumento de la temperatura, y habitualmente al numero de moles, a medida que la reacción transcurre.

11 EXPLOSIONES La velocidad del proceso ocasiona un aumento de presión local que no se equilibra con los alrededores, a diferencia de lo que ocurría en un incendio, donde el proceso es lo suficientemente lento como para disparar el aumento de presión. El frente de llama en expansión puede visualizarse como un pistón permeable que causa ondas de presión en la mezcla no reaccionada.

12 EXPLOSIONES Estas ondas, en general, se propagan a la vellocidad local del sonido. Si la velocidad del frente de reaccion es lo suficientemente grande , se produce la conocida superposición de frentes de onda que dan lugar a la formación de una ONDA DE CHOQUE. Las explosiones pueden ser deflagaraciones o detonaciones, dependiendo de la velocidad del frente de combustion con respecto a la del sonido en la mezcla no reaccionada. Si la velocidad del frente de llama es menor que la de propagacion del sonido en la mezcla que aun no ha sido alcanzada por la reacción, se produce una deflagración, mientras que en caso contrar io tiene lugar la detonacion de la mezckala inflamabe.

13 EXPLOSIONES Las explosiones pueden ser deflagraciones o detonaciones, dependiendo de la velocidad del frente de combustión con respecto a la del sonido en la mezcla no reaccionada. Si la velocidad del frente de llama es menor que la de propagación del sonido en la mezcla que aun no ha sido alcanzada por la reacción, se produce una deflagración, mientras que en caso contrario tiene lugar la detonación de la mezcla inflamable.

14 EXPLOSIONES LA COMBUSTION EN UN MOTOR DE GASOLINA ES UNA DEFLAGRACION, AUNQUE SE PRODUCE EN APROXIMADAMENTE 1/300 de segundo. Una detonación requeriría que el proceso se completara en aproximadamente 1/ de segundo . Típicamente las velocidades en una deflagración son de algunos cientos de metros por segundo, mientras que en una detonación puedan alcanzarse velocidades superiores en un orden de magnitud. Asimismo, se admite que en la deflagración operan mecanismos convencionales de transferencia de calor, mientras que una detonación el aumento de la temperatura se debe primordialmente a la onda de choque formada.

15 EXPLOSIONES Las condiciones para que exista detonación son mas estrictas que las de inflamabilidad, siendo los intervalos de detonabilidad menores. La detonación de mezclas de gases combustibles con aire suele requerir un cierto grado de confinamiento, y puede ocurrir directamente o bien tener lugar por transición a partir de una deflagración.

16 EXPLOSIONES De acuerdo con lo dicho anteriormente, en este caso se requiere una aceleración importante del frente de la llama, lo que PUEDE OCURRIR EN CONDUCCIONES, PERO ES ALTAMENTE IMPROBABLE EN RECIPIENTES. Las presiones alcanzadas en detonaciones son mas altas que las causadas por deflagraciones, y sus efectos mucho mas destructivos. La inmensa mayoría de las explosiones de mezclas inflamables en la industria química son deflagraciones.

17 Ejemplos de Explosiones
UVCE (Nubes de vapor no confinadas) VCE (Nubes de vapor confinadas) De Sólidos Pulverulentos BLEVE

18 EFECTOS DE EXPLOSIONES
Cadenas de evolución. RESULTADOS FINALES QUE CABE ESPERAR: ONDA DE PRESION FORMACION DE PROYECTILES RADIACION TERMICA (Puede darse una, más de una o todas, en una explosión)

19 EFECTOS DE EXPLOSIONES
EXPLOSIONES FISICAS( Cuando no hay reacciones químicas que contribuyan a los efectos de la explosión, o, si las hay no contribuyen de manera importante): Solo fase gas presente: Los efectos se reducen a la formación de ondas de choque y en su caso proyectiles, siempre cuando no se produzca la ignición de la mezcla.

20 EFECTOS DE EXPLOSIONES
LA EXPLOSION FISICA INICIAL PUEDE TRANSFORMARSE EN UNA EXPLOSION QUIMICA (Proceso cuyos efectos están determinados por la existencia de una reacción química de combustión de la mezcla) Para ello es necesario que el gas involucrado sea de naturaleza combustible, que forme con el aire una mezcla dentro del intervalo de inflamabilidad y que tenga lugar la ignición de la misma) (Ver)

21 GASES Y VAPORES INFLAMABLES
Unidades. LIE (LEL o UEG). Limite inferior de Explosividad. Concentración a partir de la cual un gas o vapor a condiciones normales de Presión y temperatura origina una explosión. LSE . Limite Superior de Explosividad. Concentración a partir de la cual, en condiciones normales de P y T, no se produce una explosión.

22 Riesgo de explosión LIE LSE MEZCLA EXPLOSIVA

23 EFECTOS DE EXPLOSIONES
A partir de entonces puede ocurrir una explosión de nube de vapor no confinada (EVNC) o un incendio flash. Los efectos finales de la EVNC son ONDA DE PRESION y, en su caso, de proyectiles. Los efectos térmicos, aunque a menudo existen, suelen ser menos importantes que los anteriores.

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25 BLEVE BLEVE Podemos definir a la explosión BLEVE como
"Boiling Liquid Expanding Vapor Explosión" "Explosion por la expansion de los vapores de los líquidos en ebullición". Podemos definir a la explosión BLEVE como “la ruptura de un recipiente con proyección de fragmentos a grandes distancias, un inmenso frente de fuego con gran alcance en su entorno y elevación, acompañado de la correspondiente radiación calórica y onda expansiva (en el caso especifico de los líquidos inflamables y combustibles que acompañan el mayor poder destructor), debido a un fenómeno "especial" que se da en ciertas circunstancias” BLEVE

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41 explosivos

42 EXPLOSIVOS REACCIONES Y CONCEPTOS:
EXPLOSIVO: SE DENOMINA ASI A UNA SUSTANCIA O MEZCLA DE SUSTANCIAS QUE, SOMETIDA A UN ESTIMULO, DESENCADENA UNA REACCION AUTOPROPAGANTE EXTREMADAMENTE RAPIDA.

43 EXPLOSIVOS DETONADOR: ES CUALQUIER DISPOSITIVO QUE CONTENGA UNA CARGA DETONANTE Y SE EMPLEE PARA INICIAR LA DETONACION DE UN EXPLOSIVO. HAY DETONADORES ELECTRICOS DE TIPO INSTANTANEO Y RETARDADO, DETONADORES CON ESPOLETA DE SEGURIDAD Y CONECTORES DE RETARDO DE MECHAS DETONANTES.

44 EXPLOSIVOS EXPLOSION: ES UN FENOMENO PRODUCIDO POR UNA REPENTINA Y VIOLENTA EXPANSION DE GASES. PUEDE IR ACOMPAÑADA DE CALOR, ONDAS EXPANSIVAS DE CHOQUE Y LA DESTRUCCION DEL RECINTO O DE LAS ESTRUCTURAS EN SU AREA DE ACCION.(TIPO DE EXPLOSIONES)

45 EXPLOSIVOS ENTRE LOS EXPLOSIVOS SE INCLUYEN LA DINAMITA, POLVORA NEGRA, EXPLOSIVOS INICIADORES, DETONADORES, ESPOLETAS DE SEGURIDAD, CEBADORES, MECHAS DE DETONACION E IGNICION Y DEFLAGADORES. (VER TIPO DE EXPLOSIVOS ADR)

46 EXPLOSIVOS PROPULSOR: MATERIAL EXPLOSIVO QUE ACTUA GENERALMENTE POR DEFLAGRACION (COMBUSTION) Y SE EMPLEA CON FINES DE PROPULSION

47 EXPLOSIVOS AMONAL: ES UN EXPLOSIVO FORMADO POR NITRATO AMONICO, ALUMINIO EN POLVO FINO Y UN TERCER COMPONENTE QUE, POR LO GENERAL, ES TOLITA O TRINITROTOLUENO.

48 EXPLOSIVOS LOS AMERICANOS DENOMINAN ANFO A UN AGENTE PARA VOLADURAS QUE CONSISTE EN UNA COMBINACION DE NITRATO AMONICO Y COMBUSTIBLE TIPO DIESEL.

49 EXPLOSIVOS ANFO: LA ADICION DE APROXIMADAMENTE UN 6% DE FUELOIL A GRANULOS DE NITRATO AMONICO PRODUCE UN MATERIAL EXPLOSIVO. PARA AUMENTAR SU POTENCIAL Y RESISTENCIA SE LE AÑADE ALUMINIO EN POLVO ( A VECES OXIDO DE ALUMINIO O ALUMINA)

50 EXPLOSIVOS PERMANGANATO DE POTASIO: RECORDAMOS DE EL QUE EN COMBINACION CON GLICERINA (ALCOHOL) PRODUCE COMBUSTION EXPONTANEA CON GRAN REACCION EXOTERMICA. PERMANGANATO DE POTASIO COMBINADO CON ACIDO SULFURICO O CON EL PEROXIDO DE HIDROGENO ES EXPLOSIVO.

51 EXPLOSIVOS HAY OTROS EXPLOSIVOS Y DESARROLLO DE REACCIONES QUE, POR MOTIVOS DE SEGURIDAD NO PUEDEN IMPRIMIRSE EN ESTE MANUAL, PUES PODRIA TENER ALGUNA DIFUSION ACIDENTAL NO DESEABLE.

52 EFECTOS MECANICOS DE LA DETONACION DE UN EXPLOSIVO
Son los resultados que produce la expansión rápida ya elevada temperatura de gran cantidad de gases en un pequeño espacio de tiempo, dando lugar a enormes presiones. El medio exterior que rodea al explosivo determina otros fenómenos de orden puramente mecánicos, que son los que producen roturas. destrucciones y explosiones por simpatía.

53 EFECTOS MECANICOS DE LA DETONACION DE UN EXPLOSIVO
Los principales efectos son: Golpe de aire, los gases resultantes "de la explosión (desplazados aprox.. a Km/h) chocan con el medio exterior que rodea al explosivo, al que le transmite su movimiento, creando un huracán virtual. Onda mecánica de choque, por el empuje de los gases calientes de la explosión con el medio que rodea al explosivo se genera la "onda mecánica o de choque" que tiene todas las características de una onda de sonido que se mueve esféricamente desde el foco de la explosión. No arrastrando al medio que se propaga, pero origina una elevación vertical de presión.

54 EFECTOS MECANICOS DE LA DETONACION DE UN EXPLOSIVO
Efectos de proyección, simultáneamente con los anteriores efectos y a consecuencia de las presiones que se producen, resultan lanzados. alejándose del centro de explosión, diversos materiales que están en contacto o en las proximidades del explosivo.

55 EFECTOS MECANICOS DE LA DETONACION DE UN EXPLOSIVO
Onda retrógrada o de succión, a la compresión producida en la masa de aire, sucede una aspiración rápida hacia el centro de la explosión, consecuencia del vacío originado. Se forma, por lo tanto, otra onda de sentido contrario a la de choque, que completa los resultados de rotura, siendo mayor su duración, provoca la caída hacia el centro de la explosión de las masas afectadas.

56 ANEXO EXPLOSIVOS NOTAS COMPLEMENTARIAS AL DESARROLLO DEL MODULO SOBRE EXPLOSIVOS: Ténganse en cuenta estas notas a efectos aclaratorios de algunos aspectos del contenido general del módulo.

57 DISTANCIAS DE SEGURIDAD
SI BIEN EN PRINCIPIO ESTABLECEMOS UNA EVACUACION MINIMA DE LA ZONA EN 50 METROS, INMEDIATAMENTE PROCURAREMOS BALIZAR SI ES POSIBLE PARA MANTENER A UNA DISTANCIA DE 100 METROS COMO MINIMO A LAS PERSONAS Y PROCURAR QUE ESTEN PARAPETADAS, SIENDO LA DISTANCIA DE SEGURIDAD LA DE 500 METROS SI NO LO ESTAN

58 DISTANCIAS DE SEGURIDAD
LOGICA: LA ONDA DE PRESION SE ATENUA CON LA DISTANCIA... SIGNIFICA QUE LOS EFECTOS SE REDUCEN AUMENTANDO LA DISTANCIA AL FOCO EXPLOSIVO EJEMPLO: 500 grs. de trilita que detona al aire libre.

59 Presiones de onda medidas a distintas distancias en el ejemplo:
A 1 m de distancia 0,260 Kp/cm2 A 2 m de distancia 0,140 Kp/cm2 A 4 m de distancia 0,070 Kp/cm2 A 8 m de distancia 0,040Kp/cm2 UNA PERSONA CON LA BOCA ABIERTA, A LA DISTANCIA DE 1 METRO PODRIA NO SUFRIR DAÑOS GRAVES NI SIQUIERA EN LOS TIMPANOS. LOS DAÑOS SERIAN MEDIOS HASTA 4 METROS Y LIGEROS A PARTIR DE ESA DISTANCIA.

60 EFECTOS SOBRE LAS PERSONAS
LOS EFECTOS PRIMARIOS DE LA ONDA DE CHOQUE SE ORIGINAN DEBIDO A LA SOBREPRESION DE LA MISMA SI LA PERSONA ESTA COLOCADA EN LA DIRECCION EN QUE SE PROPAGA. LO EFECTOS SON:

61 EFECTOS PRIMARIOS MUERTE FISURAS PULMONARES ROTURA DE TIMPANOS
PUEDE CONSIDERARSE UNA SOBREPRESION UMBRAL DE MUERTE DEL ORDEN DE 2Kp/cm2 Y MORTAL DE NECESIDAD A 9Kp/cm2.

62 EFECTOS PRIMARIOS LAS FISURAS PULMONARES SE PRODUCEN EN EL UMBRAL DE 2Kp/cm2 Y GRIETAS PULMONARES GRAVES A 4Kp/cm2. LA ROTURA DE TIMPANO SE PRODUCE EN EL UMBRAL DE 0,5Kp/cm2 Y ROTURA DE NECESIDAD A 1,5 Kp/cm2.

63 EFECTOS SECUNDARIOS NO SE ORIGINAN POR LA ONDA DE CHOQUE PROPIAMENTE DICHA. SON DEBIDOS AL IMPULSO DE LA SOBREPRESION DE ONDA, CAPAZ DE PONER EN MOVIMIENTO DETERMINADOS OBJETOS, ESCOMBROS, PIEZAS SUELTAS, ETC. Y ESTOS, AL TROPEZAR CON EL SER HUMANO LE CAUSAN EL DAÑO (Madrid: Fallece Sargento de P.L. al ser alcanzado por una papelera impulsada por la onda expansiva de la explosión de una bomba.

64 EFECTOS SECUNDARIOS PUEDEN PRODUCIRSE, TAMBIEN, PORQUE EL IMPULSO DE LA PRESION ORIGINE UNA PROYECCION DE LAS PERSONAS CONTRA OBJETOS, PAREDES, VEHICULOS, ETC. SE CONSIDERA CAPACES DE PRODUCIR DAÑOS GRAVES EN LAS PERSONAS PROYECCIONES DE CRISTALES A VELOCIDADES COMPRENDIDAS ENTRE 49 m/s Y 90m/s

65 DISTANCIA EN METROS AL DESCUBIERTO SEGÚN KILOS DE EXPLOSIVOS
KILOS DE EXPLOSIVOS DISTANCIA

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67 CARACTERISTICAS DE LAS EXPLOSIONES
GRAN DESPRENDIMIENTO DE CALOR TRANSFORMACION TOTAL O PARCIAL EN GASES GRAN VELOCIDAD DE DETONACION

68 CARACTERISTICA DEL EXPLOSIVO
ANTES DE EXPLOTAR: POTENCIA: efecto mecánico de la reacción explosiva SENSIBILIDAD:capacidad para entrar en reacción química por causa externa ESTABILIDAD: capacidad del explosivo para mantener su composición química inicial.

69 CARACTERISTICA DEL EXPLOSIVO
DURANTE LA EXPLOSION: VELOCIDAD DE DETONACION: es la rapidez con que la onda de detonación se propaga en la masa explosiva.

70 CARACTERISTICA DEL EXPLOSIVO
CONSTITUCION QUIMICA: UNA SOLA ESPECIE: Inorgánicos Orgánicos Mezclas de especies Mezclas de especies no explosivas por si mismas, pero sí al mezclarlas

71 CARACTERISTICA DEL EXPLOSIVO
ESTADO FISICO: Gaseosos Líquidos Sólidos ( Puros, Pulverulentos, plásticos) EMPLEO: Iniciadores Rompedores Propulsores Otros objetos

72 CLASIFICACION DE LOS EXPLOSIVOS
VELOCIDAD DE DETONACION: Pólvoras o propulsores(Solo deflagran) Rompedores o altos explosivos (Velocidad superior a 2000 m/s) Ultrarompedores o explosivos nobles(Velociodad superior a 7000 m/s)

73 Habría para mucho más, pero eso es todo por ahora