Minimizar el riesgo de explosión de polvo en alimentos, polvos agrícolas y sólidos

Personal de sólidos a granel en polvo | 23 de enero de 2023

Para reducir los riesgos de explosión de polvo y lograr el cumplimiento de las normas NFPA, industrias como la alimentaria y la agrícola que procesan, manipulan y empaquetan partículas secas ahora deben considerar los pasos específicos a seguir después del análisis de peligros del polvo (DHA).

Clive Nixon, gerente de ventas de BS&B Pressure Safety Management, un fabricante con sede en Tulsa, OK, de una gama de tecnologías de protección y prevención de explosiones de polvo, aborda preguntas clave que tienen las empresas agrícolas y procesadoras de alimentos con respecto al análisis de peligros del polvo, el cumplimiento de NFPA 61, y opciones líderes para abordar el riesgo de explosión de polvo combustible.

P: ¿Puede brindarnos una breve descripción relacionada con la fecha límite de cumplimiento de la DHA de 2022 y los riesgos de peligro relacionados?

R: Para las industrias agrícolas y de procesamiento de alimentos, el 1 de enero de 2022 era la fecha límite para completar un análisis de peligro de polvo (DHA) para las instalaciones existentes de acuerdo con el Capítulo 7 de la Norma 61 (2020) de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA). para la Prevención de Incendios y Explosiones de Polvo en Instalaciones de Procesamiento Agrícola y de Alimentos.

NFPA 61 y otras normas NFPA relacionadas detallan estrategias y procedimientos esenciales para la protección de personas, procesos y propiedades de los peligros presentados por incendios y explosiones de polvo en instalaciones que manipulan, procesan y almacenan granos a granel como maíz, trigo, avena y cebada. , semillas de girasol y soja, sus subproductos, así como otros polvos combustibles relacionados con la agricultura. Todos los nuevos procesos e instalaciones que manipulan y generan polvos combustibles ahora deben realizar un DHA.

El Apéndice F de NFPA 61 (2020) proporciona una lista de verificación completa que sirve como modelo para generar un DHA. Esta lista de verificación incluye la evaluación de la protección contra explosiones de polvo para equipos de proceso que a menudo pueden estar en riesgo, como elevadores de cangilones, transportadores, trituradoras, silos y sistemas de secado por aspersión y recolección de polvo.

P: ¿Qué próximos pasos deben considerarse ahora una vez finalizado el DHA?

R: Después de la preparación del documento de la DHA, el equipo de la DHA debe desarrollar un plan de acción para los peligros identificados y preparar una lista de elementos de acción priorizados con tareas específicas, partes asignadas, plazos previstos y recursos necesarios. Esto sirve tanto como hoja de ruta para la reducción de peligros como como documento de trabajo que demuestra un esfuerzo razonable para gestionar el riesgo. Las recomendaciones para abordar las deficiencias en la gestión de los peligros del polvo combustible deben documentarse y abordarse de manera oportuna y aceptable para la autoridad competente.

La DHA es solo el punto de partida para lograr que una instalación y un proceso cumplan con las normas pertinentes de la NFPA. El siguiente paso es la implementación. Antes de la implementación de DHA, los propietarios/operadores deben hacer estas preguntas:

P: ¿Cuándo se debe revisar o actualizar una DHA y cuándo se justifica la consulta de expertos?

R: Revisar o actualizar la DHA con un experto en seguridad es importante si falta algo o no está claro, ya que el riesgo y la responsabilidad potencial de un cumplimiento y protección insuficientes pueden ser muy costosos si ocurriera una explosión de polvo combustible en una instalación.

Existe una variedad de soluciones para brindar protección rentable contra el peligro del polvo combustible, pero la elección de cada instalación variará según sus necesidades específicas. La selección de tecnología no sólo debe considerar factores como la naturaleza del peligro del polvo y sus características, sino también la ubicación del equipo, su resistencia, las presiones operativas, las temperaturas y las interconexiones del proceso.

P: ¿Cuáles son las principales opciones para la protección y prevención de explosiones en instalaciones de procesamiento de granos y alimentos?

R: Las principales opciones para la protección y prevención de explosiones en instalaciones de procesamiento de granos y alimentos incluyen, en términos generales, ventilación y supresión de explosiones y aislamiento de explosiones.

Los respiraderos sin llama se utilizan para difundir la onda de presión y eliminar la llama que normalmente sería proyectada por una explosión ventilada.

P: ¿Puede explicar la ventilación de explosiones con más detalle?

R: La ventilación es el mecanismo de protección más adoptado porque con frecuencia proporciona una solución conveniente y económica. Si bien a menudo se percibe como una solución que se coloca y se olvida, requiere una inspección regular según NFPA 68. A menudo es la solución más práctica para equipos ubicados afuera o cerca de una pared exterior donde hay un camino despejado para la proyección de una bola de fuego de explosión de polvo a un área segura donde no ponga en peligro a las personas ni dañe el equipo o las estructuras cercanas.

Durante las primeras etapas de una explosión de polvo, los respiraderos de alivio de explosión se abren rápidamente a una presión de estallido predeterminada. Esto permite que los gases de combustión en rápida expansión y la mezcla de polvo y aire escapen a la atmósfera y limiten la presión generada dentro del equipo a límites seguros calculados. La mayoría de los materiales en polvo agrícolas desarrollarían una presión superior a 100 psi en una fracción de segundo si el recinto del proceso fuera lo suficientemente fuerte.

Un sistema de aislamiento y supresión de explosiones está diseñado para detectar la deflagración, prevenir la propagación de la explosión y suprimir la deflagración dentro del colector de polvo.

P: ¿Puede darnos un ejemplo de venteo de explosiones y algunas consideraciones al implementarlo?

R: Por ejemplo, los paneles contra explosiones se pueden aplicar a elevadores de cangilones ubicados en el exterior o cerca de una pared exterior donde la explosión de polvo se puede ventilar de manera segura hacia el exterior a través de conductos de ventilación cortos. Estos respiraderos están montados en las carcasas de las patas y en el cabezal del elevador y se abren rápidamente para aliviar la presión de explosión de un polvo que arde rápidamente, conocido como deflagración.

Para las soluciones de ventilación, el método de dimensionamiento de las ventilaciones y la resistencia del equipo es una consideración importante. El tamaño de los respiraderos para elevadores de cangilones que manejan granos crudos está cubierto por NPFA 61. Para granos procesados, NFPA 61 difiere de NFPA 68, en la que la resistencia requerida del equipo está dictada por el índice de explosividad del material (valor Kst). La base de cálculo del área de ventilación no es la misma para el grano crudo y el grano procesado, y la cantidad y posición de la ventilación que surge generalmente son diferentes para las dos formas de material.

El recorrido de la bola de llama de alivio de explosión y la accesibilidad de los paneles de ventilación para inspección y mantenimiento ocasionales son consideraciones importantes al seleccionar este método de protección. Estos están cubiertos en NFPA 61 - 2020 sección 9.3.14 y NFPA 68 - 2018 sección 8.8.

P: ¿Existen limitaciones en el uso de ventilación contra explosiones? Si es así, ¿qué recomiendas?

R: Hay algunas aplicaciones, como cuando el maletero de un elevador de cangilones u otro equipo de procesamiento de alimentos está dentro de un edificio o debajo del nivel del suelo. Esto crea un desafío para la ventilación de alivio de explosiones debido a la liberación de llamas y presión en un espacio confinado, lo que requiere diferentes enfoques de protección, como ventilación y supresión sin llama.

Cuando el equipo está ubicado en el interior, o donde hay personas o material combustible presente, los respiraderos convencionales, que liberarán una bola de fuego, pueden ser reemplazados por respiraderos sin llama. Estos respiraderos están diseñados para difundir la onda de presión y eliminar la llama que normalmente sería proyectada por una explosión ventilada.

Para aplicaciones fuera de las industrias de cereales, piensos y alimentos, se debe tener en cuenta la posibilidad de que se generen subproductos tóxicos durante la activación de estos dispositivos cuando se encuentran dentro de un edificio. Para todas las aplicaciones, se deberá establecer una zona de seguridad alrededor del respiradero sin llama que emitirá gases calientes durante un breve período al ventilar una deflagración.

P: ¿Puedes explicar cómo funcionan los respiraderos sin llama?

R: Los respiraderos sin llama consisten en un respiradero convencional montado frente a una carcasa que incorpora una malla de acero inoxidable que extrae el calor de la deflagración, al tiempo que permite que los gases en expansión explosiva se descarguen de forma segura. Esta malla detiene el frente de llama y actúa, al menos parcialmente, para filtrar la liberación de polvo y hollín. La malla de acero inoxidable representa una restricción del flujo y se tiene en cuenta esto asignando una eficiencia de ventilación para garantizar la selección del tamaño correcto de ventilación. La malla está configurada para absorber parcialmente la onda de presión de los gases en expansión y capturar partículas de polvo y hollín en un grado variable que determina la "eficiencia de ventilación" del dispositivo de ventilación sin llama.

La eficiencia de la ventilación normalmente puede oscilar entre el 50% y el 95%, lo que significa que el cálculo del área de una ventilación sin llama será mayor que el de una ventilación convencional para la misma aplicación. Se requiere mucho cuidado en este punto cuando se considere reemplazar un respiradero convencional por uno sin llama.

El peso y la eficiencia de las ventilaciones sin llama se consideran al seleccionarlas para aplicaciones como la protección de elevadores de cangilones. Los códigos relevantes son NFPA 61 - 2020 sección 9.3.14 y NFPA 68 - 2018 sección 8.8.

P: ¿Puede explicar cómo funcionan los sistemas de supresión de explosiones?

R: Los sistemas de supresión de explosiones están diseñados para suprimir una deflagración en su etapa inicial antes de que se pueda generar presión destructiva. Esto contrasta con la ventilación de explosión, que permite que la deflagración se complete mientras se expone el equipo a temperaturas de combustión.

Los equipos de supresión de explosiones están diseñados para responder en milisegundos a la señal generada por los detectores de presión o de llama que monitorean el proceso. Esto da como resultado que los supresores de explosiones descarguen rápidamente un agente extintor de llama, como bicarbonato de sodio, en los volúmenes del equipo protegido. Esto detiene eficazmente la explosión en su fase inicial y da como resultado una presión de explosión reducida que es segura para el equipo protegido.

Un sistema de aislamiento y supresión de explosiones está diseñado para detectar la deflagración, prevenir la propagación de la explosión y suprimir la deflagración dentro del colector de polvo.

P: ¿Cuáles son algunos ejemplos de situaciones en las que están indicados los sistemas de supresión de explosiones?

R: Los sistemas de supresión pueden ser deseables porque la velocidad de limpieza y reacondicionamiento permite un rápido retorno a la producción. Con ventilación o ventilación sin llama, la explosión se desarrolla completamente en el equipo de proceso, lo que requiere limpieza, mitigación de daños relacionados con el incendio y otras consecuencias que requieren tiempo para que el proceso vuelva a funcionar.

El método de protección de supresión se aplica a menudo a elevadores de cangilones de dos patas, utilizados en el manejo de granos. La protección consiste en la detección y supresión de explosiones del cabezal del ascensor y la sección del maletero, así como el aislamiento de explosiones de las carcasas de las patas, los puntos de alimentación y descarga y los puntos de extracción de polvo.

La supresión de elevadores de cangilones de una sola pata también es práctica en aplicaciones de granos, aunque el volumen interno abierto entre el maletero y el cabezal requerirá puntos de inyección de agente extintor adicionales. Lo más importante es que, ya sea que se apliquen a un elevador de cangilones de una o dos patas, se recomienda que los sistemas de supresión incorporen aislamiento contra explosiones para evitar la propagación de una explosión a los volúmenes de equipos conectados, como los silos.

P: ¿Puede explicar el aislamiento de explosiones y cómo encaja en cualquier estrategia de protección contra explosiones?

R: El aislamiento de explosiones es un componente vital de cualquier estrategia de protección contra explosiones. La propagación de una explosión de polvo puede provocar eventos secundarios en los equipos conectados que pueden ser más destructivos que el evento inicial. Se debe considerar el aislamiento para todas las interconexiones de procesos, como conductos de entrada, conductos de descarga y puntos de extracción de polvo.

Aunque el aislamiento de explosiones es un componente de los sistemas de supresión de explosiones, no es una característica intrínseca de los sistemas de ventilación de explosiones. Cuando se seleccionan respiraderos para protección contra explosiones, se debe considerar un medio de aislamiento químico o mecánico para evitar la propagación de la explosión a volúmenes de proceso interconectados a través de conductos de entrada, conductos de salida, transportadores y puntos de extracción de polvo. Consulte NFPA 69 para conocer las soluciones que cumplen y consulte la sección 9.7.4 de NFPA 61-2020.

Si bien puede resultar tentador para el propietario/operador considerar aplicar protección parcial a un sistema de proceso, se debe tener cuidado para gestionar el riesgo tanto desde como hacia los equipos conectados. Un equipo desprotegido puede ser el talón de Aquiles de un plan de protección de instalaciones.

Nixon concluye que se recomienda una cuidadosa consideración para gestionar el riesgo de explosión de polvo y al mismo tiempo proteger al personal, las instalaciones y los sistemas. Los propietarios y operadores obtendrán un mejor servicio si trabajan con un proveedor experto que tenga acceso a una gama completa de soluciones de seguridad para una aplicación en particular.

Para obtener más información, comuníquese con BS&B Safety Systems (Tulsa, OK) al 918-622-5950 o [email protected], o visite www.bsbsystems.com.

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