Protección de los elevadores de cangilones contra explosiones de polvo

Personal de sólidos a granel en polvo | 09 de mayo de 2022

Para los compradores y vendedores en el procesamiento, manejo y empaque de partículas secas, los elevadores de cangilones son componentes esenciales en la mayoría de las instalaciones de manejo de granos. También se les reconoce como punto de circulación de polvo combustible y como fuente potencial de ignición. Una explosión de polvo que comienza en un elevador de cangilones puede potencialmente viajar a volúmenes más grandes aguas abajo, como silos y sistemas de manejo de materiales aguas arriba, lo que lleva a explosiones secundarias devastadoras en otras partes de la instalación.

Afortunadamente, existe una gama de soluciones disponibles para proteger tanto los elevadores de cangilones como los equipos de proceso asociados del peligro de explosiones de polvo. Para considerar y examinar los beneficios de estas soluciones para los productores de granos y la industria de polvos y sólidos a granel, discutimos las ventajas y beneficios de este enfoque con Clive Nixon de Tulsa, BS&B Pressure Safety Management con sede en Oklahoma, un fabricante de una variedad de polvo. Tecnologías de prevención y protección contra explosiones.

R: En general, la protección de los elevadores de cangilones está cubierta por las Normas Nacionales de Protección contra Incendios NFPA 61, NFPA 68 y NFPA 69. Estas normas cubren métodos para reducir la posibilidad de que ocurra una explosión de polvo (deflagración) mediante el control de posibles fuentes de ignición, junto con métodos para gestionar un evento de deflagración mediante el uso de ventilación de alivio de explosión, ventilación sin llama y/o supresión. Todas estas técnicas requieren aislamiento de explosión si se quiere evitar la propagación de una deflagración más allá del elevador de cangilones a otras partes del proceso.

R: Los temas generales de prevención y protección representan una elección de puntos finales para los productores de cereales. Hay muchas decisiones que tomar para determinar la solución de seguridad. La elección del método de protección está determinada por la ubicación del elevador de cangilones y, en particular, si se instalará en el interior, parcialmente en el interior o totalmente en el exterior. Las soluciones de ventilación son populares por su relativa facilidad de implementación; el método para dimensionar los respiraderos y la resistencia del equipo varía dependiendo de si el grano está crudo o procesado. Los granos crudos se abordan en NFPA 61 y los granos procesados ​​en NFPA 68, mientras que las opciones de prevención y protección de NFPA 69 son aplicables tanto a los granos crudos como a los procesados.

R: Las explosiones de granos resultan de la ignición del polvo cuando se mezcla con aire durante las operaciones de distribución, almacenamiento o procesamiento. En aplicaciones agrícolas, el material puede ser más grande, pero el desgaste durante la manipulación puede generar partículas de polvo por debajo de 500 µm (micras), lo que se considera que presenta un peligro de explosión de polvo.

Los equipos donde se puede acumular el polvo fino en suspensión incluyen los sistemas de transporte mecánico. Cada vez que se llena o vacía un sistema transportador, existe una potencial nube de polvo combustible en ese punto que podría encenderse. Todo lo que se necesita es una fuente de ignición.

El equipo de supresión de explosiones indica a un supresor de explosiones como este de BS&B que libere un medio extintor de llamas que detiene eficazmente una explosión en su fase inicial.

En la industria de granos, los equipos donde hay polvo generalmente se construyen para el uso previsto a presión atmosférica o cerca de ella y, por lo tanto, no son lo suficientemente fuertes para soportar las altas presiones asociadas con las explosiones de polvo en espacios confinados. En equipos desprotegidos o mal protegidos, esto puede provocar daños importantes y riesgo de lesiones al personal.

Una pequeña explosión en un equipo desprotegido puede desencadenar explosiones secundarias más grandes aguas arriba o aguas abajo. En tales casos, la primera explosión crea ondas de presión que añaden turbulencia y aumentan la carga de polvo, seguidas por la gran fuente de ignición proporcionada por el evento inicial.

R: El primer paso para mitigar el riesgo de una explosión de polvo es prevenir que ocurra un evento reduciendo las posibles fuentes de ignición. Las principales áreas de peligro en un elevador de cangilones se encuentran en el maletero del elevador y en el cabezal, lo que puede provocar un evento que se propague hacia arriba o hacia abajo por las carcasas de las patas.

Aunque las fuentes de ignición no pueden eliminarse, sí pueden reducirse significativamente. Para los elevadores de cangilones, esta prevención toma la forma de monitores de temperatura de los cojinetes, monitoreo de la alineación de la correa y monitoreo del deslizamiento de la correa.

El mantenimiento preventivo de los equipos también puede ayudar a reducir las fuentes de ignición.

R: La extracción de polvo puede reducir la concentración de polvo dentro del equipo de proceso, reduciendo una posible fuente de combustible. Es importante proteger el equipo de recolección de polvo asociado.

Fuera del proceso, es importante seguir buenos procedimientos de limpieza, ya que incluso cantidades relativamente pequeñas de polvo de grano combustible pueden representar un peligroso riesgo de explosión. Según la NFPA, 1/32 de pulgada de ese polvo que cubre sólo el 5% de la superficie de una habitación "presenta un riesgo de explosión significativo".

Si bien estas medidas reducen el potencial de una explosión de polvo, la amenaza no se elimina, lo que genera la necesidad de implementar soluciones que mitiguen la explosión de polvo una vez que ha comenzado dentro del elevador de cangilones. Estas soluciones están diseñadas para evitar que las presiones explosivas rompan el elevador de cangilones y deben incluir métodos para evitar la propagación de la explosión a los volúmenes de proceso conectados aguas arriba y aguas abajo.

Durante las primeras etapas de una explosión de polvo de grano, los respiraderos de explosión se abren rápidamente a una presión de estallido predeterminada, lo que permite que los gases de combustión en rápida expansión escapen a la atmósfera y limitan la presión generada dentro del equipo a límites de seguridad calculados.

R: Las opciones principales para la protección contra explosiones de los elevadores de cangilones son los paneles de ventilación de explosiones, la supresión de explosiones y el aislamiento de explosiones. Discutiré cada una de estas opciones.

La ventilación es el mecanismo de protección más adoptado porque proporciona una solución económica y, a menudo, se percibe como una solución que se puede instalar y olvidar.

Durante las primeras etapas de una explosión de polvo de grano, los respiraderos de explosión se abren rápidamente a una presión de estallido predeterminada, lo que permite que los gases de combustión en rápida expansión escapen a la atmósfera y limitan la presión generada dentro del equipo a límites de seguridad calculados.

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 forma segura al exterior a través de conductos de ventilación. Estos paneles están montados en las carcasas de las patas y en el cabezal del ascensor y se abren rápidamente para aliviar la presión explosiva de una deflagración.

Para las soluciones de ventilación, el método de dimensionamiento de las ventilaciones y la resistencia del equipo es una consideración importante al manipular grano procesado. Para el grano procesado, NFPA 61 difiere de NFPA 68, en la que la resistencia requerida del equipo depende del índice de explosividad del material (valor Kst). Los elevadores de cangilones que manipulan granos crudos están cubiertos por NPFA 61.

El recorrido de la bola de llama de alivio de explosión y la accesibilidad de los paneles de ventilación para mantenimiento ocasional 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.

Hay algunas aplicaciones en las que el maletero del elevador de cangilones está dentro de un edificio y/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 un enfoque de protección diferente para la deflagración que comienza en ese lugar.

Los dispositivos activos, como los equipos de supresión de explosiones, pueden ayudar a sofocar un pequeño incendio antes de que pueda provocar una explosión.

El equipo de supresión de explosiones está diseñado para apagar una explosión en sus primeras etapas antes de que pueda crear presiones destructivas. En los primeros milisegundos del evento, el equipo envía señales a los supresores de explosiones para que liberen rápidamente un medio extintor de llama, como bicarbonato de sodio, en el equipo de distribución o almacenamiento. 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.

Piense en la supresión de explosiones como un extintor de incendios que se activa automáticamente pero a aproximadamente 1.000 veces la velocidad.

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.

Este método de protección es ideal para elevadores de cangilones de dos patas que se utilizan a menudo en el manejo de granos. La protección consiste en la detección y supresión de explosiones del cabezal del ascensor y la sección del maletero del ascensor, y 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, los sistemas de supresión pueden incorporar fácilmente aislamiento contra explosiones. Véase NFPA 69.

Los dispositivos de aislamiento de explosiones son vitales para proteger los equipos y tuberías conectados de la propagación de una explosión de polvo que puede resultar en un evento secundario que puede ser más peligroso y destructivo que el evento inicial. Esto incluye aislar el punto de alimentación a un elevador de cangilones, el punto de descarga y cualquier conducto 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 y ventilación de llamas convencionales. Por lo tanto, con los sistemas de ventilación, se debe considerar un medio de aislamiento químico o mecánico para evitar la propagación de explosiones a volúmenes de proceso interconectados, como colectores de polvo y silos. Utilice soluciones que cumplan con NFPA 69 y consulte la sección 9.7.4 de NFPA 61-2020.

R: Para los productores y distribuidores de granos, existen muchas decisiones críticas involucradas en la selección de equipos de mitigación y prevención de explosiones de polvo dadas las áreas en riesgo, los métodos de protección, los códigos NFPA relevantes y el tipo de material que se procesa.

Sin embargo, una cuidadosa atención a la prevención, mitigación y aislamiento de los elevadores de cangilones puede garantizar la protección tanto del personal como de las instalaciones de manipulación y almacenamiento de granos. Esto también limitará el potencial de interrupciones evitables de producción y negocios.

Para obtener más información o ayuda para seleccionar una solución para una aplicación específica, comuníquese con BS&B Pressure Safety Management LLC al 918-622-5950 o [email protected], o visite www.bsbipd.com

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