Felipe Vásquez B.

Debido a que el potencial de ignición espontánea en materiales depende principalmente de su granulometría, composición, humedad, porosidad y tamaño del almacenamiento, la mejor medida para caracterizar un material, determinar si es propenso a presentar el fenómeno y tomar medidas de prevención y mitigación adecuadas, es realizar un estudio del potencial de combustión.

En un estudio del potencial de combustión espontánea de materiales, se introducen probetas de distintos tamaños dentro de un horno para determinar la temperatura crítica de ellas. Las muestras se introducen individualmente a una temperatura constante y por un tiempo determinado. Las temperaturas de la muestra y del horno son monitoreadas por medio de termopares en distintos puntos para observar si se genera el proceso de autocalentamiento.

Si no se observa el fenómeno, se vuelve a repetir el proceso para el mismo tamaño de muestra a una temperatura más alta, hasta que el investigador lo estime necesario o hasta encontrar la ignición del material. Si se produce el autocalentamiento, se repite el ensayo a una temperatura más baja, para así determinar la mínima temperatura a la cual el calor al interior de la muestra aumenta por sobre la del horno.

Una vez que se obtienen las temperaturas críticas de todas las muestras, se emplean métodos reconocidos internacionalmente, como el de Frank-Kamenetskii o el de Semenov, que las relacionan con las propiedades del fenómeno de autoignición (Ver fórmula).

Relación de la temperatura crítica con el fenómeno de autoginición. Modelo de Frank-Kamenetskii.

De este modo, se consiguen parámetros que permiten determinar, dependiendo del ambiente de almacenamiento, las condiciones en las que el fenómeno no se presenta, permitiendo su uso seguro.

En general, la estrategia de seguridad que debiesen tener las mineras e industrias debe ir enfocada a evitar cualquier daño a los trabajadores y minimizar el daño en la infraestructura (menor interrupción de funciones y menor costo económico). Así, el sistema y estrategia debe integrar:

• Prevención
• Detección
• Evacuación
• Ventilación (manejo de humos)
• Supresión (extinción del fuego).

Las medidas son particulares para cada tipo de instalación y se deben especificar en base a los riesgos existentes (tipo de combustibles y fuentes de ignición). A continuación se mencionan algunas medidas de prevención que se deben considerar en distintos tipos de siniestros.

Las estadísticas del US Bureau of Mines indican que entre 1958 y 1981 se han registrado 930 explosiones en minas estadounidenses. El principal combustible involucrado era el propano y polvo de carbón.

Existen polvos que, dependiendo de su granulometría y estando en forma de nube, dentro de sus límites de explosividad y en presencia de una fuente de ignición, provocan una explosión. La fuente de ignición más común en estos casos es un arco eléctrico. Por lo tanto, las medidas de control para evitar estos tipos de explosiones son, entre otras:

• Monitorización
• Ventilación (dilución)
• Eliminar fuentes de ignición

De acuerdo al mismo registro del US Bureau of Mines, en minas subterráneas metálicas y no metálicas de Estados Unidos, entre los años 1990 y 2001, se reportaron 164 incendios, de los cuales 40% fueron detectados visualmente y 30% se detectaron tardíamente por detectores de humo.

En este tipo de incendios, los combustibles más comunes que originaron el incendio fueron fluidos hidráulicos, cables, ropa y acetileno, siendo las fuentes de ignición superficies calientes, trabajos de soldadura/corte y arcos eléctricos/ cortocircuitos.

El tipo de extinción más utilizado y efectivo, en estos casos, es mediante extintores portátiles, seguidos por sistemas de extinción automáticos.

En casos de incendios latentes, los métodos de prevención tienen que estar relacionados con tamaño de las pilas de almacenamiento, ventilación, humedad, fracción inerte del material y sellado. Basado en el estudio de potencial de combustión espontánea del material, se pueden establecer los límites en los que puede ser almacenado el material de forma segura. Las medidas de prevención generales para evitar este tipo de fenómeno en el almacenamiento, se enfocan en dos áreas:

• Evitar condiciones críticas:
- Almacenar a bajar temperaturas.
- Limitar el tamaño del almacenamiento.
- Adecuada ventilación.
- Reducir la reactividad (Inertización).

• Evitar la propagación:
- Dar vuelta la pila de almacenamiento.
- Remover/consumir antes del tiempo de incubación.
- Mojar.
- Sellar el ingreso de oxígeno.
- Compartimentación.

Tanto los ensayos para determinar el potencial de ignición de materiales, como las medidas de prevención y estrategias de seguridad que se deben tomar en las instalaciones, son estudios que se deben realizar y analizar caso a caso para caracterizar el tipo de material y/o instalación a proteger.