Explosiones – Definición, clasificación e importancia de control

Las explosiones son eventos en los cuales un gas se expande rápidamente para transferir un exceso de energía y alcanzar un estado de equilibrio con el aire en los alrededores, esto genera una onda expansiva que es capaz de generar daños tanto a las personas cercanas como a las estructuras. Las explosiones son el segundo accidente industrial más común en la industria química de Estados Unidos y los principales causantes son los solventes orgánicos (Crowl & Louvar, 2002). Entonces, debido a la incidencia de estos eventos y sus consecuencias, es importante conocer más sobre las explosiones.

Primeramente, hay diversas maneras de clasificar a las explosiones. Una de estas clasificaciones tiene que ver con la causa de la explosión: mecánica o química. Las explosiones mecánicas se deben a un exceso de presión en algún tanque, que hace que la integridad estructural de este se vea afectada; lo cual causa una explosión de material inerte (Crowl & Louvar, 2002). Por otra parte, las explosiones químicas son caracterizadas por una reacción química rápida y altamente exotérmica genera una gran cantidad de calor, el cual ocasiona que los productos de la combustión (usualmente dióxido de carbono y vapor de agua) alrededor suban de temperatura y presión de manera casi instantánea: la rápida expansión de estas sustancias genera la onda de choque (Crowl, y otros, 2019).

Para continuar, existe una clasificación para las explosiones químicas: detonación y deflagración; la diferencia entre estas dos es la velocidad a la que se mueve el frente de reacción (Crowl & Louvar, 2002). Por su parte, el frente de reacción está definido como la zona entre las regiones con mayor concentración de productos de combustión y combustible sin reaccionar (Leclère, Faulkner, Llana-Fúnez, Bedford, & Wheeler, 2018). Si el frente de reacción se mueve más lentamente que la onda expansiva, se trata de una deflagración. En cambio, si la velocidad del frente de reacción es mayor a la de la onda de sobrepresión, se trata de una detonación. La principal diferencia entre estos tipos de explosiones son el nivel de daño que ocasionan: las detonaciones generan afectaciones en zonas más extensas que las deflagraciones (Crowl & Louvar, 2002).

Explosión en Port Neches, Texas - Fuente: Reuters

Luego, otra manera de catalogar las explosiones es por el lugar en el que suceden. Las explosiones confinadas son aquellas que se producen al interior de edificios, tanques o tuberías. De manera contraria, las explosiones no confinadas tienen lugar en espacios abiertos. Aunque las explosiones no confinadas son menos frecuentes que sus contrapartes, el daño que suelen causar es considerablemente mayor (Crowl & Louvar, 2002).

Para continuar, un tipo de explosión que puede combinar factores físicos y químicos son las BLEVE (siglas para “explosión de vapores que se expanden al hervir el líquido”, en inglés). En estos eventos, los contenidos de un tanque presurizado se vaporizan y expanden rápidamente debido a factores externos (American Institute of Chemical Engineers, 2024). Para que la vaporización repentina tenga lugar, la temperatura de almacenamiento del fluido presurizado debe ser mayor al punto de ebullición a presión atmosférica y debe existir una falla estructural en un tanque presurizado que haga que la presión al interior descienda (e.g., una perforación); o bien, que un incendio al exterior del tanque cause la vaporización y un aumento excesivo de la presión que haga que el tanque se quiebre (Crowl, y otros, 2019). Además, si a las afueras del recipiente afectado existe un incendio y la sustancia liberada es inflamable, se puede producir una detonación química adicional.

Explosiones BLEVE en San Juan Ixhuatepec, 1984 - Fuente: CENAPRED

Un ejemplo de la magnitud de daños provocados por explosiones en la industria química son las explosiones de 1984 ocurridas en la comunidad de San Juan Ixhuatepec (San Juanico), Tlalnepantla, Estado de México. Este incidente se trató de una serie de explosiones no confinadas tipo BLEVE en la planta de almacenamiento de PEMEX, ocasionadas por un incendio. El saldo de las explosiones fue de más de 500 fallecidos, alrededor de 7,000 heridos, 60,000 personas desplazadas, y 1,523 viviendas dañadas, de las cuales 149 fueron completamente destruidas junto con la planta de almacenamiento (CENAPRED, 2019).

En conclusión, las explosiones son causadas por la rápida expansión de un gas que busca transferir energía a sus alrededores para alcanzar el equilibrio. Existen diversas clasificaciones para estos accidentes, las cuales analizan factores como las causas, características del fluido, y el lugar de la explosión. Debido a las graves consecuencias negativas que estos eventos tienen, y a su incidencia relativamente común, es necesario que las empresas tomen acciones para prevenir riesgos de explosión.

Referencias:

American Institute of Chemical Engineers. (2024). Boiling-Liquid-Expanding-Vapor Explosion (BLEVE). Retrieved from Center for Chemical Process Safety: https://www.aiche.org/ccps/resources/glossary/process-safety-glossary/boiling-liquid-expanding-vapor-explosion-bleve

CENAPRED. (2019). CENAPRED. Obtenido de A 35 años del 19 de noviembre de 1984: https://www.gob.mx/cenapred/articulos/a-35-anos-del-19-de-noviembre-de-1984

Crowl, D., & Louvar, J. (2002). Chemical Process Safety. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.

Crowl, D., Johnson, R., Alderman, J., Myotte, P., Bennett, R., Britton, L., . . . Woodward, J. (2019). Process Safety. En D. Green, & M. Southard, Perry's Chemical Engineers' Handbook. Nueva York: McGraw-Hill Education.

Leclère, H., Faulkner, D., Llana-Fúnez, S., Bedford, J., & Wheeler, J. (2018). Reaction fronts, permeability and fluid pressure development during dehydration reactions. Earth and Planetary Science Letters, 227-237.