Explosiones – Sobrepresión y daños

Las explosiones son de los accidentes industriales más comunes en la industria química, tan solo en Estados Unidos, son el siniestro industrial más común en el sector (Crowl & Louvar, 2002). Estos fenómenos están caracterizados por la rápida expansión de un gas; normalmente, el aire, debido a un exceso de energía térmica. Este suceso genera una onda expansiva que tiene la capacidad de provocar daños a personas y a las estructuras cercanas, en función de la energía liberada por la explosión. Por lo tanto, debido al potencial destructivo y repetida incidencia que estos sucesos poseen, es crucial estimar los daños que se originarían en caso de que un evento de este tipo tuviera lugar en un centro de trabajo. Esto se hace con el fin de proponer medidas de seguridad que prevengan la ocurrencia, y que mitiguen los impactos de un eventual suceso de este tipo.

Ilustración de la onda expansiva generada por una detonación

Primeramente, se conoce como sobrepresión a la presión que es ejercida por una onda expansiva, la cual va disminuyendo conforme uno se aleja del punto inicial de la detonación. Esta presión excesiva es la que ocasiona la mayor parte de los daños. Entonces, para poder estimar el nivel de afectaciones, es necesario calcular la sobrepresión que se daría a una cierta distancia en caso de una detonación.

Para el fin antes descrito, se han desarrollado correlaciones gráficas y ecuaciones que modelan la relación entre la energía de una explosión, expresada como masa de TNT, y la sobrepresión generada a una distancia dada. Para determinar la equivalencia en TNT de la energía de la explosión, se debe calcular la energía que es liberada por la combustión del material, y ajustarla de acuerdo con una eficiencia de explosión, la cual es un parámetro determinado empíricamente y suele rondar de 1 a 15%, y la energía generada por la detonación de la dinamita (Crowl & Louvar, 2002). Una vez que este valor se ha calculado, es posible determinar una distancia “escalada” la cual sirve para identificar la sobrepresión a la distancia elegida, mediante la utilización de las correlaciones antes mencionadas (Turton, Bailie, Whiting, Shaeiwitz, & Bhattacharyya, 2012).

Cristales de TNT

La siguiente tabla muestra los daños que pueden provocarse a diferentes niveles de sobrepresión, tanto en estructuras, como en el cuerpo humano; así como la velocidad de los vientos generados (Zipf & Cashdollar, s.f.).

En conclusión, los efectos de las explosiones pueden ser extremadamente graves dependiendo de la intensidad de la detonación generada. Existen métodos de estimar la sobrepresión que se generaría en caso de detonación de alguna sustancia. Es importante determinar ese parámetro porque ese valor hace posible determinar medidas de prevención y de mitigación de los efectos de una posible explosión.

Referencias:

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.

Turton, R., Bailie, R., Whiting, W., Shaeiwitz, J., & Bhattacharyya, D. (2012). Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall.

Zipf, R., & Cashdollar, K. (s.f.). Effects of blast pressure on structures and the human body. Explosions and Refuge Chambers.