Seguridad industrial – Límites de inflamabilidad

En las industrias en las que se manipulan sustancias peligrosas es importante controlar los riesgos de incendios y explosiones. Los límites de inflamabilidad dictan las concentraciones mínimas y máximas que debe tener una sustancia para poder incendiarse cuando esta se encuentra en una mezcla vapor-aire. A estos valores umbrales también se les conoce como límites de explosión y es común referirse a ellos como LFL y UFL (siglas en inglés para límite de inflamabilidad menor y mayor, respectivamente).

Fuego

Los límites de inflamabilidad de las sustancias dependen de la presión y la temperatura a la cual se encuentre. De manera general, un aumento en la temperatura hace que el límite inferior disminuya, mientras que el límite superior, aumenta. Estos valores límites de concentración deben ser determinados de manera experimental, lo cual frecuentemente se hace en condiciones estándar (25°C, 1 atm). En el caso de que las condiciones en las que se emplean las sustancias sean diferentes a la estándar, los valores obtenidos pueden ser ajustados mediante el uso de las siguientes ecuaciones, donde ΔHc es la entalpía de combustión en kcal/mol y T es la temperatura en grados Celsius.

En el caso de que se use una presión diferente a 1 atm, la ecuación para obtener el límite superior de inflamabilidad ajustado se describe a continuación, donde P es la presión absoluta en megapascales:

En cambio, el límite inferior de inflamabilidad solo se ve afectado en presiones absolutas menores a 0.07 atm; puesto que a presiones tan bajas no es posible que las flamas se propaguen.

También, es importante mencionar que es posible realizar estimaciones de los límites de inflamabilidad mediante el uso de la concentración estequiométrica (Cst) de los combustibles, donde esta concentración es aquella que resulta de usar el combustible y oxígeno en las cantidades molares mínimas necesarias según la reacción química. Esta concentración depende de la estequiometría de la reacción de combustión de cada sustancia y es calculada con la siguiente ecuación:

Una vez que esta concentración ha sido calculada, se pueden emplear las siguientes ecuaciones para determinar los LFL y UFL.

En suma, los límites de inflamabilidad de las sustancias son parámetros importantes que se deben conocer para manejar sustancias peligrosas de la manera más segura posible. Existen diversos métodos para ajustar los valores reportados por los laboratorios a las condiciones de operación que existan dentro de alguna organización. Además, mediante el uso de estas propiedades es posible diseñar procesos industriales más fiables.

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.