Los colectores de polvo se utilizan para prevenir los riesgos de incendio y explosión en los procesos industriales en los que hay partículas muy finas en suspensión. Pero a menudo estos riesgos se trasladan al sistema de aspiración de polvo, que aspira y filtra el polvo combustible. Por tanto, las medidas de prevención y protección deben aplicarse también al sistema de aspiración de polvo.
Sommaire
Principios de funcionamiento de los distintos tipos de captadores de polvo
Se distingue entre captadores de polvo secos (ciclones, filtros de mangas, filtros de mangas o cartuchos, precipitadores electrostáticos) y captadores de polvo húmedos.
Los ciclones utilizan la fuerza centrífuga para separar el polvo del aire que lo transporta. De arriba abajo, adoptan una forma cilíndrica y luego troncocónica. En la parte superior del cilindro superior está la entrada de aire polvoriento, tangencial a la circunferencia del ciclón. El aire polvoriento entrante gira alrededor de las paredes mientras desciende, separándose de las partículas más gruesas por gravedad. Después, a través del centro del ciclón, el aire asciende hasta la parte superior, donde se encuentra la salida. El polvo grueso se acumula en la parte inferior del cono y se descarga a través de un dispositivo de extracción (doble trampilla, esclusa o válvula rotativa). A la salida, el aire todavía contiene el polvo más fino, que sólo puede eliminar un colector de polvo de bolsa o cartucho.
Un aspirador con filtro de bolsa, cartucho o bolsillo funciona según el mismo principio que una aspiradora doméstica. Cada bolsa, bolsillo o cartucho filtrante detiene el polvo en su superficie y deja pasar el aire sin polvo. Un colector de polvo consta de dos partes: una recibe el aire polvoriento del dispositivo de recogida de polvo; las mangas filtrantes retienen el polvo mientras dejan pasar el aire. Una tolva situada en la parte inferior de la sección de polvo recoge el polvo acumulado en las mangas, que se libera cada vez que se desatasca el filtro (sacudiéndolo o soplándolo con aire comprimido). La tolva se vacía en un recipiente sellado o mediante una válvula giratoria. En la otra parte, el aire desempolvado sale del filtro y se dirige a un conducto en el que un ventilador aspira el flujo de aire, expulsándolo o reintroduciéndolo en la habitación.
Un precipitador electrostático (o electrofiltro) funciona mediante la atracción mutua de dos elementos con carga eléctrica opuesta. El colector de polvo industrial carga negativamente el polvo suspendido en la corriente de aire. Para ello, lo hace pasar por una red de cables de muy alta tensión (ánodo). A continuación, el polvo se separa de la corriente de aire al ser atraído por las paredes cargadas positivamente (cátodo), a las que se adhiere. A continuación, el polvo acumulado se retira de los cátodos mediante martilleo o limpieza con agua. El polvo se recoge en una tolva.
Un colector de polvo húmedo hace pasar la corriente de aire cargada de polvo a través de una columna de agua (burbujeo), o una cortina de agua goteante, o una niebla de agua pulverizada a contracorriente. El polvo se adhiere a las moléculas de agua y se separa del aire.
El riesgo de incendio o explosión en una instalación de aspiración de polvo
Riesgo de formación de ATEX
Para que se forme una ATEX en un ciclón, tanto el nivel de polvo en la corriente de aire debe alcanzar el rango de explosividad, como el porcentaje de partículas finas debe ser suficiente. Las partículas gruesas tienen un efecto refrigerante sobre la llama, e impiden que se propague cuando son muy abundantes.
La corriente de aire cargado de polvo que pasa por los conductos entra en el colector de aire cargado de polvo hasta el cuerpo del filtro de mangas, y puede constituir un ATEX si la concentración de polvo en la corriente de aire está dentro del rango explosivo. En este caso, el ATEX entrará en el colector de polvo.
La formación de un ATEX puede ser temporal. Dependiendo del proceso, el nivel de polvo en el flujo de aire del conducto puede variar con el tiempo. El índice de emisión de partículas combustibles durante el funcionamiento de un aparato puede no ser constante, especialmente durante el arranque o la parada del proceso, operaciones discontinuas, fases de funcionamiento, etc. La limpieza neumática de bolsas o cartuchos produce generalmente un ATEX, ya que las partículas más finas se vuelven a poner en sobrepresión por la limpieza, y además, potencialmente, cuando se para el aparato (limpieza de fin de ciclo).
Cuando se utiliza un colector de polvo húmedo para filtrar aire que contiene partículas metálicas (aluminio en particular), existe el riesgo de que se produzca una reacción química entre el agua y el metal, produciendo hidrógeno. La naturaleza del metal influye en la cinética de la reacción, y durante el funcionamiento normal del colector de polvo, la tasa de emisión de hidrógeno es insuficiente. Cuando el separador de polvo está apagado, el hidrógeno puede acumularse en la cubierta, creando un riesgo ATEX. Por otra parte, el desempolvado húmedo suele ser el tipo de desempolvado más seguro desde el punto de vista ATEX, ya que las fuentes de ignición suelen extinguirse por la acción del agua.
Riesgo de ignición y explosión ATEX
El flujo de aire cargado de polvo a través del conducto está sujeto a la carga electrostática del polvo al rozar con la pared. Este fenómeno también puede darse en la parte contaminada de polvo de los colectores de polvo. Puede producirse una descarga electrostática en el conducto o en un colector de polvo. La energía liberada se estima en menos de 10mJ. Si la energía liberada supera la energía mínima de ignición del polvo en suspensión, la descarga electrostática será la fuente de ignición, lo que provocará una explosión ATEX en el conducto o en la parte cargada de polvo de un filtro de mangas.
El precipitador electrostático funciona gracias a la diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo. Debido a la intensidad de esta diferencia, la distancia entre los electrodos debe ajustarse para evitar la formación de un arco eléctrico (ruptura), fuente de ignición de un ATEX.
Un proceso puede emitir tanto polvo como partículas incandescentes (trituración, molienda, etc.). Estas últimas pueden ser una fuente de ignición para un ATEX presente en la parte polvorienta o en las bolsas filtrantes de un colector de polvo. En este caso, suele preferirse una solución de desempolvado en húmedo, o un desempolvado en seco con preseparación de chispas y un dispositivo de detección y extinción de chispas.
Peligro de incendio
La experiencia en accidentes demuestra que unaexplosión en una cámara de filtros de mangas suele ir seguida de un incendio del polvo depositado en el fondo de la tolva y en el filtro y, en consecuencia, del propio filtro.
La filtración de aire polvoriento no provoca el calentamiento del polvo. Por tanto, no hay riesgo de incendio en los filtros captadores de polvo debido al autocalentamiento, salvo en casos especiales en que las sustancias captadas a temperatura ambiente tengan un volumen crítico de autocalentamiento. Cuando el volumen en el fondo del filtro lo supera, el riesgo de incendio se hace evidente.
Medidas ATEX de prevención de riesgos y protección para captadores de polvo.
Medidas preventivas por tipo de captador de polvo
La medida de prevención de incendios y explosiones de los colectores de polvo de filtros de mangas consiste en suprimir las descargas electrostáticas mediante el uso de bolsas antiestáticas. Sin embargo, los estudios sobre accidentes demuestran que el olvido de poner a tierra este tipo de filtro podría provocar descargas electrostáticas superiores a la energía mínima de ignición de los polvos comunes. Este mal funcionamiento sería más peligroso que el de los filtros con mangas no antiestáticas.
En el caso de una cámara de filtros de mangas, las comprobaciones periódicas para asegurarse de que las mangas no están desgastadas, desenganchadas o perforadas forman parte de la prevención ATEX. La comprobación de las presiones de entrada/salida y la instalación de un opacímetro en la zona sin polvo pueden servir para comprobar la estanqueidad de las bolsas.
Para evitar que el riesgo electrostático sea una fuente de ignición, las partes metálicas del filtro de mangas deben estar conectadas a tierra, incluidos los conductos. Lo mismo se aplica al ciclón. Los componentes eléctricos del interior del colector de polvo también deben cumplir la normativa ATEX.
Una de las medidas preventivas contra las partículas incandescentes es la instalación de un preseparador de polvo antes del colector de polvo principal, ya sea en forma de ciclón, separador de impacto o dispositivo de detección y extinción de chispas.
En el caso de un precipitador electrostático, la comprobación periódica del ajuste de la diferencia de potencial y de la distancia entre los electrodos evitará el riesgo de arcos eléctricos.
La prevención de las explosiones ATEX en los colectores de polvo de voz húmeda implica: ventilar el volumen cuando está parado para evitar la acumulación de hidrógeno, detectar el hidrógeno en el aire del colector de polvo. Este tipo de colector de polvo debe instalarse en el exterior para diluir la presencia de hidrógeno, o en una sala equipada con ventilación específicamente diseñada para el riesgo de explosión. Existe riesgo de incendio en los elementos calefactores utilizados para congelar el colector de polvo húmedo. Debe comprobarse la inmersión de estos calentadores.
Medidas de protección
Las medidas de protección se refieren a :
- Equipar el colector de polvo con respiraderos de explosión: parte de la pared del colector de polvo que se abre en cuanto comienza la sobrepresión resultante de la explosión interna del ATEX, para evacuar los gases y la sobrepresión.
- El uso de supresores de explosiones: un dispositivo que detecta el inicio de una explosión en el interior del colector de polvo, impide que la explosión alcance su sobrepresión máxima inyectando un agente extintor, y protege las paredes del colector de polvo para que no estallen.
- Desacopla el colector de polvo del resto de la instalación para evitar que una explosión en el colector de polvo se propague a las tuberías. Esto implica instalar una válvula en las tuberías que conectan el colector de polvo que se cierre automáticamente bajo el efecto de la onda de presión (válvula antirretorno ATEX o válvula de cierre rápido).
