A prueba de explosiones Shenhai
En condiciones de ensayo estándar, el límite de concentración en el que un gas o vapor combustible mezclado con un gas comburente provoca una explosión se denomina límite de explosión. Comúnmente, el término "límite de explosión" se refiere a los límites de concentración de gases o vapores combustibles en el aire. La concentración más baja de un gas combustible que puede provocar una explosión se conoce como límite de explosión inferior (LIE), y la concentración más alta como límite de explosión superior (LSE).
Cuando los gases combustibles o los vapores líquidos están dentro de los límites de explosión y encuentran una fuente de calor (como una llama abierta o una temperatura elevada), la llama se propaga rápidamente por el espacio de gas o polvo. Esta rápida reacción química libera una cantidad significativa de calor, generando gases que se expanden debido al calor, creando altas temperaturas y presiones con un inmenso potencial destructivo.
Los límites de explosión son parámetros clave para describir los peligros de los gases y vapores inflamables y del polvo combustible. Normalmente, los límites de explosión de los gases y vapores inflamables se expresan como porcentaje del gas o vapor en la mezcla.
Por ejemplo, a 20°C, la fórmula de conversión para la fracción volumétrica y la concentración másica de un gas inflamable es:
Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)
En esta fórmula, L es la fracción volumétrica (%), Y es la concentración másica (g/m³), M es la masa molecular relativa del gas o vapor combustible y 22,4 es el volumen (litros) ocupado por 1 mol de una sustancia en estado gaseoso en condiciones estándar (0°C, 1 atm).
Por ejemplo, si la concentración de gas metano en la atmósfera es de 10%, se convierte en:
Y = L × (M/2,4) = 10 × (16/2,4) = 66,67 g/m³
El concepto de límites de explosión para gases, vapores y polvos inflamables puede explicarse mediante la teoría de la explosión térmica. Si la concentración de un gas, vapor o polvo inflamable es inferior al LIE, debido al exceso de aire, al efecto refrigerante del aire y a la concentración insuficiente del combustible, el sistema pierde más calor del que gana y la reacción no se produce. Del mismo modo, si la concentración es superior al UEL, el calor generado es inferior al calor perdido, lo que impide la reacción. Además, un exceso de gas o polvo combustible no sólo no reacciona ni genera calor debido a la falta de oxígeno, sino que también enfría la mezcla, impidiendo la propagación de la llama. Además, para ciertas sustancias como el óxido de etileno, la nitroglicerina y el polvo combustible como la pólvora, el UEL puede alcanzar los 100%. Estos materiales proporcionan su oxígeno durante la descomposición, permitiendo que la reacción continúe. El aumento de la presión y la temperatura facilita aún más su descomposición y explosión.