Descargas electrostáticas y peligros de incendio y explosión

En atmósferas explosivas pueden tener lugar violentas reacciones de oxidación exotérmicas, con transferencia energética a la atmósfera, provocadas por:

• llamas francas;
• chispas eléctricas;
• chispas de radiofrecuencia en las inmediaciones de una emisora de radio potente;
• chispas producidas por colisiones (p. ej., entre metal y hormigón),
• descargas electrostáticas.

Nos interesa únicamente este último caso. La temperatura de inflamabilidad (temperatura a la cual el líquido arde en contacto con una llama franca) de diversos líquidos, y la temperatura de ignición espontánea de diversos vapores se dan en la Sección de Química de esta Enciclopedia. El peligro de incendio asociado a las descargas electrostáticas se calcula tomando como referencia el límite inferior de inflamabilidad de los gases, vapores y sólidos o de los aerosoles líquidos. El límite puede variar en términos consi- derables, como se ilustra en la Tabla 40.4.
Una mezcla de aire y de un gas o vapor inflamable sólo explosiona si la concentración de la sustancia inflamable está situada entre sus límites explosivos superior e inferior. Dentro de este intervalo, la energía mínima de ignición (EMI), o energía que ha de poseer una descarga electrostática para incendiar la mezcla, depende íntimamente de la concentración. Se ha demostrado de modo concluyente que la energía mínima de ignición depende de la velocidad de liberación de energía y, por extensión, de la duración de la descarga. El radio del electrodo es otro factor condicionante:

• Los electrodos de pequeño diámetro (del orden de varios milímetros) dan lugar a descargas en corona en vez de producir chispas.
• Con electrodos de diámetros mayores (del orden de varios centímetros), la masa del electrodo se basta para enfriar las chispas.

En general, las EMI más bajas se obtienen con electrodos que tienen el tamaño justo para impedir descargas en corona.
La EMI depende también de la distancia entre los electrodos,
y es mínima a la distancia de amortiguación (“distance de pincement”), distancia a la cual la energía producida en la zona de reacción se hace superior a las pérdidas térmicas en los electrodos. Se ha demostrado experimentalmente que cada sustancia inflamable tiene una distancia de seguridad máxima, correspondiente a la distancia entre electrodos mínima a la cual ocurre una explosión. En los hidrocarburos, esta distancia es menor que 1 mm.
La probabilidad de explosiones de polvo depende de su concentración. La probabilidad máxima va asociada a concentraciones del orden de 200 a 500 g/m3. La EMI también depende del tamaño de las partículas, y las más finas son las que explosionan con más facilidad. Tanto en gases como en aero- soles, la EMI disminuye con la temperatura.