Por qué explotan las bombonas de gas: principales motivos y medidas preventivas

De acuerdo, la noticia de que una bombona de gas explotó en algún lugar, que, lamentablemente, a veces escuchamos en la televisión o de amigos, nos hace pensar en nuestra propia seguridad. Y no hay lugar para la autocomplacencia de que esto no nos sucederá a nosotros en esta situación.

Las consecuencias que conlleva una explosión de este tipo y el incendio que provoca pueden ser las más trágicas, y no sólo para la propiedad, sino también para la salud y la vida de las personas cercanas. Le ayudaremos a comprender por qué los cilindros de gas pueden explotar y cómo, sin sacrificar la comodidad de su uso, puede protegerse de grandes problemas.

Para ello, realizamos un estudio de las características de los tipos existentes de recipientes de gas domésticos, analizamos las razones por las que se produjeron explosiones en varios casos reales y estudiamos las opiniones competentes de usuarios experimentados al respecto. El artículo propuesto puede presentarse como una recopilación de conjuntos de reglas, presentadas en forma comprensible, que permiten, en la práctica, el uso correcto y seguro del gas en cilindros.

Información básica sobre cilindros de gas.

Una parte importante de la población rusa puede confirmar con confianza la indispensabilidad de las bombonas de gas en la vida cotidiana.

Para muchas personas, el uso de bombonas de gas licuado no es solo una oportunidad de disponer de comodidades adicionales en el país, sino la única opción disponible para gasificar su edificio residencial.

A nivel estatal, Rostechnadzor ha identificado problemas generales con el uso de recipientes de gas que es necesario tener en cuenta, ya que están relacionados con su uso seguro:

• flota obsoleta: alrededor del 90% de todos los cilindros no están protegidos contra el sobrellenado durante el repostaje;
• falta de una regulación gubernamental clara en el ámbito de la circulación de cilindros en el mercado, que incluye la presencia de recargas ilegales;
• la necesidad de mejorar y acercar los parámetros técnicos a los estándares internacionales.

El incumplimiento de estos requisitos y recomendaciones de la Comisión Europea plantea dificultades para garantizar la seguridad de los productos en botella de gas utilizados en Rusia e importados.

Además de conocer los problemas generales, para que sea más fácil imaginar las causas que conducen a una explosión y las condiciones que pueden contribuir a ella, será útil saber qué cilindros existen, comprender el dispositivo y comprender algunos de los matices de la física de explosión y combustión de la mezcla utilizada en ellos.

Tipos de recipientes de gas

Dependiendo de la aplicación, del relleno utilizado y de los métodos de conexión, recipientes de gas puede diferir tanto estructuralmente como en el material del que está hecho el cuerpo.

Para las necesidades domésticas, por regla general, se utilizan recipientes de gas de metal (acero) o matraces hechos de materiales compuestos. Cada uno de ellos tiene sus pros y sus contras.

Los más populares son los cilindros metálicos, tanto nuevos como viejos. La razón principal del aumento de la demanda de tanques de este tipo es su precio relativamente bajo y la gran cantidad de ofertas en el mercado, incluso de tanques fabricados en la época soviética.

Pero son los cilindros de acero los que corren mayor riesgo de explosión y, siguiendo los principios de seguridad, requieren el cumplimiento de una serie de condiciones durante su almacenamiento y funcionamiento. Por tanto, nos detendremos en ellos con más detalle.

¿Cómo se construye el globo?

El diseño del recipiente de gas se asemeja a un encendedor común, cuyo recipiente también está lleno de una sustancia en dos estados agregados. Parte del depósito está ocupado por gas en fase líquida, el espacio libre restante se llena con la misma sustancia, pero en forma gaseosa (de trabajo). A través del dispositivo de cierre, el gas ingresa al equipo apropiado para su encendido y uso para el propósito previsto.

El paquete estándar de un cilindro de gas incluye:

1. El propio recipiente de gas, o carcasa, tiene forma cilíndrica y un espesor de pared mínimo de 2 mm.
2. válvula de globo Con elemento de bloqueo y volante.
3. Un anillo de soporte (zapata) que asegura una posición vertical estable del contenedor de gas.
4. Una carcasa que protege la válvula de daños y contaminación durante el transporte, almacenamiento y operación.

La tapa está unida a una parte roscada especial: el anillo del cuello del cilindro.

Un dispositivo útil desde el punto de vista técnico y de seguridad que se puede equipar con las bombonas de gas es un reductor de propano completo con un manómetro.

Su uso permite reducir, estabilizar y mantener la presión de la mezcla en los valores fijados para un consumidor de gas específico.Este adaptador se puede instalar fácilmente en cualquier tipo de cilindro.

Mezcla de gases para bombonas domésticas.

El relleno de los cilindros es gas hidrocarbonado, una mezcla de propano y butano, que se bombea al recipiente a una presión de hasta 15 MPa.

La proporción de estos hidrocarburos determina la estacionalidad de uso de la mezcla o de una región específica. El hecho es que, con propiedades básicas relativamente idénticas, el propano y el butano tienen una diferencia significativa en las temperaturas de evaporación: butano - 0,5 °C, propano - 43 °C (con un signo menos).

Debido a la impracticabilidad de producir marcas individuales de gas envasado para cada región, GOST prevé una mezcla unificada de propano-butano con un cierto porcentaje de estos gases.

El conocimiento del principio de mezcla de hidrocarburos utilizados en los tanques de gas es esencial no sólo para reducir el costo del combustible (el butano es más barato que el propano), sino también para reducir, debido a la evaporación menos intensa del butano, el riesgo de alta Formación de presión con un aumento significativo de la temperatura ambiente. Un fuerte aumento de presión en el tanque puede provocar su despresurización y, en consecuencia, una explosión o un incendio.

Condiciones previas para una explosión

A pesar de los crecientes requisitos para el manejo seguro de las bombonas y su calidad, cada año en Rusia más de 200 personas son víctimas mortales de las explosiones de las bombonas de gas y muchas más resultan heridas.

Habiendo resumido la información de los fabricantes de contenedores de gas, presentamos los rangos de presión en los que es posible la destrucción de los matraces:

A medida que disminuye la resistencia de las paredes del matraz, el valor de presión crítica que conduce a su despresurización disminuye a 5,3 MPa.

Explosión o combustión de gas.

Debe comprender que una explosión y el encendido de un cilindro no son exactamente lo mismo. Por ejemplo, la respuesta a la pregunta de si una bombona de gas doméstica que ha recibido un agujero de metralla o de bala puede explotar es imposible de responder con un claro "sí".

El gas que se escapa de un recipiente a presión dañado simplemente se quemará. Una explosión requiere un espacio cerrado. Se trata, por regla general, del propio cilindro, en determinadas condiciones, o de una habitación muy gaseosa.

Una mezcla de propano-butano y oxígeno en el aire fuera del cilindro o aspirado hacia el interior explota después de que la presión dentro del matraz es igual a la presión atmosférica.

¿Qué causa que los cilindros de gas exploten o se quemen?

Cilindro en una zona de incendio

El riesgo de explosión de un recipiente atrapado en una zona de combustión con una mezcla de gases a presión es muy alto. Según GOST, la temperatura máxima segura para un cilindro de hidrocarburos es de 45 °C. Está claro que en el origen del incendio supera significativamente el límite permitido.

La física del proceso es la siguiente. A altas temperaturas de calentamiento, la mezcla en el recipiente hierve y, en consecuencia, aumenta la presión en el mismo. Además, el calentamiento desigual de la superficie de la carcasa debilita su resistencia inicial y provoca la destrucción de las paredes.

Normalmente, debido a la elevada deformación plástica residual de un recipiente con gas y su calentamiento, se produce un hinchamiento local de la pared (abultamiento) en un lado. La rotura ocurre con mayor frecuencia a lo largo de la costura de soldadura.

Al evaporarse y encenderse rápidamente, el hidrocarburo expulsado del cilindro en estado líquido y vapor tiene un efecto térmico adicional en la zona del incendio sobre todo lo que lo rodea.

Habiendo entendido por qué los cilindros de gas explotan durante un incendio en las casas, también debe saber cómo pueden comportarse cuando se calientan.

Puede haber dos opciones para romper el matraz:

1. Según la mecánica “hidráulica”.
2. Torsión severa y formación de una gran grieta en el fondo y el caparazón.

En el primer caso, la fase líquida con un aumento de temperatura a 60 ° C llenará el volumen del recipiente al 85% a una presión de 1,5 a 2,5 MPa. La destrucción de la cáscara se producirá con un aumento adicional de la temperatura en la habitación a 70 – 75 °C.

La segunda opción ocurre cuando no hay fase líquida en el recipiente, si, por ejemplo, la evaporación de la mezcla licuada se produjo debido a la despresurización del dispositivo de cierre a temperaturas elevadas en condiciones de incendio.

En cualquier escenario, los fragmentos de un cilindro roto pueden volar a gran velocidad en diferentes direcciones, creando una amenaza de lesiones a las personas y daños a la propiedad.

Llenado excesivo del cilindro de gas.

A menudo, al llenar contenedores con gas licuado, se llenan en exceso. Esto sucede por negligencia o deliberadamente, queriendo ahorrar en la tasa de utilización del tanque.

Debe entenderse que exceder la presión permitida de gas licuado en el matraz al llenarlo puede causar una violación de su resistencia.

En el recipiente debe quedar parte del volumen libre, un cojín para la fase de vapor de los hidrocarburos. El volumen seguro de dicho cojín es al menos el 15% del volumen total del tanque.En su ausencia, la presión en el matraz aumenta en 0,7 MPa con un aumento de la temperatura de la mezcla en cada grado, lo que es inaceptable según las normas de seguridad y puede provocar una tensión excesiva en la carcasa y su rotura.

La cantidad de gas bombeada al recipiente está estrictamente regulada en términos de presión y masa, y no debe exceder los 0,425 kg por 1 litro de volumen del recipiente.

Incluso a la temperatura prescrita por GOST de +45 °C, un matraz demasiado lleno presenta un gran peligro de posibilidad de rotura longitudinal a lo largo de la soldadura.

También recomendamos leer nuestro otro artículo, donde hablamos en detalle sobre las reglas. recargas de cilindros de gas.

Calentar o enfriar las paredes del recipiente.

La mezcla de propano-butano, que tiene un gran coeficiente de expansión, aumenta considerablemente de volumen incluso con un ligero aumento de temperatura.

Es posible aumentar la presión en el cilindro a un valor crítico cuando el recipiente se calienta durante mucho tiempo al sol, bajo los rayos directos.

El peligro de aumentar la presión de la mezcla sobre las paredes del matraz también existe en un cilindro instalado junto a una fuente de calor.

Además de la calefacción, las temperaturas negativas también conllevan una serie de peligros. El primero es un aumento de la fragilidad del metal. Y en segundo lugar, hay que recordar para siempre que bajo ninguna circunstancia se debe llevar a una habitación cálida un recipiente que haya estado expuesto al frío durante mucho tiempo. Un fuerte aumento de la temperatura de la mezcla de hidrocarburos no es seguro.

Impactos y caídas de cilindros.

El daño y la ignición de un recipiente con gas pueden deberse a impactos mecánicos repentinos en sus paredes, especialmente cuando el depósito se encuentra en condiciones de temperaturas bajas o, por el contrario, extremadamente altas.

Cuando se utiliza un cilindro en condiciones anormalmente frías, las propiedades mecánicas del metal cambian: la resistencia al impacto del acero disminuye.

Por esta razón, un fuerte golpe al cilindro o su fuerte caída pueden dañar el sello del recipiente y contribuir a la liberación de gas que, al mezclarse con oxígeno y en contacto con una chispa, provocará la detonación del gas. mezcla de aire

En el segundo caso, aumentar la temperatura y calentar el gas contenido en el matraz, como se mencionó, aumenta bruscamente su presión, lo que, con impactos adicionales en el recipiente, puede romperlo.

Impurezas extrañas en el gas.

El peligro de explosión acecha cuando agua y sulfuro de hidrógeno entran en un recipiente con gas líquido. Su alto contenido en el tanque contribuye a la aparición de delaminaciones y protuberancias en la superficie metálica interna de la carcasa.

Estos defectos vasculares ocurren cuando hay 0,3% o más de sulfuro de hidrógeno en el propano y pueden observarse después de sólo dos años de uso del cilindro.

defecto de soldadura

Menos comunes, pero encontrados, son los problemas asociados con la despresurización de los recipientes de gas en la zona afectada por el calor.

Si una soldadura es defectuosa, puede producirse un debilitamiento de su sección de trabajo, concentración de tensiones y, como resultado, apertura de la costura longitudinal o circunferencial.

La integridad general de la carcasa puede preservarse cuando se rompe una soldadura defectuosa.

Escenarios de las consecuencias de la explosión de un cilindro.

Las razones anteriores de explosión o incendio de recipientes de gas pueden, de diversas formas, provocar los siguientes escenarios peligrosos.

Rotura del cilindro y emisión de llamas.

La explosión de un cilindro y la ignición de propano-butano son peligrosas debido a los siguientes factores:

• una columna de llama fuerte, que aumenta rápidamente el área del incendio;
• alta temperatura del fuego en el origen de la explosión;
• Toxicidad de los productos de combustión.

También pueden producirse daños por asfixia, debido a una disminución significativa de oxígeno con una fuerte concentración de gases nocivos.

Los estudios realizados han demostrado que el sellado de un recipiente de gas licuado de 50 litros en caso de incendio se rompe en menos de 5 minutos. Como resultado, se produjo un destello de fuego con la liberación de una “bola de fuego” que alcanzó un diámetro de 10 m.

Por lo general, un vaso se rompe por su costado.

Efectos dañinos secundarios de la explosión.

Las consecuencias perjudiciales secundarias, pero no menos graves, de la explosión de un cilindro son:

• separación de válvulas;
• impacto de una onda de compresión u onda de choque;
• daños por fragmentos de elementos de concha.

Los fragmentos del cilindro y sus elementos desprendidos pueden volar muy lejos, causar daños en un radio de hasta 250 m y elevarse hasta una altura de treinta metros.

Peligro de fuga de gas

El peligro de una fuga de propano de un recipiente dañado es que se crea en la habitación una concentración explosiva de una mezcla de hidrocarburos y oxígeno muy rápidamente y en grandes volúmenes, mucho más rápido que en el caso de fugas de sustancias líquidas inflamables.

Una fuerte fuga de la mezcla de un matraz o una válvula de cierre defectuosa se puede detectar mediante el olfato o el oído: el sonido es similar al que escuchamos cuando un globo se desinfla rápidamente.

Si se sospecha una fuga de gas o para controlar su ausencia, bastará con aplicar una solución jabonosa al cilindro con una esponja y determinar el lugar de la despresurización por las burbujas que se forman.

Si hay una fuga de gas, entonces es necesario cubrir el área de la fuga con un trapo húmedo, sacar con cuidado el recipiente afuera y llamar a los trabajadores del gas.

Desde 2016, los reglamentos técnicos prevén la instalación obligatoria de alarmas de gas en casas nuevas. Para viviendas previamente construidas, esta norma es de carácter consultivo, pero los beneficios de este dispositivo, especialmente en viviendas que utilizan gas envasado, son indudables.

El hecho es que la densidad de la mezcla de hidrocarburos es mayor que la densidad del aire. Si se rompe el sellado del matraz, del dispositivo de cierre o de la manguera de conexión, el gas comienza a acumularse en el fondo y es posible que su olor no sea detectable inmediatamente. Esta es la razón por la que una mezcla de propano liberada al aire desde un cilindro de gas dañado a menudo explota en las casas debido a cualquier chispa sin que se note.

Conceptos básicos para el manejo seguro de cilindros

Antes de instalar el cilindro y conectarlo a aparatos de gas Lo primero que debe hacer es asegurarse de que no haya daños, óxido en el cuerpo y que la válvula esté en buen estado de funcionamiento.

Sólo se utilizarán cilindros certificados suministrados por organizaciones especializadas, que tengan un pasaporte en papel para todos los ciclos de operación y marcas apropiadas aplicadas mediante estampado de impacto.

Los principales requisitos técnicos que deben observarse al operar cilindros incluyen:

1. Todos los cilindros, con excepción de uno (cinco litros para conectar a una estufa de gas), deben instalarse en dependencias fuera de los edificios y a una distancia no inferior a 5 m de la entrada a ellos.
2. Evite almacenar cilindros en salas de estar, sótanos y áticos.
3. No coloque los cilindros a menos de 1 m de los dispositivos de calefacción y a 5 m del fuego abierto.

Las medidas de seguridad obvias, pero a menudo olvidadas, al utilizar recipientes con gas incluyen y deben seguirse estrictamente:

1. No acerque una cerilla encendida o un encendedor al cilindro para verificar si hay fugas de gas.
2. Excluya estrictamente el uso de llamas abiertas para calentar la caja de cambios o la válvula. Para estos fines, únicamente se puede utilizar agua caliente.
3. Si se detecta gas en la habitación, no encienda ningún aparato eléctrico, incluidas las luces, ni los apague. La temperatura de una chispa en un enchufe o interruptor puede alcanzar hasta mil grados.
4. No intente reparar usted mismo las válvulas de cierre y otros elementos estructurales del cilindro.

Además, es necesario seguir estrictamente los plazos de uso de los cilindros prescritos por el fabricante. Los buques fabricados antes de diciembre de 2014 pueden utilizarse durante 40 años.

En ausencia de información sobre el período permitido de uso de los cilindros de gas producidos después de esta fecha y sin la documentación adjunta, Rostechnadzor recomienda tomar 20 años como vida útil del cilindro.

Está estrictamente prohibido transportar bombonas de gas utilizando la válvula como dispositivo de sujeción. Esto puede causar despresurización o rotura del dispositivo de bloqueo.

Una alternativa segura a los cilindros de gas de acero son los recipientes más modernos de compuestos poliméricos: los eurocilindros. Sus matraces están protegidos por una carcasa de plástico y no acumulan electricidad estática. La seguridad contra explosiones de los cilindros compuestos se garantiza equipándolos con dispositivos de seguridad de nueva generación: un eslabón fusible y una válvula de retención para liberar la alta presión.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Los motivos de las explosiones de cilindros de gas utilizando ejemplos de hechos reales y qué se puede y qué no se puede hacer al utilizarlos:

Cómo utilizar correctamente las bombonas de gas en casa y qué requisitos deben cumplir:

Con todos los factores de riesgo existentes que acompañan al funcionamiento de los equipos de gas, no hay razón para sucumbir al miedo y renunciar a la conveniencia de utilizarlos en la vida cotidiana.

El conocimiento teórico de las causas y condiciones que acompañan a la explosión de las bombonas de gas domésticas pretende ayudar a superar ese miedo. Y el cumplimiento de este conjunto de normas para su uso seguro servirá como un seguro confiable contra las graves consecuencias de una explosión de gas y un incendio.

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