Por qué explotan los cilindros de gas: causas fundamentales y medidas preventivas

Debe admitir que la noticia de que en algún lugar hubo una explosión de un cilindro de gas, que, lamentablemente, a veces escuchamos en la televisión o de amigos, nos hace pensar en nuestra propia seguridad. Y la complacencia de que esto no nos suceda no es el lugar en esta situación.

Las consecuencias de tal explosión y el incendio causado por ella pueden ser las más tristes, y no solo para la propiedad, sino también para la salud y la vida de las personas que están cerca. Le ayudaremos a comprender por qué los cilindros de gas pueden explotar y cómo, sin renunciar a la conveniencia de su uso, para protegerse de grandes problemas.

Para hacer esto, realizamos un estudio de las características de los tipos existentes de recipientes de gas domésticos, analizamos las razones de las explosiones en varios casos reales y estudiamos las opiniones competentes de los usuarios experimentados sobre esto. El artículo propuesto puede presentarse como una compilación de códigos de reglas establecidos en una forma comprensible que permite en la práctica el uso correcto y seguro del gas en los cilindros.

Lo principal de los cilindros de gas.

La indispensabilidad hasta la fecha de los cilindros de gas en la vida cotidiana puede confirmar con confianza una parte significativa de la población rusa.

Para muchas personas, el uso de cilindros de gas licuado no es solo una oportunidad para tener comodidades adicionales en el país, sino la única opción asequible para la gasificación de su edificio de apartamentos.

A nivel estatal, Rostekhnadzor identificó problemas comunes con el uso de recipientes de gas, que debe conocer, ya que están asociados con su uso seguro:

• flota obsoleta: aproximadamente el 90% de todos los cilindros no están protegidos contra el llenado excesivo durante el reabastecimiento de combustible;
• la falta de una regulación estatal clara en el campo de circulación de cilindros en el mercado, que incluye la presencia de estaciones de servicio ilegales;
• La necesidad de mejorar y llevar las normas técnicas a las normas internacionales.

El incumplimiento de estos requisitos y las recomendaciones de la Comisión Europea impone dificultades para garantizar la seguridad de los productos importados y llenos de gas utilizados en Rusia.

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

Tipos de recipientes para gas

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

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 cilindros metálicos más populares, tanto nuevos como embarcaciones del antiguo parque. La razón principal de la mayor demanda de tanques de este tipo es el precio relativamente bajo para ellos y una gran cantidad de ofertas en el mercado, incluso debido a las capacidades realizadas en la época soviética.

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

¿Cómo se organiza el cilindro?

Por diseño, el recipiente de gas se asemeja a un encendedor ordinario, cuya capacidad también se llena con una sustancia en dos estados agregados. Parte del depósito es gas en la fase líquida, el espacio libre restante se llena con la misma sustancia, pero en forma gaseosa (de trabajo). A través del dispositivo de bloqueo, el gas ingresa al equipo apropiado para el encendido y el uso previsto.

El equipo estándar para un cilindro de gas incluye:

1. El recipiente en sí para gas o carcasa, de forma cilíndrica y con un espesor de pared mínimo de 2 mm.
2. Válvula de globo con elemento de bloqueo y volante.
3. Soporte de anillo (zapata), que proporciona una posición vertical estable del tanque con gas.
4. Una carcasa que protege la válvula de daños y contaminación durante el transporte, el almacenamiento y la operación.

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

Un dispositivo técnicamente útil en términos de seguridad con el que se pueden equipar los cilindros de gas es una caja de engranajes de propano completa con un manómetro

Su uso permite reducir, estabilizar y mantener la presión de la mezcla en los valores especificados para un consumidor particular de gas. Este adaptador es fácil de instalar en cualquier tipo de botella.

Mezcla de gases para cilindros domésticos

El llenado de los cilindros es gas de hidrocarburo, una mezcla de propano y butano, que se bombea a un recipiente bajo presión de hasta 15 MPa.

La proporción de estos hidrocarburos determina la estacionalidad del uso de la mezcla o una región específica. El hecho es que con propiedades básicas relativamente idénticas, el propano y el butano tienen una diferencia significativa en los valores de las temperaturas de evaporación: butano - 0.5 ° C, propano - 43 ° C (con un signo menos).

Debido a lo inapropiado de la producción de marcas individuales de gas envasado para cada región, GOST proporciona una mezcla unificada de propano-butano con un cierto porcentaje de estos gases.

El conocimiento del principio de mezclar los hidrocarburos utilizados en los tanques de gas es esencial no solo en la posibilidad de abaratar el combustible (el butano es más barato que el propano), sino también en la reducción, debido a la evaporación menos intensa del butano,El riesgo de hipertensión arterial con un aumento significativo de la temperatura ambiente. Un aumento brusco de la presión en el tanque puede causar su despresurización y, en consecuencia, explosión o incendio.

Prerrequisitos de explosión

A pesar de los crecientes requisitos para el manejo seguro de los cilindros y su calidad, más de 200 personas en Rusia anualmente se convierten en víctimas fatales de explosiones de globos de gas, heridos, un orden de magnitud más.

Resumiendo la información de los fabricantes de tanques de gas, presentamos los rangos de presión en los que es posible la destrucción de los matraces:

Con una disminución en la resistencia de las paredes del matraz, el valor de presión crítica que conduce a su despresurización disminuye a 5,3 MPa.

Explosión de gas o quema

Debe comprender que la explosión e ignición de un cilindro no es exactamente lo mismo. Por ejemplo, cuando se le pregunta si un cilindro de gas doméstico que ha recibido una fragmentación o un agujero de bala puede explotar, es imposible responder inequívocamente "sí".

El gas que escapa de un recipiente a presión dañado simplemente se quemará. Una explosión requiere un espacio cerrado. Esto es, por regla general, el cilindro en sí, bajo ciertas condiciones, o una habitación muy gasificada

Una mezcla de propano-butano con oxígeno en el aire explota fuera del cilindro o hacia adentro después de que la presión dentro del matraz sea igual a la atmosférica.

¿Por qué los cilindros de gas explotan o se queman?

Cilindro de fuego

La explosividad del tanque que ha caído en la zona de combustión con la mezcla de gas bajo presión es muy alta. Según GOST, la temperatura máxima segura para un cilindro con un hidrocarburo es de 45 ° C. Está claro que en el incendio, excede significativamente lo permitido.

La física del proceso es la siguiente. A una temperatura de calentamiento fuerte, 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 conduce a la destrucción de las paredes.

Por lo general, debido a la alta deformación plástica residual del recipiente con el gas y su calentamiento, la hinchazón local de la pared (otdulina) ocurre en un lado. La ruptura ocurre con mayor frecuencia a lo largo de la soldadura.

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

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

Hay dos opciones para romper el matraz:

1. Por mecánica "hidráulica".
2. Fuerte torsión y la formación de una gran grieta en el fondo y el borde.

En el primer caso, la fase líquida con temperatura creciente a 60 ° C llenará el volumen del recipiente a la norma del 85% a una presión de 1.5 - 2.5 MPa. La destrucción del caparazón ocurrirá 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 un incendio.

En cualquier escenario, los fragmentos de un globo en explosión pueden dispersarse en diferentes direcciones con gran velocidad, creando una amenaza para la persona y daños a la propiedad.

Llenado excesivo de gas

A menudo, llenar tanques con gas licuado los desborda. Esto sucede debido a negligencia o deliberadamente, queriendo ahorrar en la utilización del tanque.

Debe entenderse que exceder la presión del gas licuado en el matraz durante el repostaje por encima del valor permitido puede causar una violación de su resistencia.

Una parte del volumen libre debe permanecer en el tanque, un colchón, para la fase de vapor de los hidrocarburos. El volumen seguro de tal almohada 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 en la temperatura de la mezcla en cada grado, lo cual es inaceptable para los estándares de seguridad y puede conducir a un sobreesfuerzo de la carcasa y su ruptura.

La cantidad de gas inyectado en el recipiente está estrictamente regulada por la presión y la masa, y no debe exceder 0.425 kg por 1 litro de volumen del tanque.

Incluso a la temperatura especificada por GOST +45 ° С, un matraz desbordado representa un gran peligro de la probabilidad de una ruptura longitudinal a lo largo de la soldadura.

También le recomendamos que lea nuestro otro artículo, donde hablamos en detalle sobre las reglas. recargas de tanques de gas.

Calentar o enfriar paredes de recipientes

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

Es posible un aumento de 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 en las paredes del matraz también existe en el cilindro instalado al lado de la fuente de calor.

Además del calentamiento, una serie de peligros también oculta los efectos negativos de las temperaturas negativas. El primero es un aumento en la fragilidad del metal. Y el segundo: es necesario recordar para siempre que en ningún caso un recipiente que se mantenga frío puede ser llevado a una habitación cálida durante mucho tiempo. Un fuerte aumento de la temperatura de la mezcla de hidrocarburos no es seguro.

Golpes y caídas de cilindros

Los efectos mecánicos repentinos en sus paredes pueden provocar daños e ignición de un recipiente con gas, especialmente cuando el tanque está en condiciones de temperaturas bajas o, por el contrario, excesivamente altas.

Cuando se usa un cilindro en condiciones anormalmente frías, las propiedades mecánicas del metal cambian: la dureza del acero disminuye.

Por esta razón, un fuerte golpe en el cilindro o su caída dura puede dañar la estanqueidad del recipiente y contribuir a la liberación de gas, que, cuando se mezcla con oxígeno y en contacto con la chispa, conducirá a la detonación de la mezcla de gas y aire.

En el segundo caso, un aumento en la temperatura y el calentamiento del gas contenido en el matraz, como se dijo, aumenta bruscamente su presión, lo que, con efectos de choque adicionales en el recipiente, puede romperlo.

Materia extraña en el gas

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

Dichos defectos vasculares ocurren en presencia de sulfuro de hidrógeno en propano de 0.3% o más, y pueden observarse después de un período de dos años de uso del globo.

Matrimonio de soldadura

Con menos frecuencia, pero hay problemas asociados con la despresurización de los vasos con gas en la zona afectada por el calor.

En caso de un defecto en la soldadura, su sección transversal de trabajo puede debilitarse, concentrarse la tensión y, como resultado, las costuras longitudinales o circunferenciales se abrirán

Se puede mantener la integridad general de la carcasa en la rotura de la soldadura defectuosa.

Escenarios de explosión

Las causas anteriores de la explosión o ignición de los recipientes de gas pueden, de varias maneras, provocar los siguientes escenarios peligrosos.

Estallido de tanque y llama

La explosión de un cilindro y la ignición del propano-butano son peligrosos por los siguientes factores:

• una columna de llama fuerte, que aumenta rápidamente el área del fuego;
• alta temperatura del fuego en el centro de la explosión;
• toxicidad de productos de combustión.

La derrota también puede provenir de la asfixia, debido a una disminución significativa en el oxígeno con una fuerte concentración de gases nocivos.

Los estudios realizados han demostrado que el sellado de un recipiente de gas de 50 litros con gas licuado en un incendio se rompe en menos de 5 minutos. Como resultado, un flash-fire con el lanzamiento de una "bola de fuego" que alcanza un diámetro de 10 m

Típicamente, la ruptura del vaso ocurre a lo largo de su parte lateral.

Efectos secundarios de explosión

Los efectos secundarios, pero no menos graves, en la explosión de un cilindro son:

• separación de válvulas;
• exposición a una onda de compresión u onda de choque;
• daño por fragmentos de elementos de concha.

Los fragmentos del globo y sus elementos desprendidos pueden volar muy lejos, causando daños en un radio de hasta 250 my alcanzar una altura de treinta metros.

Peligro de fuga de gas

El peligro de fuga de propano de un tanque dañado es que la habitación es muy rápida y, en grandes volúmenes, crea una concentración explosiva de una mezcla de hidrocarburos y oxígeno, mucho más rápido que con fugas de sustancias combustibles líquidas.

El olor o el oído pueden detectar una fuerte fuga de una mezcla de un matraz o una válvula de cierre defectuosa; el sonido es similar a lo que escuchamos cuando el globo se desinfla rápidamente.

Si hay una sospecha de una fuga de gas o para controlar su ausencia, será suficiente aplicar una solución de jabón al globo con una esponja y determinar el lugar de despresurización con las burbujas resultantes.

Si hay una fuga de gas, entonces es necesario cubrir el lugar de despresurización con un trapo húmedo, sacar cuidadosamente la embarcación a la calle y llamar a los trabajadores de gas.

Desde 2016, las normas técnicas prevén la instalación obligatoria de detectores de gas en casas nuevas. Para viviendas construidas previamente, esta norma tiene una naturaleza recomendatoria, pero el beneficio de este dispositivo, especialmente en hogares donde se usa gas envasado, es innegable.

El hecho es que la densidad de la mezcla de hidrocarburos es mayor que la densidad del aire. En caso de violación del sellado del matraz, el equipo de cierre o la manguera de conexión, el gas comienza a acumularse en el fondo y su olor no se puede detectar de inmediato. Es por eso que una mezcla con propano, que salió al aire desde un cilindro de gas dañado, a menudo explota en las casas por cualquier chispa sin ser notada.

Fundamentos de la manipulación segura de cilindros.

Antes de instalar la botella 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 buenas condiciones.

Solo los cilindros certificados suministrados por organizaciones especializadas que tienen un pasaporte de papel en todos los ciclos de operación y la marca correspondiente aplicada por estampación por impacto están sujetos a uso

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

1. Todos los cilindros, con la excepción de uno (cinco litros para conectar a una estufa de gas), deben instalarse en extensiones fuera de los edificios y a una distancia no inferior a 5 m de la entrada a ellos.
2. Excluir el almacenamiento de cilindros en salas de estar, sótanos y áticos.
3. No coloque los cilindros a menos de 1 m de los calentadores y a 5 m de llamas abiertas.

Las medidas de seguridad obvias, pero a menudo olvidadas, cuando se utilizan recipientes con gas deben atribuirse y llevarse a la estricta ejecución de lo siguiente:

1. No traiga una cerilla encendida o un encendedor a la botella para verificar si hay fugas de gas.
2. Excluya categóricamente el uso de llama abierta para calentar la caja de engranajes o la válvula. Para estos propósitos, solo se permite agua caliente.
3. Si se detecta gas en la habitación, no encienda ningún aparato eléctrico, incluida la luz, y no los apague. La temperatura de una chispa en un enchufe o interruptor puede subir hasta mil grados.
4. No intente reparar las válvulas de cierre y otros elementos estructurales del cilindro usted mismo.

Además, es necesario seguir estrictamente los límites de tiempo para el uso de cilindros prescritos por el fabricante. Los buques lanzados antes de diciembre de 2014 pueden funcionar durante 40 años.

En ausencia de información sobre el período de uso permitido para los cilindros de gas producidos después de esta fecha y sin tener la documentación que los acompaña, Rostekhnadzor recomienda tomar el cilindro por una vida útil de 20 años.

Está absolutamente prohibido transportar cilindros de gas utilizando la válvula como dispositivo de retención. Esto puede causar fugas o roturas del dispositivo de bloqueo.

Una alternativa más segura a los cilindros de gas de acero son los recipientes compuestos de polímeros más modernos: los eurocilindros. Sus matraces están protegidos por una carcasa de plástico, no acumulan electricidad estática. La seguridad contra explosiones de los cilindros compuestos se garantiza al equiparlos con dispositivos de seguridad de una nueva generación: un fusible y una válvula de alivio de sobrepresión.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Las razones de las explosiones de los cilindros de gas son ejemplos de hechos reales, y lo que puede y no debe hacerse categóricamente con su uso:

Cómo usar los cilindros de gas en la vida cotidiana y qué requisitos deben cumplir:

Para todos los factores de riesgo que acompañan la operación de los equipos de gas, no hay razón para sucumbir al miedo y abandonar la conveniencia de usarlos en la vida cotidiana.

El conocimiento teórico de las causas y condiciones asociadas con la explosión de los tanques de gas domésticos está diseñado para ayudar a superar este miedo. Y el cumplimiento del conjunto de normas para su uso seguro servirá como un seguro confiable contra las graves consecuencias de una explosión de gas e incendio.

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