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sábado, 4 de mayo de 2013





Fórmula química: CO2

Características

El CO2 se denomina químicamente ANHÍDRIDO CARBONICO aunque también se lo conoce como:

  • Dióxido de Carbono
  • Gas Carbónico
  • Nieve Carbónica

Hace más de 80 años que se lo utiliza para el combate del fuego y su primera aplicación práctica fue en la industria naval para la protección contra incendios en los navíos de guerra. A partir de entonces fue evolucionando constantemente encontrándoselo muy útil para la industria eléctrica y de telefonía que por entonces comenzaba su increíble evolución, también encontró su utilidad la industria de aviación siendo muy utilizado en la actualidad en innumerables áreas además de las mencionadas.


La utilización del Dióxido de Carbono no abarca solamente el área de extinción del fuego, muy por el contrario, tiene muchas aplicaciones industriales.

Por ejemplo, podemos mencionar que es el compuesto que gasifica las bebidas gaseosas en su empleo más popular, también se lo usa como refrigerante bajo la forma de “hielo seco”, interviene en diversos procesos químicos y mecánicamente como agente productor de presión.

Tiene aplicaciones medicinales como factor terapéutico en el tratamiento de quemaduras y mezclado con el 5% de oxígeno (carbógeno) como sustancia reactivadora de la respiración.

Volviendo al campo de su uso como extintor de incendios, actúa fundamentalmente como un bloqueador o sofocador ya que desplaza el aire del punto de combustión.

Una experiencia de laboratorio muy popular, nos demuestra su poder extintor por desplazamiento del aire (y por consiguiente del oxígeno), al colocar una copa invertida sobre una vela prendida, ésta al cabo de un rato se apagará ya que los residuos de la combustión están compuestos principalmente por éste gas.

El CO2 se encuentra en estado libre en la naturaleza en una proporción del 0,03% de los gases atmosféricos, junto al oxígeno (21% y el nitrógeno (70%) entre otros.

Es quizás el gas más importante luego del oxígeno, para permitir la existencia de vida tal como la conocemos, el CO2 es utilizado por las plantas que emiten oxígeno como resultado de su metabolismo siendo el reino animal los que, metabolizando el oxígeno, emiten dióxido de carbono. Por tal razón es tan importante la existencia de los bosques en el planeta.

La densidad del CO2 es 50% mayor a la del aire siendo ésta una de las propiedades más importantes en cuanto a su uso como agente extintor.

Se produce por la combustión completa de materiales orgánicos cuando la oxidación es completa, comercialmente hablando, se obtiene en el proceso clásico partiendo de los gases de combustión de una caldera y una vez eliminados, mediante diversos procesos junto a todas las impurezas, se lo licúa fácilmente bastando comprimirlo y enfriarlo a 35 atm y 0°C almacenándolo en tubos de acero. Existen otros procesos de obtención del producto por lo general dentro de las mismas industrias que lo utilizan como insumo industrial.

El producto se encuentra dentro de los tubos de almacenaje (extintores tubos industriales) en forma líquida pero que no se llenan completamente, siendo éste un detalle de suma importancia.

La norma IRAM exige una relación de llenado de hasta un 75%, siendo éste un porcentaje que es calculado en base al cociente del peso del gas del cilindro y el peso del agua que el mismo podría alojar.

En algunos casos se utiliza una relación de llenado del 68% de su capacidad volumétrica y para los botellones expuestos a temperaturas extremas se permitirá hasta el 90% de su carga normal.

Estos detalles son fundamentales ya que una de las propiedades del CO2 es que su presión aumenta o disminuye muy fácilmente según aumente o disminuya la temperatura a la cual se encuentra expuesto, en función además de su relación de llenado.



Por ejemplo: 


TEMPERATURA EN °C
PRESION EN Kg/cm2
-20
19
-  5
30
  0
   34.4
10
   44.7
21
60
30
   72.1
40
  109
50
     143.4
63
  180
70
  214

Podemos apreciar el rápido incremento de la presión a  medida que aumenta la temperatura manteniendo la misma proporción de llenado, el incremento es tanto mayor cuanto más elevada es la relación de llenado, apreciando en éste detalle el porqué no se debe ocupar todo el cilindro con producto.

Otro detalle que surge del mismo análisis de la tabla anterior, es la importancia del disco de seguridad, que consiste en una placa delgada que se coloca en la zona de la válvula sostenida por un tapón perforado y graduada de tal manera que su colapso se produzca aproximadamente a los 180 Kg/cm2.

Los tubos destinados al almacenamiento del CO2 son probados a 250 kg/cm2 pudiendo soportar presiones mayores, pero el paso del tiempo y la fatiga originada por los ciclos de vaciado y llenado pueden reducir su resistencia hasta valores críticos.

Las legislaciones vigentes indican que aquellos envases que ya cumplieron cierta cantidad de años (dependiendo de su capacidad), deberán ser retirados del servicio.

Características


Es un producto incoloro, que se descarga en forma de una nube blanca, no deteriora los materiales con los cuales entra en contacto, no produce humedad ni corrosión alguna, y una de sus principales virtudes es que no conduce la electricidad siendo un producto dieléctrico.

A diferencia de otros agentes extintores, el CO2 no deja residuos, disipándose luego de su uso en la atmósfera sin dejar rastros.

El dióxido de carbono no es tóxico, pero en altos porcentajes puede producir asfixia por desplazamiento del aire (por ende del oxígeno).

La inhalación del producto acelera el ritmo respiratorio con las consecuencias del caso, por otra parte la descarga accidental del producto sobre los ojos, provoca  ceguera temporaria por endurecimiento del cristalino, efecto que desaparece rápidamente una vez interrumpida la descarga, sin ningún tipo de consecuencias.

El poder de expansión del CO2 es de 1:450 siendo ésta otra característica notable y que explica su rápida difusión hasta cualquier intersticio del riesgo y siempre hacia abajo por ser más pesado que el aire.

De todas maneras, la descarga del CO2 de produce a alta presión, y cuando se hace a través de una tobera, se produce a su vez una fuerte reducción en la temperatura de tal manera que  parte del gas de transforma en hielo seco, siendo ésta característica la que suma a los efectos extintores, un pequeño efecto enfriador, aunque no incide en el resultado final en forma importante.

Químicamente la acción del CO2 se puede explicar de la siguiente manera: la llama tiene un límite de temperatura, el dióxido de carbono reduce una buena parte de dicha temperatura, pero fundamentalmente reduce el número de átomos de oxígeno aptos para combinarse con el combustible y proseguir la combustión. Se podría definir como un fenómeno de dilución.

Algo muy particular e interesante es que en el primer momento de la utilización del agente como extintor, las llamas ascienden dentro de la columna de humos ascendentes dando la apariencia de un incremento de las mismas, aunque esto no es así, lo que sucede es que las llamas “buscan” dentro de los humos el oxígeno que no participó en la combustión.

Aunque éstas llamas tendrán una temperatura sensiblemente inferior a las originales, son llamadas “llamas frías” y tienen muy corta duración.

La cantidad de CO2 necesaria para lograr la extinción varía según el combustible que interviene, por ejemplo una llama de hidrógeno requiere poco oxígeno para mantener su combustión, por lo que se requiere una gran concentración de CO2 (74%), en cambio una combustión de kerosén exige solamente un 34% del producto.

Utilización


La gama de utilización del dióxido de carbono es elevada, su máxima eficacia se encuentra en los incendios de combustibles líquidos (fuegos clase “B”) y problemas eléctricos (fuegos clase “C”).

También se lo utiliza en riesgos de fuegos clase “A” cuando se requiere evitar el deterioro de los materiales involucrados, pero en éste caso debe recibir el complemento de otro agente extintor, por ejemplo el agua, y un adecuado entrenamiento del personal que debe intervenir en la emergencia.

En aeropuertos suele utilizarse como agente generador de espumas combinado con agentes espumígenos y polvos químicos, pero deberá cumplimentar las exigencia de formativas específicas para esos riesgos.

Es un excelente producto para inundación total de recintos con riesgos eléctricos o informáticos que requieren el cuidado de los elementos almacenados o en operaciones dentro del mismo, siempre y cuando no se encuentren ocupados por personas en forma permanente.

Contraindicaciones


No tienen ningún efecto para extinguir el fuego de metales alcalinos (magnesio, sodio, potasio, titanio, zirconio, etc.).

Tampoco se lo puede utilizar ara atacar fuegos de origen químico cuando éstos son capaces de originar su propio oxígeno para automantener su combustión, por ejemplo, plásticos de piroxilina, nitrato de celulosa, entre otros, siendo en éstos casos inútil utilizarlo como agente sofocador o bloqueador.

Ventajas


El agente no deja residuos después de su empleo siendo éste un factor muy importante cuando se trate de proteger equipos valiosos, delicados e importantes.

Estas ventajas hacen que sea uno de los productos para extinción más utilizados en la industria alimenticia, laboratorios , imprentas y máquinas de reproducción.

Como el agente se descarga en forma de nube de gas y nieve carbónica, tiene un alcance relativamente corto, entre  y 2,5 mts. Este tipo de extintor no se recomienda en lugares con fuerte corrientes de aire.

Seguridad en su empleo


En la  industria petroquímica el CO2 era de uso común como agente extintor en elementos portátiles, hoy ya superado por el empleo de otros productos más eficaces, aunque aún es empleado para inundación de recintos cerrados, y en operaciones de inertización.

Es en éste tipo de empleos en donde el dióxido de carbono se puede tornar muy peligroso, tal es así que éste tipo de aplicación debió ser analizada minuciosamente por accidentes que se produjeron durante su utilización.

Los estudios fueron llevados a cabo en base a informes obtenidos del análisis de algunos accidentes, entre ellos:

En abril de 1954 en la ciudad alemana de Bitburg se probaba una instalación de CO2 que descargaba el producto en el interior de una tanque enterrado de 5000 m3 que había contenido líquido combustible. Durante la descarga se produjo una explosión que causó la muerte de 29 personas y múltiples heridos.

En la ciudad de Hannover, el 24 de mayo de 1955, efectuando una maniobra similar en un depósito de gas, se produjo una explosión que provocó 1 muerto y 6 heridos.

A raíz de éstos sucesos, las autoridades y las firmas interesadas efectuaron toda clase de ensayos e investigaciones para determinar la causa de las explosiones.

Los trabajos más completos determinaron lo siguiente:

Existen muchos errores de concepto respecto a los peligros de la electricidad estática cuando se inertiza, debido al desconocimiento sobre las características del equipo de almacenaje de CO2 líquido o vapor.

Se conoce perfectamente, de acuerdo con los fundamentos de la electricidad estática, que ésta se desarrolla por la fricción de líquidos y sólidos y no por gases.

De esta manera, la electricidad estática no se produce por el vapor de agua-vapor seco, sino por las partículas de agua que arrastra dicho vapor.

La descarga de CO2 proveniente de un botellón de alta presión que puede contener más o menos CO2 líquido, dependiendo de ello de la temperatura ambiente, está sobre-refrigerada cuando se expande por el orificio, de modo que se forma hielo seco que provocará una carga estática.

Esta carga originará una chispa a menos que el recipiente sea puesto a tierra, y puede ocasionarla aunque la descarga se realice a través de una manguera de goma o una tobera plástica.

El modo recomendado para inyectar CO2 es a través de las tuberías de carga del combustible, lo que inhibirá eficazmente la generación de cargas estáticas, pero si ello no es posible, se debe utilizar una manguera metálica flexible.

El conductor ideal es una manguera de goma reforzada por una trenza metálica, que es conectada en los acoplamientos extremos de modo de establecer un circuíto metálico contiguo desde el tanque, a través de todos los tramos de manguera hasta el difusor metálico del extremo.

El difusor deberá reposar sobre el fondo del tanque de modo de establecer un contacto a masa. Sin embargo, todas las precauciones son innecesarias si para el inertizado se usa CO2 proveniente de un tanque de baja presión a través de un vaporizador, en razón a que no hay ni CO2 líquido ni partículas de hielo seco en el vapor, y por ello no causarán chispas de electricidad estática.

Estratificación


Al hablar de electricidad estática, se expresó que el gas debía ser introducido a través de tuberías de carga del combustible. Estas recomendaciones no se hicieron simplemente para contrarrestar dicha electricidad estática, sino porque el CO2 es más pesado que el aire mezclado con los vapores del hidrocarburo, e introduciéndolo por el fondo, se formará capas que desplazarán los vapores explosivos haciéndolos “flotar” hacia fuera del tanque.

En consecuencia, tomando muestras de los gases descargados por los venteos mientras transcurre la inertización, se puede determinar cuando se alcance la concentración requerida.

La velocidad de inyección juega un papel primordial, ya que deberá llevarse a cabo a muy baja velocidad a fin de minimizar las mezclas de gases dentro del recipiente, y que el CO2 actúe como un émbolo empujando las mezclas explosivas fuera del recipiente, por el contrario, velocidades altas harán que los gases se mezclen ocasionando derroche del gas inerte y aumento del tiempo de operaciones en el inertizado.

La virtud de ser más pesado que los vapores combustibles, aseguran en aquellos casos de tramos de cañerías enterradas o con muchos cambios de dirección y cotas, un barrido eficaz del producto.

Cuando en algunos casos se encuentran presentes charcos de combustible que desprenden vapores, y éstos no pueden ser detenidos, la presencia del CO2 asegura las condiciones de seguridad ya que por un fenómeno denominado “Difusión de Gases”, gases que pueden tener densidades diferentes no se mantendrán separados sino mezclados hasta unificar la mezcla.


Autor: Carlos Alberto Lestón 

carlosleston@fuegonetargentina.com.ar

1 comentario:

  1. Muy buen informe, el 24 de Mayo lo pongo en el blog amigo...

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