Protección contra explosiones

Los molinos de martillos se encuentran entre las instalaciones de proceso más importantes de la industria de productos a granel para la trituración de cereales, madera, biomasa u otros materiales orgánicos. Sin embargo, debido a las altas velocidades de rotación de sus rotores, las grandes energías cinéticas y el procesamiento de polvos inflamables, representan fuentes típicas de peligro de incendios y explosiones de polvo. Por lo tanto, un concepto de protección eficaz debe tener en cuenta tanto la protección contra explosiones como la protección contra incendios desde el punto de vista organizativo y técnico.

La protección contra explosiones e incendios para molinos de martillos comprende un concepto de seguridad integral que combina medidas preventivas, constructivas, basadas en la detección y organizativas. Solo la interacción coordinada de estos elementos evita de forma fiable que las chispas, el sobrecalentamiento, los cuerpos extraños o los depósitos de polvo provoquen un incendio o una explosión de polvo. Un sistema de protección moderno y bien mantenido protege a los empleados, las instalaciones y los edificios, minimiza las pérdidas de producción y cumple todos los requisitos legales y técnicos de los seguros. Por lo tanto, una protección integral contra explosiones e incendios no solo es imprescindible por razones de seguridad, sino que también es un factor económico importante para un funcionamiento eficiente y sin interrupciones de la planta.

Los molinos de martillos alcanzan velocidades periféricas de alrededor de 100 m/s. Si entran cuerpos extraños, como piezas metálicas, en la cámara de molienda o si se produce fricción debido al desgaste, pueden generarse chispas mecánicas. Además, los cojinetes sobrecalentados, los tamices obstruidos o el material en combustión lenta en la cámara de molienda pueden provocar un aumento de la temperatura. Esto da lugar tanto a los típicos riesgos de explosión como a los clásicos escenarios de incendio, como los incendios de combustión lenta o los focos de brasas. Los depósitos de polvo en las tuberías, las cámaras de filtrado o las superficies de las máquinas aumentan aún más la carga de fuego y favorecen la propagación del fuego o de los gases calientes.
Dado que las explosiones o los incendios pueden propagarse a través de sinfines, filtros, silos o tuberías, deben tenerse en cuenta todos los componentes del sistema, desde la recepción de la materia prima hasta la separación del producto. Por lo tanto, la protección contra la propagación de llamas, gases de combustión y chispas es una parte esencial del sistema en su conjunto.

La primera línea de defensa consiste en medidas que previenen las fuentes de ignición y minimizan la probabilidad de que se produzca un incendio. La separación de sustancias extrañas con separadores magnéticos, separadores de partículas pesadas o los sistemas de alimentación AGS y DA de Tietjen, que combinan ambos, evita la formación de chispas y reduce la carga mecánica del molino.
Igualmente importante es un sistema de sensores completo: control de la temperatura en los cojinetes y en la cámara de molienda, control de la corriente del motor para detectar bloqueos y control del nivel de vacío o de llenado ( ). Estos sensores deben cumplir con la normativa ATEX/NEC 500 y, en caso de que se superen los valores límite, deben emitir automáticamente una señal o apagar el molino.
Además, todas las tuberías y componentes deben estar conectados a tierra de forma fiable para evitar riesgos de ignición electrostática.
Desde el punto de vista de la protección contra incendios, es fundamental que la construcción de la instalación genere poco polvo, que se limpie con regularidad y que se adopten medidas constructivas para evitar la acumulación de material. Esto reduce la carga de fuego y disminuye considerablemente el riesgo de puntos de combustión lenta.

Dado que las medidas preventivas no pueden garantizar una seguridad absoluta, se añaden dispositivos de protección constructivos.
Los sistemas de molienda de Tietjen están diseñados para soportar presiones de explosión (normalmente 0,4 bar), de modo que los componentes importantes, como la carcasa del molino, los filtros, los sinfines transportadores y las tuberías, puedan resistir una explosión.
Además, las compuertas rotativas y los dispositivos de seguridad adicionales de los sistemas de alimentación de Tietjen evitan la transmisión de presión y llamas a las zonas adyacentes de la planta.
La válvula de admisión de aire A-Vent, un sistema de protección homologado, diseñado para la alimentación de aire de admisión de los dispositivos de alimentación, se cierra en milésimas de segundo en caso de explosión, lo que impide de forma fiable la propagación de la presión y las llamas.
Los sistemas de protección para la descarga de presión sin llama, como la válvula de sobrepresión E-Vent de Tietjen, se abren cuando se acumula sobrepresión. Permiten que la explosión se escape de forma controlada al entorno y evitan así daños en el molino y la instalación de molienda. El dispositivo integrado de protección contra el paso de llamas evita la propagación de las llamas al entorno.

La detección de posibles incendios es un componente central del concepto global. Los sistemas de detección de chispas en las tuberías de transporte evitan que las partículas incandescentes lleguen al filtro. Los sensores de CO o los detectores de gases de incendio en el aire de salida detectan los incendios latentes en una fase temprana, mientras que los detectores de aumento de temperatura en los filtros y contenedores indican la presencia de focos de brasas.
Existen varios sistemas disponibles para la extinción de incendios: sistemas automáticos de extinción de chispas, niebla de agua a alta presión para enfriar los conductos, puntos de extinción manuales y, según el concepto de la instalación, sistemas de inertización con CO₂ que inertizan el molino o el filtro y así sofocan los puntos de combustión lenta.

Un concepto de protección solo es tan eficaz como su aplicación sistemática en la empresa. El personal debe estar formado para detectar averías, manejar las alarmas de chispas o incendios y reaccionar adecuadamente en caso de incendio o explosión. Es imprescindible documentar los intervalos de limpieza e inspección para detectar a tiempo la acumulación de polvo, el desgaste o los componentes defectuosos. Los componentes relevantes para la seguridad, como A-Vent, E-Vent o válvulas rotativas, requieren inspecciones anuales y una limpieza a fondo al menos cada tres años. Las reparaciones y las intervenciones en el sistema de protección deben documentarse mediante un proceso de autorización y control.

In the case of a dust explosion within the grinding system, it is vital to discharge the resulting explosion overpressure (p_max e.g. 9 barg) in a controlled manner and consequently reduce it to a harmless level (p_red=0.4 barg). When doing so, no flame may escape from the machines and appliances in an uncontrolled manner.

Structural dust explosion protection only works reliably if the components are professionally coordinated to work together with one another.

1. Explosion decoupling of the feed and discharge channels:

• Blowout preventer and metering screw
• Blowout preventer and vibration feed device
• Drum feeder with non-return valve
• Rotary valve
• Active explosion decoupling by means of extinguishing bottles

2. Pressure-shock resistant machines and system parts between the decoupling points

3. Explosion decoupling of the supply and exhaust air:

• Filter system for aspiration air with special filter bags for decoupling the exhaust air
• Passive non-return valve in the air inlet of the feeder (A-Vent)

4. Flameless explosion venting at the mill secondary container and at the filter system

5. Active explosion suppression by means of extinguishing bottles

Tietjen Verfahrenstechnik lleva décadas trabajando intensamente en la protección contra explosiones e incendios para instalaciones de molienda. Tras la publicación de la primera directiva ATEX en 1994, Tietjen comenzó a centrarse en medidas constructivas para la protección contra explosiones en molinos de martillos. Ya en 1999 comenzaron las pruebas de molinos resistentes a golpes de presión en institutos de ensayo alemanes. Tras la transposición de la directiva ATEX al derecho nacional en 2003, la protección contra explosiones pasó a ser obligatoria para todos los molinos.