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Pruebas de incendio para combustibles de etanol.

Posted by Firestation en 03/12/2012

incendio fuego bioetanol

Por Guy Colonna

En el año 2005, la Ley de Política Energética de los Estados Unidos estableció los objetivos iniciales para la inserción de combustibles renovables, entre ellos el etanol.Para ser utilizado como combustible, el etanol puro se transporta desde la planta en que se produce hacia las instalaciones de mezcla, donde es desnaturalizado o transformado en inaceptable para uso humano, mezclándolo con una pequeña cantidad de hidrocarburo, generalmente gasolina. Actualmente, son dos las mezclas que se utilizan en los Estados Unidos como combustible para vehículos motorizados: E10, una mezcla de 90 por ciento de gasolina y 10 por ciento de etanol que puede utilizarse en todos los vehículos fabricados desde principios de los años ’80, y E85, una mezcla de 15 por ciento de gasolina y 85 por ciento de etanol que sólo puede usarse en vehículos especialmente equipados.

Los vapores del etanol son más pesados que el aire y se dispersan rápidamente. El etanol combustible se mezcla con el agua, pero se separa a concentraciones más altas. Y el etanol es menos tóxico que la gasolina o el metanol; el etanol puro no contiene agentes carcinógenos.

En el año 2006, la industria del etanol produjo 6 mil millones de galones de etanol, que fueron mezclados en el 46 por ciento del suministro de gas de los Estados Unidos.¹

Propiedades de las mezclas combustibles con etanol y gasolina
Propiedad Comentario
Densidad del vapor Más pesado que el aire, el vapor del etanol se dispersa rápidamente
Solubilidad en agua El etanol combustible se mezcla con el agua, pero se separa a concentraciones más altas
Toxicidad Menos tóxico que la gasolina o el metanol; sin presencia de agentes carcinógenos en el etanol puro, la mezcla con gasolina es carcinógena debido a la presencia de benceno
Propiedades de los riesgos de incendio
Proriedad Comentario
Punto de inflamación momentánea Gasolina = -45° F
Etanol = 55° F
E 85 = entre -20º y -4º F
Límites de inflamabilidad Límite explosivo inferior (LEL) del etanol = 3,3%; Límite explosivo superior (UEL) = 19%Límite explosivo inferior (LEL) de la mezcla E 85 = 1,4%; Límite explosivo superior (UEL) 85 = 19%

Límite explosivo inferior (LEL) de la gasolina = 1,4%; Límite explosivo superior (UEL) = 7,6%

Presentan un rango más amplio que el de la gasolina

Riesgos de incendio
Tratándose de un alcohol, el etanol presenta ciertos riesgos de incendio. Su punto de inflamación momentánea es de 55ºF (12,9ºC), mientras que el punto de inflamación momentánea de la gasolina es de -45ºF (-42,8ºC), y la mezcla E85 oscila entre -20ºF y -4ºF (entre -28,9ºC y -20ºC), y presenta un rango más amplio de límites de inflamabilidad que la gasolina. Para los equipos de primera respuesta a emergencias, ello implica que durante una liberación de la mezcla típica de etanol/gasolina, se puede prever que el combustible se comporte como la gasolina: Es más pesado que el aire —como hemos mencionado anteriormente— y puede producir vapores y formar mezclas inflamables en el aire, bajo la mayoría de las condiciones ambientales.

A través de los reportes de noticias, el autor conoce que desde el año 2000 se han producido 25 incendios en los que se vio involucrado el etanol, incluyendo incendios en plantas de etanol, en instalaciones de almacenamiento de etanol y en el transporte de etanol por todos los medios: terrestres, ferroviarios, fluviales y marítimos. Estos incidentes resaltan los problemas que enfrenta el personal de primera respuesta a emergencias cuando el etanol puro se prende fuego.

En el año 2006, el Departamento de Transporte (DOT) de los Estados Unidos emitió un alerta en el que recomendaba el uso de espuma resistente al alcohol para mezclas combustibles de etanol y gasolina. El alerta remitía al personal de respuesta a emergencias a la Guía de respuesta a emergencias (ERG, por sus siglas al inglés) del DOT para la implementación de sus acciones, en particular a la Guía 127, Líquidos inflamables polares/miscibles con agua.

A fin de colaborar con el personal de respuesta a emergencias en el control de dichos incendios, en el año 2006 se formó la Coalición de Respuesta a Emergencias por Etanol (EERC, por sus siglas en inglés) para investigar aquellos aspectos de la respuesta a emergencias asociados con la distribución y el almacenamiento a granel de combustibles mezclados con etanol. Entre los miembros de la EERC se incluyen ANSUL, la Asociación Independiente de Terminales de Almacenamiento de Líquidos a Granel (Independent Liquid Terminal Association), la revista Industrial Fire World (sobre control de incendios industriales en todo el mundo), la Asociación Internacional de Jefes de Bomberos (International Association of Fire Chiefs) y la Asociación de Combustibles Renovables (Renewable Fuels Association), organizaciones involucradas con los combustibles alternativos, la conducción de pruebas científicas, la distribución y el almacenamiento de combustibles a granel, equipos de primera respuesta a emergencias y organizaciones clave de los cuerpos de bomberos.

En febrero del 2007, la EERC llevó a cabo una serie de 43 pruebas de incendio de desempeño individual para alcohol etilo desnaturalizado, etanol desnaturalizado con 5 por ciento de gasolina, y gasohol, definido por el Instituto Norteamericano del Petróleo (API, por sus siglas en inglés) como gasolina regular sin plomo con hasta un 10 por ciento en volumen de alcohol etílico. El propósito del programa de pruebas era evaluar la efectividad de diversos concentrados de espuma y otros aditivos para agua en estos dos tipos de combustibles.

Los protocolos de las pruebas de incendio se basaron en los métodos establecidos para pruebas en superficie y de rociadores descriptos en la séptima edición de la UL 162, Norma sobre seguridad – equipos extintores mediante espuma y concentrados líquidos. La norma UL 162 establece los protocolos de pruebas de incendio para la aplicación de agentes en incendios por medio de diversas técnicas que emplean tasas de aplicación específicas. La tasa de aplicación se define en galones por minuto (gpm) de flujo de solución de espuma no expandida, dividido por el área de incendio. Por ejemplo, un incendio de 50 pies cuadrados con una tasa de flujo de 3 galones por minuto tendrá una tasa de aplicación de 0,06 gpm/pies2.

La norma de UL define a la aplicación del agente directamente sobre la superficie de un combustible líquido que arde como una aplicación de Tipo III, una técnica que permite al agente zambullirse y sumergirse en el incendio. Una aplicación de Tipo II consiste en una descarga fija aplicada a una superficie vertical, que permite al agente fluir en forma descendente sobre la superficie en combustión, lo que hace que la aplicación sea más moderada, con una inmersión o sumergimiento mínimos. UL clasifica a las aplicaciones de Tipo II y Tipo III como pruebas de incendio “en superficie”. Generalmente, las aplicaciones de Tipo III se utilizan para combustibles de hidrocarburos, mientras que las aplicaciones de Tipo II se usan para combustibles polares miscibles con solventes/agua, como el etanol.

La aplicación del agente por medio de rociadores permite efectuar las pruebas en rociadores con o sin aspiración de aire, como se observa en sistemas de protección fija para rampas de carga o en otras áreas de transferencia de combustibles. Tanto para las pruebas en superficie como para las de rociadores, la norma UL 162 requiere no sólo una extinción satisfactoria sino también un nivel de resistencia a la re-ignición y al retorno de la combustión, habitualmente denominada como resistencia a la combustión de retorno.

Se evaluaron los siguientes concentrados de espuma y aditivos para agua genéricos: Espuma formadora de película acuosa (AFFF) resistente al alcohol (AR-AFFF, por sus siglas en inglés); espuma de Clase A; AFFF regular, un agente emulsionante; fluoroproteína regular; y espuma fluoroproteica formadora de película resistente al alcohol (AR-FFFP, por sus siglas en inglés). Toda vez que fue posible, se utilizaron versiones con el 3 por ciento de cada uno de los agentes.

Resultados de las pruebas
Sólo los productos resistentes al alcohol, AR-AFFF y AR-FFFP, pudieron extinguir los incendios en las pruebas de incendio en superficie, y sólo extinguieron en forma satisfactoria los incendios de Tipo II. Para lograr la extinción, la AR-FFFP requirió una tasa de aplicación más alta que la AR-AFFF. De estos dos agentes, sólo la AR-AFFF pudo superar la parte de la prueba sobre resistencia a la combustión de retorno.

El AR-AFFF cumplió con todos los requisitos de la pruebas de incendio en superficie establecidos en la norma UL 162, aunque sólo cuando se empleó un método de aplicación de Tipo II. Únicamente la AR-AFFF pudo aprobar también la prueba para rociadores con rociadores sin aspiración de aire.

Sólo la AR-AFFF y la AFFF regular extinguieron los incendios de Tipo III aplicando la tasa de prueba recomendada en la norma UL, de 0,06 gpm/pies2. Se requirió una tasa de aplicación aumentada para que la AR-AFFF aprobara la parte de la prueba referida a la resistencia a la combustión de retorno. La AFFF regular no cumplió con el requisito sobre combustión de retorno ni siquiera a una tasa de aplicación tan alta como la establecida por la NFPA como tasa de aplicación mínima para incendios por derrames, que es de 0,10 gpm/pies2.

La AR-AFFF superó las pruebas para rociadores sobre gasohol mediante el empleo de cabezas de rociadores sin aspiración de aire, y la espuma fluoroproteica regular aprobó la prueba con cabezas de rociadores con aspiración de aire.

De acuerdo con lo previsto, podemos observar que los incendios con alcohol etílico desnaturalizado sólo pueden ser extinguidos con espumas resistentes al alcohol. Todas las otras espumas o aditivos para agua no son efectivos porque el manto de espuma se destruye al tomar contacto con la superficie del combustible.

Las espumas resistentes al alcohol deben ser aplicadas a incendios con etanol utilizando técnicas de aplicación de Tipo II. Para los servicios de respuesta a emergencias, ello implica dirigir el chorro de espuma sobre una superficie vertical y permitiendo que fluya en forma descendente sobre el combustible, en lugar de aplicarlo directamente a la superficie del combustible. La aplicación directa sobre la superficie del combustible será probablemente inefectiva, excepto cuando la profundidad del combustible sea extremadamente baja, no superior a un cuarto de pulgada o inferior.

Los incendios con gasohol pueden ser extinguidos utilizando AFFF convencional o AR-AFFF, aunque podrían requerirse tasas de aplicación aumentadas, especialmente para obtener una resistencia a la combustión de retorno más prolongada. También puede emplearse una aplicación directa de Tipo III sobre el gasohol.

Pueden utilizarse rociadores sin aspiración de aire con AR-AFFF tanto para etanol como para gasohol, a fin de brindar protección contra incendios en rampas de carga e instalaciones similares. El resto de las espumas demostraron ser inefectivas a las tasas de aplicación sometidas a prueba. El uso de espuma fluoroproteica regular, por medio de rociadores con aspiración de aire a tasas de diseño estándar, demostró ser efectivo en incendios con gasohol aunque no en incendios con etanol desnaturalizado.

En general, la AR-AFFF demostró ser el agente más efectivo y versátil sometido a prueba. Fue el único agente de acción satisfactoria en todos los escenarios de incendio.

  1. Fuente: Publicación en línea (PEI Journal Online) del Instituto de Equipamientos para la Industria Petroquímica (Petroleum Equipment Institute – PEI), 23 de octubre de 2007.

Guy Colonna es vice presidente adjunto de la División de Ingeniería Química y Aplicaciones para Protección contra Incendios de la NFPA.

http://www.nfpajournal-latino.com/

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