Laurence G. Britton
Departamento Central de Investigación e Ingeniería Tecnológica
Sección de Tecnología de Ingeniería Química
Union Carbide Corporation

El uso de FIBC está aumentando rápidamente debido principalmente a la mejora de la eficiencia de manejo y la mejora de la calidad del producto. Sin embargo, la selección de la FIBC adecuada tiene muchos aspectos, de los cuales la seguridad es primordial. Numerosos accidentes se han producido al vaciar polvos inflamables de FIBCs, tanto con y sin vapores inflamables presentes adicionalmente. Debido al modo de operación y la velocidad de vaciado, no sólo hay una alta probabilidad de generación estática, sino también una alta probabilidad de que uno o más operadores estén en la zona de incendio flash en caso de ignición. Aparte del fuego de flash producido por una nube de polvo y/o vapores inflamables desplazados de un recipiente receptor, una llama puede en algunos casos propagarse a la FIBC, que luego podría explotar. En este documento se analiza el problema de selección de FIBC, una serie de historiales de casos y la literatura disponible. Dado que no se conocen incidentes de carga de FIBC, el papel se centrará en vaciar. En particular, debe apreciarse que el pote ntial para el error de puesta a tierra del operador y némesis repentina puede ser muy alto.

Introducción

Los FIBC son contenedores flexibles y rectilíneas construidos de plástico tejido con un revestimiento adecuado. El típico FIBC está hecho de polipropileno tejido con un revestimiento de poliolefina, y tiene una capacidad de 300-500 kg. Existen varios diseños para los arreglos básicos de contenedor y puesta a tierra (si los hay), y también hay mayores capacidades disponibles. Los FIBC a menudo se descartan después del primer uso, tanto por razones de calidad como por posible degradación de los elementos de puesta a tierra. Ejemplos de estos últimos incluyen la erosión de revestimientos conductores aluminizados por flujo de producto y flexión de pico, y la rotura de filamentos metálicos durante los ciclos de carga y manipulación. Los FIBC son totalmente plegables para facilitar el almacenamiento y una vez utilizados se pueden plegar de nuevo, de ahí el nombre de «Contenedor a granel intermedio flexible».

Se sabía en la década de 1970 que los contenedores de plástico para polvos podían ser peligrosos debido a la formación de capas de carga similares a condensadores a través de las paredes durante el llenado. El contracargo en la pared exterior puede aparecer, por ejemplo, a través de descargas estáticas a un marco de soporte de metal. Blythe y Reddish [1979] describieron la formación de descargas de cepillos de propagación a través de la pared de 5 mm de espesor de un contenedor de tote de polietileno que se llena con gránulos de polipropileno gruesos (1 mm radio). Las dimensiones del contenedor eran 1x1x2 metros, por lo que tenía aproximadamente el doble del volumen de un típico 300-500 kg FIBC. Una descarga eléctrica grave de la orden 1 Joule podría ser experimentada por un empleado que llega al contenedor y corta el condensador formado a través de las paredes de plástico. Aunque no son relevantes en este caso, estas y menos enérgicos (cepillos) también podrían representar un peligro de ignición. Este caso no se traduce directamente a los FIBC típicos, que tienen paredes más delgadas y suelen ser más pequeñas. Sin embargo, los FIBC de 1000 kg están disponibles con dimensiones similares o incluso más grandes, como se describe en Dahn et al [1991] .

Las ventajas de FIBC incluyen un manejo más eficiente con un beneficio asociado en la mejora de la calidad del producto. Típicamente 300-500 kg de producto se pueden transferir en unos 30 segundos o menos desde un solo FIBC. Esto tiene contratiempos obvios en términos de generación estática, y contratiempos menos obvios en términos de desplazar el vapor inflamable de un recipiente receptor o enentrenar el aire en su espacio de vapor inerted. Un operador normalmente se encuentra junto a la FIBC durante el vaciado, primero para desatar las cuerdas y más tarde para sacudir el polvo residual. En caso de ignición, es probable que el operador esté en una zona de flash-fire. Además, una deflagración de polvo de multas residuales podría propagarse en la FIBC, que podría explotar. La situación podría agravarse si el vapor inflamable entra en el FIBC durante la descarga; no desatar el respiradero superior de la FIBC podría ser un factor que contribuye aquí.

Ha habido una serie de incendios que involucran FIBC de varios diseños. Un curso repetido de eventos ha sido que dentro de unas pocas semanas o meses de cambiar de transferencia de bolsa a transferencia de FIBC se ha producido un incendio, a menudo con lesiones por quemaduras a uno o más operadores. Es esencial reconocer las diferencias entre FIBC y las transferencias de volumen más pequeños de bolsas o tambores de fibra. Para iniciar se puede considerar la siguiente lista de comprobación:

  • ¿Se han determinado las propiedades de ignición del polvo (como su energía de encendido)?
  • ¿Podría la degradación del producto durante la manipulación y el almacenamiento afectar sus propiedades de ignición?
  • ¿El cliente manejará o vaciará la FIBC en un ambiente inflamable?
  • Si un diseño seguro requiere un FIBC de plástico 100% de paredes delgadas, ¿proporcionará esto una barrera de humedad adecuada para el producto?
  • ¿Existe la posibilidad de que los parches húmedos en FIBC 100% plástico actúen como fuentes de chispas?
  • Si el diseño seguro requiere un FIBC conductor o antiestático más caro en lugar de 100% plástico, ¿seguirá siendo rentable en comparación con las bolsas o los tambores de fibra?
  • ¿Un FIBC conductivo o antiestático contaminará el producto con carbono o metal?
  • ¿Podría el producto causar degradación de los elementos conductores (ácido residual, etc.)?
  • ¿Se puede suministrar un FIBC conductivo o antiestático con un forro adecuado de poliolefina al 100% u otro forro compatible y seguir siendo seguro?
  • ¿Se desarrolló el diseño de FIBC y las limitaciones de uso a partir de las pruebas adecuadas?
  • ¿Existe un control de calidad adecuado para garantizar que la FIBC pueda estar correctamente conectada a tierra?
  • ¿El punto de puesta a tierra está bien marcado y robusto?
  • ¿El FIBC conductivo o antiestático tiene eslingas conductoras para mitigar el error de puesta a tierra del operador?
  • ¿Cuáles son los problemas de reciclaje de FIBC asociados con los elementos metálicos frente a otros tipos?

De conformidad con los objetivos de LA CMA «Cuidado Responsable», los proveedores de productos en los FIBC deben tratar de proporcionar orientación sobre las prácticas de manipulación cuando sea apropiado. Por ejemplo, si un cliente está vertiendo de un FIBC de plástico 100% en un disolvente inflamable, y no se están utilizando las prácticas de inerción adecuadas, hay una alta probabilidad de un accidente más un litigio en un futuro próximo. Los clientes deben ser conscientes de la necesidad absoluta de garantizar que se utilice una puesta a tierra adecuada donde puedan estar presentes atmósferas inflamables. Si no se pueden establecer prácticas mínimas seguras, los proveedores deben considerar la posibilidad de negarse a suministrar en los FIBC.

Términos utilizados

(1) FIBC 100% plástico. Contenedores de plástico rectilís plegables que normalmente contienen 300-1000 kg de polvo y están disponibles en una variedad de estilos. El diseño típico comprende un tejido bidireccional de polipropileno más una cara de película de polipropileno o polietileno de espesor especificado en uno o ambos lados. Los contenedores están equipados con eslingas de plástico reforzado para el izado. Si bien pueden ser purgados con nitrógeno antes del llenado, no pueden ser conectados a tierra y en común con otros FIBC, el flujo de polvo durante el vaciado puedeentrenar el aire ambiente en equipos inerados.

(2) FIBC antiestático. La tela generalmente contiene hilos conductores o superficies aluminizadas que están conectadas eléctricamente a una o más conexiones de puesta a tierra. Las roscas conductoras pueden correr en la dirección warp o trama, o ambas. Los FIBC antiestáticos también se han producido con recubrimientos antiestáticos tópicos o con sistemas sin conexión a tierra de roscas conductoras aisladas, que limitan la acumulación de carga por descarga corona y tienen una capacitancia intrínsecamente baja.

(3) Totalmente conductivo. FIBC que contienen cargas suficientemente altas de material conductor (típicamente negro carbono) para hacer que el plástico en todas partes conductivo (los rellenos típicos son discutidos por Whitaker 1989). Para evitar la contaminación del producto, se podrían incorporar revestimientos finos no conductores como la poliolefina 100% si las pruebas revelan que esto es seguro.

(4) Inflamable. En este artículo el término significa «capaz de deflagratar como una suspensión en el aire, ya sea un gas, vapor o polvo».

Tipos de descarga estática

Para obtener una ilustración de los niveles de energía efectivos de los siguientes tipos de descarga, consulte la Figura 1.

Effective Energy Levels. Materials at Risk of Ignition, and Types of Ignition Source

(1) Corona Descarga

Las descargas corona se forman en el campo divergente entre una superficie cargada y un conductor con un radio de curvatura inferior a unos 3 mm. Consisten en una rápida sucesión de pulsos débiles y tienen una energía efectiva muy baja. En las operaciones de FIBC, corona representa un medio seguro de disipación de cargos. Sólo los materiales muy sensibles deben estar en riesgo de ignición.

(2) Cepillo De descarga

Las descargas del cepillo se forman en el campo divergente entre una superficie cargada y un conductor que tiene un radio de curvatura superior a aproximadamente 3 mm. Se pueden formar frotando (tribocargando) una superficie de plástico o introduciendo material cargado en un recipiente de plástico. Se ha demostrado que las descargas de cepillos transportan energías efectivas de hasta aproximadamente 4 mJ en la medida en que pueden encender mezclas de gas y aire con MIEs hasta este [Glor 1981] nivel. Descuidando los explosivos primarios y otros materiales sensibles que no serían transportados en FIBC, la ignición por polvo por una descarga de cepillo en el aire nunca se ha reportado. Se cree que la ignición en polvo puede ser posible en presencia de concentraciones de gas inflamable a una fracción del gas LFL (nominalmente en 1O-20% LFL). Por lo tanto, las mezclas híbridas en las que la concentración de gas está por debajo de su LFL pueden estar en riesgo. Esto incluye polvos que pueden desorber disolventes o descomponerse lentamente en el almacenamiento.

Nota: Varios autores han planteado la posibilidad de ignición de polvos «sensibles» por estas descargas, aunque los experimentos para demostrar esto han sido uniformemente [Britton 1988] negativos. Recientemente Schwenzfeuer y Glor [1993] encendieron el polvo de azufre al reenrutando la carga de una descarga del cepillo a través de una brecha de chispa contenida en un tubo de encendido Hartmann. Sin embargo, aunque esta chispa secundaria disipó menos energía que el total disponible de la descarga original del cepillo, sus características (como la densidad de energía) cambiaron radicalmente. El proceso de ignición se asemejaba a un caso práctico reportado por Britton y [1989] Kirby, en el que un escenario probable implicaba la recolección de carga de algún tipo de descarga del cepillo y la posterior chispa de un soporte de cable mal conectado a tierra. Por lo tanto, todavía no hay indicios de que cualquier polvo que se manejaría en FIBCs deba estar directamente en riesgo de descargas de cepillos, siempre que no haya gas o vapor inflamables.

(3) Descarga de cepillo abultado (también conocido como cónico Pile, Maurer o cono de descarga)

Este es el tipo de descarga grande que se ve durante el llenado del silo y resulta cuando el polvo disperso, cargado «bulks» en el recipiente y su carga se concentra. Los destellos de superficie poco frecuentes de hasta varios pies de largo se observan en grandes recipientes que se llenan con gránulos o gránulos que tienen una resistividad a granel por encima de 1010 Ohm-m. [Glor 1987]. Se cree que los cepillos de carga tienen una energía efectiva de hasta unos 10 mJ (dependiendo del método de prueba utilizado para establecer MIE para el polvo en cuestión) y se cree que son responsables de explosiones de polvo fino en silos a tierra. Este hallazgo se basa en análisis de explosiones de silos en los que los objetos sin conexión a tierra y otras fuentes de ignición podrían eliminarse con confianza. Una regla general podría ser que los polvos con MIE inferiores al litopodium (esporas clavatum de lycopodium) deben considerarse en riesgo de estas descargas. Este enfoque evita algunos de los problemas asociados con la variedad de métodos de prueba MIE actualmente en uso. Britton [1992] revisó los valores de MIE publicados para el licopodium que varían de 2 mJ a aproximadamente 50 mJ dependiendo del equipo de prueba utilizado y la probabilidad de ignición involucrada. En vista de estas diferencias para un polvo que tiene características casi constantes, la referencia a una «energía efectiva» máxima de descarga de cepillo de carga puede ser engañosa.

No se han notificado descargas de cepillos a granel en pequeños recipientes del tamaño de 300-500 kg de FIBC, y se ha teorizado un volumen de carga superior a 1 m3 (35 ft3) para que sea necesario [Rogers 1991, Bruderer 1992]. Dahn y otros [1991] creen que tal descarga podría haber ocurrido durante el llenado de FIBC a altas tasas de carga. Sin embargo, esto fue inferido en lugar de observarse, y los FIBC investigados por Dahn et al. eran inusualmente grandes, reportados con 2,6 metros de altura por 1,6 metros cuadrados (2000 lb de capacidad). Otra consideración es que el fenómeno sólo se observa con polvo relativamente grueso por encima de 100 micras, [Glor 1987] y tales partículas normalmente serían demasiado grandes para tener un MIE inferior a 10 mJ. Para la ignición se necesitaría abogar por tasas de carga inusualmente altas durante el llenado de FIBC y el polvo para contener partículas gruesas en su mayoría más una fracción fina fácilmente encendida. Los FIBC significativamente mayores de 1 m3 podrían suponer un riesgo de ignición para los polvos sensibles a través de este fenómeno, aunque no hay historiales de casos disponibles.

(4) Propagación de la descarga del cepillo

Se trata de una descarga muy energética (energía efectiva del pedido 1000 mJ) producida cuando se produce una doble capa eléctrica (capacitor) a través de una superficie aislante. Se ha teorizado que podría ser producido durante el llenado de FIBC, si la carga en la pared interior de la bolsa atrae un signo opuesto de carga en la pared exterior (por ejemplo, a través de la descarga corona a un conductor cercano). La carga continúa acumulándose a ambos lados de la pared hasta que la pared aislante se rompe debajo del campo eléctrico resultante. Esto causa una descarga lateral masiva hasta el punto de punción. Alternativamente, la descarga puede ser iniciada por estrés mecánico a la pared o por el acercamiento de un electrodo de descarga. Se ha teorizado que la descarga también podría ocurrir en la boquilla FIBC durante el vaciado. El autor ha encontrado poca evidencia para la producción de tales descargas en FIBCs, excepto según lo informado por Blythe y Reddish [1979] y deducido por Maurer [1992] de un examen de agujeros y patrones de polvo en FIBC usados.

El fenómeno se ve afectado por la tasa de carga, la duración de la carga, la resistencia dieléctrica de la pared y el espesor de la pared. Los experimentos de Glor [1989b] han demostrado que si una capa de plástico tiene una tensión de descomposición inferior a 4 kV, no se pueden producir cepillos de propagación.

(5) Descarga de chispas

Las chispas encenderán polvos dependiendo de la energía almacenada y el MIE del polvo. Las mezclas híbridas están particularmente en riesgo de chispas pequeñas. Las fuentes de chispas son operadores y equipos sin conexión a tierra, FIBC sin conexión a tierra y FIBC conectados a tierra que tienen una discontinuidad en sus elementos de puesta a tierra. Las chispas pueden ser posibles a partir de fuentes eléctricas de energía como montacargas y polipastos. Pueden ocurrir directamente desde la superficie del polvo conductor cargado en un plástico FIBC. Esto puede deberse a una resistencia intrínseca a granel en polvo inferior a 1 x 106 O.m [Rogers, 1991] o posiblemente tenga lugar a partir de productos húmedos. Por último, los parches húmedos en la superficie de un FIBC de plástico podrían dar lugar a chispas a través de la carga por inducción (ver Incidente «B» más adelante).

RESÚMENES DE ALGUNOS INCIDENTES RECIENTES

(Precaución: En ningún caso se dispone de una cuenta completamente definitiva y, por lo tanto, los incidentes se discuten en términos de «escenarios» en lugar de «causas». Todos los siguientes incidentes de FIBC ocurrieron en los Estados Unidos entre 1988 y 1991).

(Incidente A.1: 1988)
Se utilizó un FIBC antiestático para transferir una resina de vinilo a un tanque de mezcla de 6000 galones que contenía una mezcla de xileno-MEK. El FIBC fue tejido de polipropileno con un recubrimiento interno de polipropileno de 1 mil. Estaba equipado con cables conductores delgados que corrían longitudinalmente a través de la boquilla y se conectaban a un cable de aluminio trenzado desnudo y clip de cocodrilo. La FIBC fue izada por encima del tanque utilizando una carretilla elevadora y la resina fue vertida a través de un puerto circular en una cubierta de tanque con bisagras.

El tanque fue inerte a 15 SCF/min con gas de combustión (principalmente C02) introducido a través de un medidor de flujo. No hubo ventilación independiente de vapor desplazado y la tapa del tanque no estaba hermética al gas.

El operador informó que faltaba el cable de tierra de la FIBC, pero procedió a descargar la FIBC de todos modos. La parte con bisagras de la tapa del tanque estaba abierta permitiendo que el vapor de disolvente escapara libremente hacia el área de operación.

Las cuentas en este punto diferían en cuanto a si el incendio se produjo inmediatamente o después de que la FIBC estuviera aproximadamente tres cuartas partes vacía. En cualquier caso, el operador estaba de pie a pocos metros del tanque y se alejó cuando observó un destello. El lado de su cabeza estaba cantado, la parte posterior de su cuello fue quemado y recibió quemaduras de segundo grado en su brazo derecho. El flash estaba fuera del tanque y el contenido del tanque no se incendió. El operador fue disciplinado por no seguir los procedimientos de seguridad. Después del segundo incendio (A.2) renunció voluntariamente debido a la aprensión del trabajo.

Se suponía que la fuente de ignición era una chispa de la FIBC sin conexión a tierra durante el vaciado. Dado que se sabía que la resina de vinilo tenía un MIE muy alto en el aire, se podía suponer que el vapor inflamable era un importante contribuyente al proceso de ignición. Aunque el operador no estaba en tierra, no se le consideró una fuente probable de una chispa debido a su ubicación. Dado que la operación implicó la fabricación de laca para revestimientos de latas, los zapatos antiestáticos probablemente habrían sido ineficaces debido a la posibilidad de una película de laca en el suelo alrededor del tanque.

Los FIBC se habían utilizado en este lugar desde enero de 1988. Entre este incidente y el siguiente (octubre) se produjeron unos 70-80 lotes sin problemas utilizando seis FIBC por lote.

(Incidente A.2: 1988)
Este incidente fue similar al anterior, excepto que el FIBC fue diseñado con un revestimiento de aluminio conductor interno unido al polipropileno en la boquilla. Esto se conectaba a una pestaña de puesta a tierra externa a la que el operador debía conectar un clip de puesta a tierra.

La FIBC fue suspendida sobre el tanque como antes, y después de aplicar el clip de puesta a tierra, la boquilla de descarga fue empujada a través del puerto en el camino del tanque de modo que se extendió 10-12 pulgadas dentro del tanque. El cordón de tracción se cortó para abrir la boquilla y liberar resina de vinilo en el tanque. El FIBC no se abrió en la parte superior para ventilar el contenido y evitar que se introduce vapor en la FIBC. En esta ocasión, el flujo se retrasó y el operador «inflado» el FIBC para liberar el flujo. Dentro de los 10 segundos de flujo se produjo un incendio de flash. No se creía que el FIBC fuera un factor que contribuyeba, ya que no había fuego o explosión en su interior.

El operador estaba de pie cerca de la FIBC, pero no lo tocaba. Recibió quemaduras de segundo y tercer grado en el estómago y la cara y entró en una unidad de quemados. A pesar de que los cabezales de aspersores de 165 oF por encima del tanque no fueron accionados, los palés de bolsas de resina de vinilo tenían sus capas exteriores de papel cantadas a una distancia de 20-30 pies del tanque. Aunque la tapa con bisagras estaba cerrada, de nuevo no había ninguna disposición para ventilar el gas de purga o el aire atrapado en el tanque por el polvo flo w. Por lo tanto, se ha tenido en lugar un desplazamiento significativo de vapor inflamable en el área de operación.

Se informó de que la conexión a tierra se había realizado correctamente, aunque no se podía determinar completamente. El clip de puesta a tierra no estaba disponible para su examen, pero podría haber sido desactivado por acumulación de laca. No se pudo descartar un error de fabricación de FIBC que causara pérdida de continuidad, ya que el FIBC involucrado fue destruido en el incendio.

(Incidente B: 1989)
Una formulación de herbicidas orgánicos que comprende partículas de 6-8 micras fue suministrada en 1000 lb, 100% plástico FIBC por un proveedor. El FIBC fue levantado por un polipasto y puesto sobre una estación de descarga para fluir por gravedad a través de un conducto de acero de 15 pies de largo y 18 pulgadas de diámetro en un contenedor de pesaje con un colector de polvo adjunto.

Generalmente el FIBC necesitaba ser golpeado con una varilla para aflojar el material para que fluyera fuera de la FIBC. En el paso siguiente, el ingrediente activo se cargó a un recipiente de mezcla líquida. No había líquidos inflamables involucrados.

Un empleado comenzó a tirar un FIBC y al alejarse oyó un leve rugido y al girar vio la FIBC vaciarse extremadamente rápido. Mientras se vaciaba por completo, vio una nube de humo de setas alrededor de la FIBC y luego una pared de llamas que viajaba muy rápido hacia él. Un segundo empleado a unos 20 pies de distancia oyó un estruendo y al girar vio una bola de fuego que envuelve el área de la estación de descarga. Fue golpeado al suelo por la ola de presión. Un tercer empleado a unos 40 pies de distancia oyó un fuerte estallido y vio una pared de llamas de 1O-15 pies de altura rodando hacia él. Otros dos empleados en el piso de abajo observaron los eventos.

Los dos primeros empleados resultaron gravemente heridos, uno con quemaduras de segundo grado por encima del 22% de su cuerpo y el otro fue liberado algunas horas más tarde para atención ambulatoria. Otro empleado fue hospitalizado brevemente como medida de precaución para una posible inhalación de humo y polvo. Las pérdidas también se incurrieron debido a los daños por incendio de flash en el equipo y los servicios públicos, además de daños estructurales en las paredes del edificio y conductos de ventilación debido a la sobrepresión.

Un posible escenario fue que la FIBC pudo haber estado mojada debido a la lluvia que entraba en el camión del proveedor. Esto puede haber creado un parche conductor en la FIBC capaz de producir chispas. Para más información sobre los escenarios de incidentes, véase El incidente «C» donde el mismo material estaba involucrado.

(Incidente C: 1989)
El mismo polvo de herbicida que en el caso (B) estaba siendo descargado de un FIBC de plástico 100% a través de una estación de descarga directamente en un contenedor de pesaje. No había líquidos inflamables involucrados. Una deflagración ocurrió después de que la FIBC se vaciara a un caudal inusualmente alto. Otros factores se asemejaban al Incidente B.

Debido a la presencia de paneles de ruptura en el colector de polvo y posiblemente otros factores no hubo daño por sobrepresión como en el Incidente B.

Un escenario inicial implicó algún componente de la bolsa sin conexión a tierra. También había cierta sospecha de que los lotes de herbicidas en este e Incidente «B» eran inusualmente frescos (días en lugar de meses entre síntesis y consumo) y que esto podría explicar el comportamiento de unusua l. Por ejemplo, los caudales altos observados más un MIE inusualmente bajo podrían crear las condiciones adecuadas para la ignición estática. Dado que el herbicida estaba sujeto a descomposición, se planteó la posibilidad de evolución del gas y la ignición híbrida de la mezcla.

(Incidente D: 1990)
Un recipiente de mezcla de tolueno de 3000 galones fue inerte con nitrógeno y se inició el flujo de tolueno medido. Poco después de la medianoche un operador comenzó a verter el primero de varios FIBC de resina de 1500 libras en la vía abierta (antes de la troducción de FIBC habían utilizado bolsas de 50 libras). El FIBC fue colgado de un marco en un davit sobre el camino y fue diseñado con correas especiales de puesta a tierra. La parte inferior tenía un conducto de 14 pulgadas extendido en el manway de 20 pulgadas que se abrió con una corbata de liberación rápida que permitió el vaciado de FIBC en 20-30 segundos.

Una declaración de uno de los empleados lesionados dice que vio chispas estáticas en el extremo inferior de la FIBC mientras se desplomaba durante la descarga y luego se encontró en llamas.

Dos cargadores sufrieron quemaduras de segundo y tercer grado de la cara y el cuerpo. Los daños en el sitio incluyeron la inclinación de las paredes de mampostería y una sección del techo directamente sobre la embarcación fue expulsada y un incendio en el techo ardió durante 45 minutos. Se sufrieron daños menores por el cableado y las tuberías de transferencia, y muchas ventanas en la habitación se rompieron.

La investigación no pudo determinar el estado de la conexión en tierra en la FIBC debido a daños por incendio, aunque los empleados indicaron que la conexión se había realizado correctamente.

La fuente aparente de encendido fue la descarga estática entre la FIBC y la vía de entrada debido a una conexión a tierra incorrecta o a un sistema de puesta a tierra defectuoso.

El uso de FIBC se suspendió a la espera de la evaluación y la investigación de la OSHA. La empresa involucrada desarrolló las siguientes recomendaciones para evitar que se repitan:

  1. Requerir un sistema fijo de monitoreo alarmado continuo para asegurar una atmósfera libre de oxígeno en el recipiente.
  2. Las boquillas de entrada para la carga de disolventes en los recipientes deben orientarse en el cuadrante opuesto desde la vía abierta para evitar la ventilación de los vapores desde el camino
  3. Asegurar la continuidad de la conexión en tierra entre la FIBC y el buque con un sistema de conexión a tierra indicadoro.
  4. Revise los procedimientos de operación por lotes para requerir la finalización de adiciones de disolventes y la reconfirmación de la almohadilla de gas inerte antes de iniciar otras adiciones.
  5. Asegúrese de que los procedimientos enumeran cualquier problema de seguridad involucrado con cada paso de operación.
  6. Proporcione un sistema de ventilación de tamaño adecuado para vapores desplazados de las adiciones de carga de sólidos.
  7. Utilice un sistema cerrado cuando alimente uniformemente sólidos en el recipiente.

(Incidente E: 1991)
Una empresa estaba en el proceso de reelaborar sesenta 960 lb, 100% plástico FIBC llenos de producto que había caído fuera de las especificaciones de viscosidad en el inventario. Para reelaborar el material se transfirió por primera vez de los FIBC a tambores de fibra de 41 galones. Para vaciar un FIBC se izó en una pista y se movió sobre una fila de siete tambores de fibra en el suelo de hormigón de la sala de carga. Mientras un operador trabajaba en el polipasto, un segundo tenía dos mangueras de vacío cerca de la parte superior de cada tambor de fibra para minimizar la fuga de polvo en la habitación. Un tercer operador reguló el flujo de la FIBC. Cuarenta FIBC fueron vaciados con éxito y reempaquetados en tambores de fibra.

En el momento del incidente el 7o tambor de fibra se estaba llenando y el FIBC estaba siendo «inflado» para sacudir el polvo residual. Después de detectar vibraciones y calor, los tres operadores observaron el material en llamas en el tambor de fibra. La llama se propagó en la FIBC a través de la boquilla y los tres operadores recibieron quemaduras de 1er grado en las manos y la cara, además de la singeing del cabello. No había vapores inflamables involucrados.

Debido a varias fuentes potenciales de ignición en la zona no fue posible identificar la fuente de ignición con certeza. Estaba claro que el «puffing» de la FIBC cuando estaba casi vacío creaba una nube de partículas finas de polvo y se observó que la humedad era baja en el momento del incidente. Los operadores y los tambores de fibra no estaban conectados a tierra y puede haber ocurrido una chispa entre el operador que sostiene las mangueras de vacío y la campana superior sin conexión a tierra del tambor de fibra. Las mangueras de vacío no eran conductoras y los operadores informaron de choques previos de estas mangueras. Por último, los controles de polipasto no tenían un diseño intrínsecamente seguro para un entorno de polvo inflamable.

(Incidente F: 1991)
Tres personas resultaron heridas en una explosión de polvo durante la descarga de un aditivo de un FIBC de 2000 libras. Un relato preliminar indicaba que los tres estaban en estado grave y estaban sometidos a un injerto de piel. No había vapores inflamables involucrados.

Se cree, pero no confirmadamente que la FIBC era del tipo antiestático, que contiene algún tipo de elemento de puesta a tierra. Un escenario inicial bajo investigación implicó la ausencia de una base adecuada en el momento del incidente. No se dispone de más información.

RESÚMENES DE LITERATURA

Los siguientes resúmenes de la literatura se dan cronológicamente.

Petino y Grelecki [1986] :

Las pruebas de vaciado se realizaron con prills de polietileno de varios diseños de FIBC, con el objetivo de seleccionar el diseño dando el menor potencial aparente de pico como se deduce de una lectura de campo eléctrico (3M «703» medidor estático). Los revestimientos aluminizados a tierra resultaron ser los mejores, pero no se recomendó el uso de FIBC más allá de una operación de dosificación debido al desgaste del revestimiento. El revestimiento aluminizado fue más eficaz cuando se aplica en la parte inferior y la boquilla.

Britton [Union Carbide Unpublished 1989] :

Una serie de pruebas de vaciado FIBC se realizó en condiciones muy secas (alrededor del 10% de humedad relativa) dentro de un gran cuarto oscuro. Se utilizaron dos grados de resina de vinilo y tres diseños FIBC (100% plástico más dos tipos antiestáticos). La fotografía intensificada de la imagen, además de las mediciones electrostáticas y de tiempo de peso, se llevaron a cabo a medida que se vaciaron los FIBC. Se encontró que con resinas de vinilo granular se generó muy poca carga debido aparentemente a sus excelentes propiedades de flujo, permitiendo «rat-holing» del producto a través de la boquilla. Esto permitió muy poca triboelectificación.

Los campos eléctricos más altos durante el vertido a partir de FIBC 100% plástico (100 kV/m) fueron menores que simplemente izar el FIBC desde el suelo (200 kV/m). La carga máxima tuvo lugar durante caudales bajos, como cuando se agita un FIBC casi vacío. Las reversiones de polaridad ocurrieron debido al cambio de la superficie contactada durante el flujo a medida que la FIBC distendido.

La única descarga observada (tipo de chispa) ocurrió cuando las conexiones a tierra no se realizaron deliberadamente en FIBC antiestáticos. Se alcanzó un potencial de unos 10 kV en los elementos conductores en cuestión de segundos de flujo cuando la puesta a tierra no estaba presente en algunos de los FIBC examinados, se encontró una falta de continuidad desde los elementos conductores hasta el punto de puesta a tierra proporcionado en la FIBC.

Se recomendó que los FIBC 100% plásticos se utilizaran para polvos en el aire, ya que los arreglos de puesta a tierra son innecesarios y podrían fallar, produciendo peligros de chispa. En presencia de gases inflamables, vapores y mezclas híbridas, los FIBC 100% de plástico pueden ser peligrosos debido a las descargas de cepillos. En este caso se prefirió un FIBC completamente conductor siempre que hubiera la garantía de una base adecuada. Idealmente, se recomendó un sistema de adición de polvo cerrado e inerte tanto para mantener la inersión del recipiente receptor como para evitar que el vapor inflamable entrara en el área de trabajo. No se hizo ninguna recomendación con respecto a una tensión de descomposición máxima para el material de pared (véase Glor 1989b), ya que en este momento no había evidencia de que se pudieran producir descargas de cepillos de propagación durante las operaciones prácticas de FIBC.

Glor [1989a] :

Las descargas del cepillo normalmente se pueden evitar manteniendo la resistividad superficial del plástico por debajo de 1011 Ohm. En el rango 109-1011 Ohm las descargas del cepillo pueden evitarse en todas las condiciones de humedad sin necesidad de puesta a tierra. Sin embargo, esto sólo se mantiene para bolsas de plástico hasta el tamaño de los revestimientos de contenedores para tambores estándar de 55 galones. En el caso de los FIBC, la mayor tasa de carga requiere una menor resistividad superficial de < 108 ohmios, y esto es menor que el criterio de 109 ohmios en el que se debe utilizar la puesta a tierra. Para evitar descargas de cepillo de FIBC deben tener una resistencia al suelo inferior a 108 ohmios y estar conectados a tierra.

Figura 1: Criterio de Glor para propagar pinceles (esquema)

Glor's Criterion for Propagating Brushes Schematic

Espesor de la película (micrones)

En el pasado se había recomendado que no se cargara más de 50 kg de polvo a la vez a un recipiente que contiene líquido inflamable. Esto era para evitar descargas de una pila flotante cargada de polvo. El criterio es razonable para las adiciones de bolsas, que normalmente son de 25 kg por bolsa. Sin embargo, es imposible cargar sólo 50 kg o menos de un FIBC, por lo que se recomienda que el recipiente receptor se inerte de nitrógeno. Esto debe tener en cuenta el aire entrenado con el polvo. Dado que la FIBC estará en un área de la zona 1 de la planta (aproximadamente clase 1, div 1), el criterio de resistencia de 108 ohmios indicado anteriormente todavía se aplica a un recipiente receptor inerted.

Glor [1989b] :

Se revisaron varios estudios de Ciba-Geigy publicados anteriormente. La contribución más importante fue la delineación de las condiciones necesarias para la formación de descargas de cepillos de propagación. Se dijo que estas descargas se han observado desde la pared de un FIBC mientras se llenaba de material a granel altamente cargado (posiblemente en referencia al papel de Blythe y Reddish [1979] como se discutió anteriormente).

El criterio de Glor para propagar las descargas de cepillos se ha hecho bien conocido en Europa y se ha aplicado a una variedad de situaciones. La Figura 2 muestra la relación derivada entre el potencial de película y el grosor de capa para propagar la producción de pinceles. También se muestra la tensión de descomposición con respecto al espesor de la película. Es evidente que el potencial de la película no puede estar por encima de su voltaje de descomposición. En todos los casos, los cepillos de propagación no se podían producir en potenciales de película inferiores a 4 kV, por lo que si se seleccionan FIBC 100% plásticos para tener voltajes de descomposición de pared inferiores a 4 kV, son inmunes al fenómeno de la brotación de propagación. Esto es independiente del espesor real de la pared que se muestra en la figura.

Nota práctica: Aplicación del Criterio de 4 kV

Con referencia a la evitación de la propagación de las descargas del cepillo utilizando el criterio de 4 kV de Glor descrito anteriormente, esto puede ser poco práctico para los productos que son sensibles a la humedad y otros efectos degradantes. Una tensión de descomposición de 4 kV requiere que el espesor del revestimiento se limite a aproximadamente 1 mil y esto no será generalmente suficiente para proporcionar una buena barrera de humedad. Dado que la boquilla recibe la carga más alta y se pliega en el envío, parece posible aplicar el criterio de 4 kV sólo a la boquilla en tales casos. Sin embargo, esto no suele ser susceptible al proceso de fabricación de FIBC.

Un problema relacionado es si el criterio de 4 kV debe cumplirse rígidamente o si podría superarse de forma segura en algunos casos. Se ha observado que hay una región de transición sobre la cual las descargas son débiles [Luttgens 1992] y, por lo tanto, no son un riesgo de ignición para muchos polvos en el aire. Es más fácil decirlo que hacerlo para pedir pruebas en esta «zona gris», ya que el autor no es consciente de cualquier observación directa de la propagación de descargas de cepillo durante el vaciado de FIBC, cualquiera que sea su espesor de pared. La energía efectiva de las descargas producidas a partir de muestras de tela en condiciones de laboratorio sería difícil de determinar y, en cualquier caso, la pertinencia sería cuestionable si se emplearan métodos de tarificación poco realistas.

Un tercer problema es que el criterio de 4 kV no se da generalmente con respecto a un método de prueba para la tensión de avería. La prueba no sólo debe emplear un campo uniforme, sino que debe estar impresionado sobre un área prescrita de tela. Además, el valor variará con la posición y se debe tomar una muestra representativa. Dado que la capa exterior FIBC es un tejido, podría considerarse necesario sólo para probar el revestimiento interior. Esto se debe a que una tela que contiene espacios de aire regulares como agujeros no soportará altas densidades de carga superficial y, por lo tanto, las condiciones necesarias para la propagación de cepillos. Sin embargo, si se prueba en serie (como se utiliza en la FIBC) las dos capas darán una tensión de descomposición más alta que el revestimiento solo, debido en parte al espaciado adicional. Si el criterio se utiliza como parte de una especificación FIBC, es esencial especificar las condiciones exactas de prueba.

La prueba recomendada por Ciba-Geigy [comunicación privada de R. Bruderer] es una variante de DIN 53481 excepto que en esta aplicación se utiliza alimentación DE CC en lugar de CA. Ciba-Geigy utiliza un generador de alto voltaje FUG Modelo HCN 35-35000, aunque se puede utilizar cualquier generador de CC adecuado. Sin embargo, la geometría de prueba es crítica.

La muestra se coloca sobre un electrodo de base circular (tierra) de 75 mm de diámetro. El perímetro de la base superior tiene un radio de curvatura de 3 mm, en contacto con la muestra. El electrodo de alta tensión consta de un electrodo de 25 mm de diámetro, con un peso total de 674 gm en la muestra y el perímetro inferior con un radio de curvatura de 3 mm (estos bordes redondeados impiden el contacto afilado del borde con la muestra y promueven campos eléctricos uniformes). El alto voltaje se ejerce a través de la muestra de prueba durante un período de 10-20 segundos para determinar si se produce una avería (se puede utilizar un dispositivo de indicación de corriente adecuado).

Se requiere una muestra de 20 cm x 20 cm de no más de 3 mm de espesor para comprobar la tensión de descomposición. Basados en la experiencia de Ciba-Geigy, los FIBC construidos con tiras de polipropileno-tejido con un recubrimiento interior delgado cumplirán con los requisitos de tipo B (ver clasificación bajo Bruderer 1992) siempre que el FIBC no esté equipado con una bolsa interior aislada adicional o forros gruesos.

Wilson [1989] :

El comportamiento de descarga de chispas se investigó para 1 m3 FIBC construidos de 100% polipropileno o polipropileno que contiene roscas conductoras. Dado que estos últimos FIBC no son uniformemente conductores, el mecanismo de reducción de carga por roscas se consideró una combinación de conducción, inducción y secreción corona. Es decir, una carga situada cerca de un hilo puede ir a tierra a través de la conducción a través de la tela a la rosca, mientras que una carga situada más lejos se ve obstaculizada por la alta resistencia de la tela, pero su efecto todavía puede ser neutralizado induciendo un signo opuesto de carga en el hilo (inducción). Si el efecto inductivo es lo suficientemente grande, el hilo perderá carga por descarga corona incluso si el hilo no está conectado a tierra. Se encontró que aunque el efecto corona puede limitar el voltaje en FIBC sin conexión a tierra de este tipo, 2-3 kV es necesario para inducir la descarga de corona y el potencial FIBC siempre se mantiene por encima de este rango sea cual sea el diseño de tejido de rosca.

Se probaron dos diseños con hilos conductores. En un caso, las roscas circunscribían la FIBC espaciadas a intervalos de 20 mm y no estaban interconectadas. Por lo tanto, la FIBC no fue diseñada para ser puesta a tierra. En el segundo caso, los hilos estaban interconectados en las costuras fiBC y se requería la puesta a tierra. Las mediciones mostraron que la capacitancia de los hilos individuales era de 32 pF y la de los hilos interconectados era de 259 pF. Este último valor es mayor que la capacitancia típica de una persona (100-200 pF).

Las pruebas de ignición mostraron que los FIBC 100% de polipropileno podían dar descargas de cepillos capaces de encender vapores de disolvente comunes en el aire (las muestras de tela circular de 20 cm de diámetro se cargaron negativamente y las descargas de cepillos extraídas de ellos utilizando electrodos conectados a tierra de varios diámetros).

Las chispas de hilos aislados individuales podían encender hidrógeno en aire por encima de 2 kV, pero el metano en el aire no se encendió a hasta 5,5 kV. Se llegó a la conclusión de que los vapores de disolvente comunes (con MIEs similares al metano) no se encenderían mediante descargas de cepillo o chispas de FIBC que contengan hilos aislados. Esto se debe a que durante los ensayos de vaciado de polvo, se podría generar un máximo de sólo 3,5 kV en tales FIBC debido a las pérdidas de descarga corona. 3,5 kV es demasiado bajo para las descargas de cepillos y menos de los 5,5 kV necesarios para chispas capaces de encender metano-aire. Esto implica que no habría peligro de usar este tipo de FIBC sin conexión a tierra en la mayoría de las atmósferas inflamables de gas/vapor.

Las chispas de matrices de roscas interconectadas podrían encender metano en aire por encima de 5 kV y se podrían generar ensayos de vaciado de polvo de hasta 6 kV en el sistema de roscas sin conexión a tierra. Por lo tanto, este tipo de FIBC no podría utilizarse de forma segura sin conexión a tierra en atmósferas típicas de vapor inflamable.

Rogers [1991] :

El documento revisó primero los diferentes tipos de descarga posibles de los FIBC y sugirió que 10 mJ es la energía máxima efectiva de una descarga de cepillo de carga (sin referencia al método de prueba MIE). Esta área del documento estaba de amplio acuerdo con otras opiniones contemporáneas. A continuación se discutieron los beneficios y peligros de los FIBC antiestáticos. Artículos:

Los primeros diseños de FIBC antiestáticos involucraron sistemas de roscas metálicas tejidas en la tela. Estos introdujeron peligros adicionales al romper y formar ocasionalmente brechas de chispa. Las roscas de polipropileno recubiertas con un antiestático mostraron degradación con el tiempo y el recubrimiento podría lixiviar en el producto causando contaminación. Otro diseño con un revestimiento de lámina metálica delgada se demostró en las pruebas para ser propenso a la rotura del revestimiento durante el plegado, lo que conduce a grandes áreas conductoras aisladas y genera descarga de chispas peligrosas. Se declaró que el tipo más eficaz de FIBC era un tipo de polipropileno que contiene roscas conductoras. Sin embargo, hay un gran número de variaciones en este diseño básico.

Se discutieron los varios modos de neutralización de carga por roscas conductoras. La discusión fue muy similar a la realizada por [1989] Wilson.

ICI llevó a cabo pruebas en un diseño particular de FIBC utilizando roscas conductoras y demostró que la carga proporcionada no era grande, un gas inflamable con MIE de 0,2 mJ no podía encenderse incluso si el FIBC no estaba en tierra. Se consideró que las densidades de carga «grandes» se producen durante el fresado de material polimérico o en el transporte neumático. El tejido de la rosca conductora fue crucial para obtener este resultado, y los hilos tenían que sobresalir por encima de la superficie de la tela. Este hallazgo fue comparado con trabajos anteriores de Wilson y otros. Se destacó la importancia de permitir la falla de puesta a tierra, lo que sugiere que se proporcionara a través del equipo de llenado o vaciado en lugar de mediante la fijación manual. El trabajo de ICI fue reportado más tarde en el Journal of Electrostatics [Nelson et al. 1993].

En resumen, ciertos diseños de FIBC que contienen roscas conductoras pueden utilizarse de forma segura sin conexión a tierra, pero solo si se adopta un número específico, espaciado, resistencia, capacitancia y diseño de tejido. El último informe disponible [Nelson et al. 1993], implica que todavía se requieren más pruebas a gran escala para verificarlo.

Ebadat y Cartwright [1991] :

Los experimentos se llevaron a cabo con FIBC 100% polipropileno y dos tipos de FIBC que contienen hilos conductores. El alcance del trabajo de prueba y los resultados prácticamente duplicaron [1989] Wilson, aunque este último no es referenciado ni discutido.

Dahn et al [1991] :

Los experimentos realizados en un FIBC 100% plástico de dimensiones de 2,6 m de altura por 1,6 m cuadrados mostraron que durante la carga con 2200 libras de polvo de alta resistividad hubo una caída repentina en la fuerza de campo por encima del montón de polvo cuando el FIBC estaba aproximadamente medio lleno. Esto fue tomado como evidencia para una descarga de cepillo de carga, ya que el campo se estaba midiendo por encima del centro del montón. También se citó algunas pruebas teóricas de que el radio FIBC era lo suficientemente grande como para permitir que se produjera este fenómeno. En experimentos de tribocarga separados de «paracaídas inclinado», se demostró que el polvo tenía una relación de carga-masa inusualmente alta (2 oC/kg) en comparación con otros polvos probados (típicamente 0,2-0,6 oC/kg).

Las conclusiones de esta referencia subrayan el resultado experimental con respecto a las descargas de cepillos de carga. La conclusión podría haberse hecho que parece posible que aparezcan descargas de cepillos de carga durante la carga de grandes FIBC a altas tasas de carga. Esto sugeriría que el encendido podría ser posible durante la carga de polvos fácilmente inflamables o para polvos gruesos que contienen una fracción de multa fácilmente inflamable.

Se sugirió que ni siquiera los FIBC conectados a tierra no se utilizaran en presencia de disolventes o vapores inflamables.

Figura 3: Clasificación Glor-Bruderer

Glor-Bruderer Classification

Bruderer [1992] :

Este documento era similar al anterior de Glor [1989b] con algún material adicional. Más tarde se publicó una versión [Bruderer 1993] revisada.

  1. Las descargas de cepillos abultados son poco probables si el volumen de polvo se limita a un nominal 1 m3 (35 pies3).
  2. Las descargas del cepillo de propagación no se desarrollarán si la tensión de descomposición de la pared de la bolsa no supera los 4kV. Esto se ha confirmado en una serie de pruebas.
  3. Todos los polvos con MIE inferior a 10 J (10000 mJ) se consideran explosivos.
  4. Se esperan atmósferas de vapor inflamables si un líquido está presente con un punto de inflamación por debajo de 55oC.
  5. Los polvos en FIBC deben tener un contenido de disolvente inferior al 1wt%.

Con referencia a la Figura 3, los FIBC tipo «A» (sin elementos de puesta a tierra y voltaje de descomposición de pared ilimitado), solo son aplicables para polvos no explosivos (como pellets u óxidos metálicos) en entornos no inflamables. Los FIBC tipo «B» con la tensión de descomposición máxima de 4 kV son adecuados en entornos «solo en polvo».

El tipo universal «C» FIBC contiene una resistencia máxima general al suelo de 100 MO desde cualquier punto a tierra, incluyendo las eslingas. Requiere al menos una pestaña de puesta a tierra claramente marcada. La concentración de disolvente del polvo debe limitarse a 1 wt% o menos.

Lutúgenos [1992] :

En este artículo se discutieron las descargas de cepillos de propagación como un riesgo importante de ignición en polvo de los FIBC. Los FIBC conductores eléctricos deben tener una resistencia a la tierra inferior a 108 ohmios desde cada punto. La medida utiliza un electrodo circular de 5 cm de diámetro. En el caso de FIBC 100% plástico, la ionización por encima del polvo cargado puede transferir la carga a las paredes internas y varios mecanismos (incluyendo ionización) pueden transferir una contracarga eléctrica al exterior de la tela, creando una doble capa eléctrica (capacitor) a través de la pared. De esta manera una gran parte de la carga transferida a la FIBC reside en la doble capa de pared.

Se dieron descripciones de agujeros y patrones de polvo encontrados en FIBC usados que eran indicativos de propagación de descargas de cepillos. El material fundido en el lado interno de los agujeros era una indicación adicional de avería eléctrica. Este tipo de descarga como se considera la única fuente de ignición realista para polvos y los agujeros se consideró además como una fuente de contaminación para polvos estériles. Las descargas de chispas de las personas no se consideraron lo suficientemente enérgicas como para encender polvos.

(el autor no comparte esta última opinión con el Dr. Luttgens)

Si la pared tiene una tensión de descomposición de 4 kV o menos, no se producirán descargas de cepillo de propagación. 4 kV es capaz de perforar una película de 30 micras de polietileno, por lo tanto este espesor de polietileno es seguro para forrar el tejido exterior poroso de polipropileno FIBCs. Si la tensión de avería supera ligeramente los 4 kV (por ejemplo, un control de calidad deficiente en el espesor del revestimiento) no surgirá peligro de ignición de polvo ya que las descargas son débiles cerca de su voltaje de activación mínimo.

Cuando los FIBC se utilizan en atmósferas inflamables de gas/vapor, se pueden utilizar dos enfoques para evitar descargas de cepillos:

1) Tratamientos antiestáticos a ambos lados de la tela

2) Tejer hilos conductores en la urdimbre y llenado

Si se reutilizan FIBC de cualquier tipo, estos sistemas pueden verse comprometidos. Los tratamientos antiestáticos pueden desgastarse, disolverse o contaminar el producto. Las roscas conductoras pueden romperse y crear un mayor peligro de descarga de chispas. Es responsabilidad del usuario asegurarse de que los FIBC son electrostáticamente seguros y están conectados a tierra de forma fiable.

Se proporciona un protocolo de selección para FIBC en términos de producto y medio ambiente que es muy similar a los Criterios Glor-Bruderer mencionados anteriormente. La única advertencia adicional es en el caso de los revestimientos flexibles en forma, que siempre serán demasiado gruesos para cumplir con el criterio de 4 kV y por lo tanto deben ser conductores.

Wurr [1992] :

Este documento abogó por un diseño PARTICULAR de FIBC (ECOTAINER LF) por la empresa de Wurr (EUREA). Se abrió revisando las deficiencias de los tratamientos antiestáticos tópicos, lo que restringió el uso de FIBC a un viaje de ida y vuelta. Se consideró el problema tradicional de la rotura de roscas conductoras, y se dio una solución parcial para aumentar la resistencia a la tracción mediante el hilado de fibras de acero en hilos de poliéster o poliamida. Estos hilos fueron tejidas en la urdimbre o trama. Sin embargo, esto introdujo un problema de reciclaje ya que la FIBC contenía metal.

Se abogó por un hilo de polipropileno conductor (PP) altamente elástico para evitar estos problemas. La elasticidad ( > 40%) de las roscas cargadas de negro de carbono superó a la de los tejidos típicos fiBC de polipropileno (18-22%). Los hilos fueron tejidas en urdimbre y trama con una celosía por debajo de 20 cm2, que cumplieron con las disposiciones «conductivas» de DIN 53482 (resistencia probada con electrodo de 5 cm de diámetro para que este electrodo siempre toque una rosca conductora). Las roscas adicionales aseguraron un sistema completamente conductor, incluyendo la boquilla y las eslingas. El diseño incluía certificados de prueba para cada FIBC y conexiones de tierra bien marcadas. La < resistencia a tierra de 108 ohmios se logró desde todos los puntos de la FIBC. Las pruebas mostraron 104 Ohm típicos.

Para los productos de calidad alimentaria (FDA), donde el contacto con el negro de carbono está prohibido, las pruebas mostraron que un revestimiento de polietileno blanco de 20 micras fue capaz de disipar la estática en este tipo de FIBC. EUREA llevó a cabo

pruebas para demostrar que varios viajes (70 ciclos con capacidad de sobrecarga) no causaron degradación de las propiedades conductoras de las roscas PP cargadas de carbono.

Códigos de práctica publicados

Las recomendaciones sobre el uso de FIBC han sido publicadas por la British Standards Institution en BS 5958 (1991). La Norma establece mimes en polvo por debajo de las cuales se debe emplear la puesta a tierra del personal, y por debajo de la cual no se deben utilizar FIBC 100% plásticos para la manipulación de polvo en el aire. Estos límites MIE son respectivamente 100 mJ y 25 mJ utilizando el método de prueba descrito en BS 5958. La antigua restricción es muy conservadora, ya que es poco probable que el personal alguna vez sea una fuente de ignición energética. En este último caso, la Norma dice que las descargas que se producen durante el uso de FIBC 100% de plástico pueden encender polvos con MIE inferior a 25 mJ. El autor asume que esto es en referencia a la posibilidad de abultar cepillos durante el llenado de FIBC, ya que no se ha demostrado la ignición por polvo por descarga de cepillo (como desde las superficies de la bolsa). Debido a la diversidad de diseños fiBC y el desarrollo de nuevos conceptos como el voltaje de roscas con hilo limitado corona, el amplio intento de describir las limitaciones de FIBC en BS 5958 es de poco uso práctico.

Programa de Pruebas Multi-Empresa

Gibson [1992] invitó a las empresas estadounidenses a participar en un Programa Europeo de Pruebas sobre el diseño y uso de FIBC (Gibson es consultor de la Junta de Comercio e Industria del Reino Unido y del Consejo Británico de Manejo de Materiales). Se emitió una propuesta a la CEE para la financiación de un programa de pruebas FIBC. Esto conteyó con las Asociaciones De Fabricantes FIBC del Reino Unido y Europa.

La propuesta reconoció que el 70-80% de los polvos utilizados en la industria son combustibles y que la FIBC es capaz de generar una nube relativamente grande. La ignición de esto podría causar explosiones secundarias más destructivas. Rara vez es posible aplicar técnicas normales de prevención de explosiones a las operaciones de vaciado de FIBC, y en su lugar, las fuentes de ignición deben eliminarse.

Los objetivos del programa de pruebas eran determinar los peligros estáticos asociados con la construcción y el uso de FIBC, y evitar restricciones innecesarias en el uso. Los FIBC ofrecen ventajas sobre tambores y sacos con respecto a la toxicidad y la protección del medio ambiente. Se dijo que el programa de pruebas era más valioso que el de los fabricantes individuales porque estos últimos se limitan a productos específicos y no conducirían a directrices. El programa de investigación conduciría a orientación sobre el diseño seguro de FIBC, cuantificaría los niveles de riesgo en el funcionamiento real y conduciría a directrices y normas internacionales. Se propusieron cuatro áreas temáticas para el estudio:

  • métodos de construcción para FIBC
  • inendividad de las descargas de los FIBC
  • niveles estáticos generados en las operaciones industriales
  • preparación de directrices para la construcción y el uso seguros de FIBC

Conclusiones

Consideraciones generales de diseño de FIBC

(1) Un problema con varios diseños de FIBC antiestático es una posible falla del sistema de puesta a tierra, que puede dar lugar a chispas en la región de la boquilla. Esto es extremadamente peligroso cuando se carga a una atmósfera inflamable, ya que las chispas pueden producirse en la zona inflamable en el puerto de llenado. Las fallas pueden deberse a defectos de fabricación, error del operador o desactivación del clip de puesta a tierra por acumulaciones no conductoras como laca o encías. Este problema puede mitigarse extendiendo la región antiestática a las eslingas, de modo que con la instalación adecuada los FIBC se pondrán automáticamente a tierra a través del sistema de elevación. Es necesario asegurarse de que los neumáticos de caucho en los montacargas y discontinuidades de tierra similares se evalúen minuciosamente con antelación, y podría considerarse un sistema de indicadores de tierra positivo. Un criterio de puesta a tierra recomendado por Ciba-Geigy es una resistencia máxima de 100 megohm a tierra desde cualquier punto de la FIBC (utilizando electrodo de prueba prescrito).

  • Los FIBC antiestáticos que contienen una película metalizada (como un revestimiento de polipropileno aluminizado al vacío) tienen ventajas especiales para reducir la transmisión de humedad y vapor. Sin embargo, la pérdida de puesta a tierra es particularmente grave debido a la capacitancia relativamente alta del sistema y la disipación de carga mínima a través de la descarga corona como ocurre con las roscas conductoras finas. Además, la aplicación parcial de la película (solo spout, o spout plus floor solamente) no hace nada por las propiedades estáticas de los muros FIBC restantes.
  • Los FIBC antiestáticos que contienen sistemas de roscas conductoras están demostrando ser más populares en Europa. Con ciertos diseños de roscas aisladas, la carga en la tela está limitada por la descarga corona aunque el sistema de rosca no esté conectado a tierra. Esto se ha encontrado para reducir en gran medida los potenciales, aunque la descarga no se puede sostener por debajo de 2-3 kV y el potencial se convierte en autolimitante en algo por encima de este valor. Hay algunas pruebas de que los vapores de disolvente comunes en el aire no serán encendidos por ciertos diseños de hilos aislados, aunque el hidrógeno y otros gases sensibles pueden encenderse. Con diseños de roscas interconectadas, los FIBC requieren conexión a tierra en atmósferas inflamables de gas/vapor.
  • Las instrucciones de puesta a tierra grandes y obvias deben imprimirse en la pared de FIBC para que los operadores no conecten clips de puesta a tierra a anillos metálicos u otros accesorios en sistemas de cabestrillo, etc., como se ha informado de que se ha hecho [comunicación privada de R. Mancini].

(2) Los FIBC totalmente conductores son superiores a la mayoría de los tipos antiestáticos, ya que no deberían ser posibles discontinuidades en la disposición de puesta a tierra interna. El plástico conductor se puede aplicar fácilmente a las eslingas para dar un sistema completamente conductor. Siguen existiendo problemas de puesta en tierra operacionales, pero son algo menos probables debido a la continuidad eléctrica de las eslingas y el sistema de polipastos. En caso de que se requiera la puesta a tierra manual, se debe proporcionar un terminal muy robusto y bien marcado. Para el uso de los críticos en atmósferas inflamables, podría considerarse un sistema de indicadores de tierra positivo.

  • Dos problemas con FIBC totalmente conductores son la compatibilidad (y posiblemente la aprobación de la FDA) del aditivo conductor y el costo. El primero podría ser abordado por un forro interior compatible y delgado siempre que las pruebas muestren que esto es seguro. Mientras que este último puede reducirse por uso múltiple, esto podría afectar negativamente la calidad del producto.

(3) En muchas aplicaciones, los FIBC más pequeños (300-500 kg) deberían ser más seguros que los FIBC más grandes (hasta unos 1000 kg). Estos últimos introducen la posibilidad de abultar las descargas del cepillo durante la carga, tanto si el FIBC está conectado a tierra como si no. Otros problemas como las nubes de polvo, el arrastre del aire y las explosiones de FIBC pueden ser magnificados por la mayor capacidad.

(4) Todos los tipos de FIBC tienen la capacidad de restringir cantidades significativas de aire con el polvo durante el vaciado. Esto puede producir volúmenes localmente inflamables en contenedores inerte y también desplazar el vapor inflamable del contenedor, especialmente si el tubo de ventilación del tanque está subsized. Idealmente, cuando hay atmósferas inflamables presentes, se debe considerar el uso de una tolva intermedia y una válvula giratoria como la descrita por [1988] ESCIS. Este último sistema puede estar equipado con un suministro de gas inerte separado.

Operador Grounding

  1. Los operadores sin conexión a tierra que utilizan FIBC 100% plástico corren un riesgo particular de cargarse por inducción desde la gran área adyacente de plástico cargado. Tenga en cuenta que los campos eléctricos superiores a 1000 kV/m se han notificado en las proximidades de grandes FIBC de este [Dahn 1991] tipo. Esto puede crear un riesgo de ignición en polvo debido a chispas del operador a tierra (tenga en cuenta que los FIBC 100% plásticos no deben utilizarse en entornos inflamables de gas/vapor). No existe un acuerdo general en cuanto al MIE de polvos en riesgo. British Standard 5948 recomienda la puesta a tierra del personal para polvos con MJE inferior a 100 mJ. Shell recomienda que esto se haga si el MIE de un polvo es desconocido o es inferior a 50 [Walmsley 1992] mJ. El autor cree que el criterio de 50 mJ es más razonable debido a los supuestos muy conservadores adoptados por el Comité Británico de Normas.
  2. Los operadores deben estar conectados a tierra en entornos inflamables de gas/vapor, tanto si se utilizan FIBC como si no. La zona para la que se exige la puesta a tierra se puede especificar de la misma manera que la clasificación eléctrica, y otras áreas definidas para el tráfico.
  3. El mejor tipo de sistema de puesta a tierra de personal depende del tipo de operación, ya que si la mala limpieza o laca resulta en pisos contaminados, el calzado conductor o antiestático no funcionará. Para ambientes limpios, dispositivos como el Legge «Heelstat» han demostrado ser exitosos ya que a diferencia de los zapatos antiestáticos no tienen que ser usados exclusivamente por una persona. El operador «antiestático» conectado a tierra debe tener una resistencia total al suelo en el rango 105-108 Ohm (incluyendo el suelo). Las resistencias más bajas en el rango «conductor» ( < 105 Ohm) sólo son necesarias para los gases sensibles y podrían introducir un riesgo de choque de personal de los equipos alimentados en caso de que se produzca un fallo. La mayoría de los dispositivos para conectar a tierra la muñeca o la pierna tienen una resistencia incorporada de 1 megohm para evitar este tipo de choques.

Aspirar

  1. La aspiradora se utiliza a menudo para vaciar los FIBC. Se recomienda utilizar mangueras de vacío conductoras para evitar tanto la ignición de polvos inflamables como los choques molestos del personal. Estas mangueras están hechas de plástico conductor y no son propensas a dar peligros de choque o descargas incendiarias de la tela, que pueden ocurrir con mangueras no conductoras. Aunque no hay peligro de ignición con pellets en el aire, las mangueras conductoras podrían especificarse para evitar choques molestos.

Polvos en atmósferas de gas/vapor inflamables (incluidos los polvos húmedos con disolvente)

  1. Puede ser inseguro utilizar FIBC de cualquier tipo en presencia de gases y vapores inflamables a menos que la atmósfera inflamable esté controlada adecuadamente. Los tipos de plástico 100% dan peligros de cepillo que no se pueden evitar, además de la posibilidad de abultar cepillos e incluso la propagación de cepillos. Su efecto inductivo sobre conductores y personas sin conexión a tierra (peligros de chispas) es mayor que otros tipos de FIBC. También pueden dar peligros de chispa si tienen manchas húmedas en la tela. Los FIBC antiestáticos y conductores se pueden poner a tierra para evitar descargas estáticas. Sin embargo, cualquier defecto de fabricación o error operativo al establecer la puesta a tierra podría ser desastroso. La ignición, el fuego y las lesiones del operador tienen probabilidades inaceptablemente altas de una sola falla, especialmente cuando la FIBC se descarga en un tanque líquido inflamable.
  2. En principio, los peligros podrían mitigarse sustancialmente mediante el uso de FIBC conductores que se basan a través de eslingas conductoras. Alternativamente o adicionalmente, los indicadores de tierra pueden utilizarse en un terreno independiente aplicado manualmente. Sería esencial una formación exhaustiva del personal y las pruebas del sistema de puesta a tierra. Esto introduce el problema de asesorar a los clientes sobre el uso seguro de FIBC.
  3. Los experimentos de Wilson [1989] sugirieron que un cierto diseño antiestático de FIBC que incorporaba roscas conductoras aisladas separadas por 20 mm suprimiría con éxito las descargas del cepillo sin poder almacenar suficiente energía de chispa en las roscas para encender vapores de disolvente comunes en el aire, a pesar de que el FIBC no está conectado a tierra. Sin embargo, esta conclusión se basó en pruebas de vaciado que arrojaron una tasa de carga particular que podría ser parcialmente neutralizada por descarga corona de los hilos. A una velocidad de carga más alta, se podría haber generado un voltaje más alto, y la generalidad del resultado es incierta.
  4. Los experimentos de ICI [Rogers 1991, Nelson et al. 1993] apoyan los de Wilson. Hay evidencia de que ciertos FIBC antiestáticos que contienen roscas aisladas pueden ser intrínsecamente más seguros siempre que se adopten características de diseño precisas para el número de rosca, el espaciado, la resistencia, la capacitancia y el tejido, y que no se trate de mezclas de gas anormalmente sensibles. El reciente desarrollo de roscas de polipropileno conductoras (cargadas en negro carbón) ha mejorado la fiabilidad de los FIBC antiestáticos desde el punto de vista de la rotura de roscas. EUREA afirma un diseño confiable que puede cumplir con los requisitos de la FDA debido a un revestimiento de PE virgen delgado.

Polvos solo en aire

  1. Debido a la posibilidad de error de puesta a tierra, es mejor seleccionar un FIBC 100% plástico para el manejo de polvos secos solo. Esto elimina los peligros de chispas de la propia FIBC. Las descargas de cepillos de la tela no pueden encender polvos y no son un problema. Sigue habiendo problemas debido a los cepillos de carga del producto durante la carga, la propagación de cepillos durante la descarga y las diversas fuentes de chispas.
  2. Puede haber un cierto tamaño de FIBC por encima del cual la ignición de polvo puede ser posible durante la carga a través del fenómeno de descarga del cepillo de carga, sin gas/vapor inflamable presente. Esta posibilidad no se ha reconocido previamente con respecto al tamaño FIBC, que normalmente no se considera una variable. Hasta que se sepa más, se supone que esta posibilidad no existe para los FLBC por debajo de aproximadamente 1,5 m3 de volumen (hasta unos 500 kg) y podría aparecer a medida que la capacidad de FIBC aumenta a unos 1000 kg. Sólo es relevante para la ignición de partículas finas con MIE nominalmente inferior a la de polvos lycopodium (clavatum) o más gruesos que contengan una fracción significativa de las multas con un MIE nominalmente inferior a la del licopodio. Como se describe en el texto, este enfoque evita algunos de los problemas asociados con la variedad de métodos de prueba MIE actualmente en uso.
    • Dado que este fenómeno sólo se produce debido al volumen de grandes pilas de polvo cargado, la ignición durante el llenado de FIBC grande > (1,5 m3) con polvos sensibles podría llevarse a cabo después de inflar el FIBC con nitrógeno en lugar de aire. Posteriormente se podría hacer el vaciado de polvos sensibles a un sistema inerte. Tenga en cuenta que no hay historiales de casos conocidos de igniciones a través de este mecanismo.
  3. Siempre que se eviten las descargas de cepillos de carga mediante el uso de FlBC más pequeños, los peligros pueden existir debido a la propagación de cepillos y chispas, que pueden encender polvos en el aire. El primero puede evitarse especificando una tensión de descomposición máxima de 4 kV para la pared FIBC. Las chispas pueden ser evitadas por el operador y el equipo de puesta a tierra, y el almacenamiento de flBC en seco para que los parches húmedos no puedan actuar como fuentes de chispa.
    • Se requiere un método de prueba específico para aplicar el criterio de 4 kV. El criterio como se indica normalmente en la literatura no aclara cómo llevar a cabo la prueba. Además, mientras que algunos autores aplican el criterio sólo al revestimiento FIBC (suponiendo que el tejido exterior sea poroso), generalmente se da referencia a la pared FIBC (tejido exterior más revestimiento).
    • El criterio de 4 kV no se puede aplicar rigurosamente a polvos que requieren barreras de humedad superiores, ya que el espesor del revestimiento se limita generalmente a aproximadamente 1 mil. Debido a la aparición de descargas débiles para voltajes de descomposición algo mayores podría ser posible utilizar revestimientos más gruesos, pero esta es actualmente un área «gris» ya que la energía efectiva de tales descargas es difícil de evaluar experimentalmente.
    • En el tema de la propagación de descargas de cepillos de FIBC, es significativo que tales descargas no se han notificado después de cualquiera de la gran cantidad de pruebas experimentales de vaciado de polvo que se han realizado. Esto sugiere que la descarga rara vez ocurre. Otro punto es que las pruebas existentes para tales vertidos (como se discutió) radican en la observación de agujeros en los picos de los FIBC usados. Debe establecerse si estos fueron realmente debido a la propagación de cepillos y no pequeñas manchas delgadas en las boquillas permiten la descomposición a un voltaje más bajo, tal vez 2-4 kV. Si el fenómeno no ocurre de hecho, una área importante de preocupación con 100% plástico FIBC puede ser descartado.

Polvos no inflamables

  1. Estos comprenden material combustible granular grueso y pelletizado ls, además de cualquier polvo identificado como no combustible. Para la transferencia de aire normalmente deben ser manejados en 100% PLÁSTICO FIBC.
  2. Estos polvos pueden dar un peligro estático en atmósferas inflamables de gas/vapor de la misma manera que los polvos inflamables. La diferencia esencial es que el gas/vapor debe estar por encima de su LFL, en lugar de una fracción de ella También, la carga del personal y los peligros de choque son similares.
  3. Un posible riesgo de manipulación gruesa de gránulos y pellets en el aire es el choque del personal desde los lados de un FIBC 100% plástico, particularmente durante o poco después del llenado. Si esto ocurre, podría ser remediado usando el criterio de 4 kV para la tensión de descomposición de la pared. Otras medidas como el electrodo de descarga interno descrito por Blythe y Reddish [1979] normalmente sería poco práctico debido a la falta de una abertura disponible una vez que se sujeta la boquilla de llenado.

Impacto de la calidad del producto de la estática

  1. Si se supera la tensión de descomposición de un revestimiento, una descarga estática puede producir un agujero. La aparición de agujeros en los revestimientos FIBC podría tener un impacto significativo en la calidad del producto, particularmente para los productos que son higroscópicos o sensibles a la humedad. También se pueden formar agujeros durante el llenado de los totes de fibra forrada de plástico.
  2. Cuando se sospeche este fenómeno, podría llevarse a cabo un examen de los revestimientos de contenedores usados. Si se encuentran agujeros, se pueden hacer pruebas para abordar su efecto en la tasa de permeación de humedad u otra medida. Los posibles remedios pueden incluir modificaciones en el sistema de llenado para reducir la triboelectrización, el aumento del espesor del revestimiento o el uso de un sistema de neutralización adecuado cerca del punto de carga.

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