Tesis:
Influencia de la geometría del conducto en el funcionamiento de válvulas de clapeta para el aislamiento de explosiones de polvo
- Autor: GARRIDO CECA, Ignacio
- Título: Influencia de la geometría del conducto en el funcionamiento de válvulas de clapeta para el aislamiento de explosiones de polvo
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: INGENIERIA MECANICA,QUIMICA Y DISEÑO INDUSTRIAL
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/73468/
- Director/a 1º: RAMÍREZ GÓMEZ, Álvaro
- Resumen: Existen diferentes tipos de sistemas de protección contra explosiones en el mercado, basados en el venteo, la supresión o el aislamiento de la explosión, entre otros. Entre los sistemas de aislamiento, la válvula de clapeta es probablemente el más utilizado para aislar el efecto de la explosión, por ser una solución práctica y económica. Sin embargo, todavía existe cierto desconocimiento acerca de la forma en la que se comportan este tipo de válvulas atendiendo a la geometría del conducto, siendo éste el objetivo principal que trata de abordar el presente trabajo de investigación.
Con el objeto de aportar información al respecto se han llevado a cabo explosiones de polvo a escala real, utilizando para ello un depósito de 1 m3, conductos de 500 mm de diámetro (rectos y acodados) y una válvula de clapeta. Se han utilizado tres tipos diferentes de polvo combustible: un polvo metálico (aluminio) y dos polvos orgánicos (almidón de maíz y harina de trigo). Para determinar la influencia de la geometría del conducto en la funcionalidad de estos sistemas de protección, se han analizado las presiones generadas durante la explosión, así como las velocidades que alcanzaban las llamas al propagarse la explosión por el conducto.
Del análisis de los resultados se ha podido observar que las características explosivas del polvo pueden llegar a ser determinantes. Los polvos que poseen una mayor reactividad, en este caso el aluminio y el almidón de maíz, producen presiones durante la explosión y velocidades de llama más altas cuando los ensayos se realizan introduciendo tramos curvos en el conducto. El conocimiento adquirido en el presente trabajo de investigación es relevante para entender el funcionamiento de este tipo de sistemas de protección y por lo tanto también para los organismos notificados, comités de normalización, y grupos de trabajo internacionales, que se encargan de garantizar la seguridad de este tipo de equipos antes de su puesta en el mercado, como por ejemplo el Laboratorio Oficial José María de Madariaga (LOM), organismo notificado nº 163, el CTN 163: Atmósferas potencialmente explosivas. Prevención y Protección contra explosiones, en España, o grupo de trabajo CEN TC 305 WG03: Devices and systems for explosion prevention and protection, responsable del desarrollo de normas de sistemas de protección contra explosiones, en Europa.
ABSTRACT
There are different types of explosion protection systems on the market, based on venting, suppression or explosion isolation, among others. Among the isolation systems, the flap valve is probably the most widely used to isolate the effect of the explosion, as it is a practical and economical solution. However, there is still some ignorance about the way in which this type of valves behave according to the geometry of the duct, this being the main objective that this research work aims to address.
In order to provide information in this regard, dust explosion tests have been carried out on a large scale, using a 1 m3 vessel, 500 mm diameter ducts (straight and bent) and a flap valve. Three different types of combustible dust have been used: a metallic dust (aluminium) and two organic dusts (corn starch and wheat flour). To determine the influence of the geometry of the duct on the functionality of these protection systems, the pressures generated during the explosion have been analysed, as well as the speeds reached by the flames when the explosion propagated through the duct.
From the analysis of the results it has been possible to observe that the explosive characteristics of the dust can become critical. Dust with a greater reactivity, in this case aluminium and corn starch, produce higher pressures during the explosion and higher flame speeds when the tests are carried out by introducing curved sections along the duct. The knowledge acquired in this research work is relevant to understand the functionality of this type of protection systems and therefore also for notified bodies, standardisation committees, and international working groups, which are in charge of guaranteeing the safety of this type of equipment before it is placed into the market, such as Laboratorio Oficial José María de Madariaga (LOM), notified body no. 163, CTN 163: Potentially explosive atmospheres. Prevention and Protection against explosions, in Spain, or working group CEN TC 305 WG03: Devices and systems for explosion prevention and protection, responsible for the development of standards for explosion protection systems, in Europe.