ANALISIS DE CASO: EXPLOSIÓN POR ACETILENO

[Carlos Alberto Lestón]

 

El colega JOSE MARTIN PINEDA SALAZAR me hizo llegar un caso para que emita una opinión y analice de acuerdo a los datos existentes, cómo pudo haber sido la mecánica de una explosión de gas acetileno.

 

Cabe aclarar que para una investigación seria y fehaciente, es necesario no solamente la visita al lugar, sino también la recolección de numerosos datos imposibles de obtener con los aportados y llevar a cabo mediciones, fotos, videos y demás.

 

No obstante me pareció un caso muy interesante ya que lo manifestado por testigos no parecía ser lo que estaban diciendo las fotos.

 

Aquí el análisis y conclusiones que, por supuesto, hay que tomarlas como son, solamente conjeturas.

 

Un abrazo.

 

Carlos Alberto Lestón

 

 

ANÁLISIS DE UN CASO DE EXPLOSIÓN POR GASES INFLAMABLES

 

(Por Carlos Alberto LESTÓN)

 

 

Recientemente el colega JOSE MARTIN PINEDA SALAZAR forma parte también del grupo de la Hermandad de Bomberos, me ha hecho llegar un caso de un evento explosivo para que pueda emitir una opinión acerca de lo que allí pudo ocurrir.

 

El caso, por demás sumamente interesante para analizar e investigar, refería a una aparente explosión de Gas Acetileno dentro de las instalaciones de un local comercial, dedicado a la venta de cilindros de oxígeno, acetileno y otros gases, en diferentes volúmenes.

 

Según los datos recibidos, un cliente llega al local para realizar la devolución de un cilindro por presentar fugas desde la válvula (no se precisa si del eje, rosca o el obturador), el dueño del local lo recibe y lo traslada al área de despacho (aquí tampoco se menciona la forma de traslado del cilindro) y aparentemente el cliente se retira del lugar.

 

Según el relato, en momentos en que el dueño se encuentran revisando la unidad, otro cliente ingresa al local fumando siendo en ese instante cuando se produce una tremenda explosión.

 

Tanto el dueño como el segundo cliente sufren quemaduras de 2° y 3° grado a nivel tórax, cara y extremidades superiores, además el dueño sufre amputación traumática al nivel de tibia y peroné en ambas piernas.

 

Estas dos personas fallecen a las pocas horas de ocurrido el accidente.

 

A su vez, otro persona que circunstancialmente pasa por la calle en motocicleta, es alcanzado por la onda de presión y arrojado sobre el “hombrillo” (cordón) de la avenida sufriendo politraumatismos tan violentos que también fallece tres días después.

 

Bien, hasta aquí los datos que fueron recabados y recibí por parte de José Martin, ahora analicemos las fotos del hecho.

 

 

 

Aquí vemos un aparente patio interno donde se aprecian daños indicativos de una violenta onda de presión, obsérvese la viga del círculo como fue removida de su posición original y el desplazamiento de mampostería de ladrillos.

 

Evidentemente se trata de una explosión originada por una acumulación de un gas inflamable sumamente reactivo con alta presión de onda y alta velocidad de reacción.

 

En principio coinciden los daños con la posible presencia de gas acetileno ya que éste tipo de gas provoca en caso de acumulaciones y explosión, daños similares, pero también genera daños de éste tipo las acumulaciones de gas licuado y hasta de amoníaco, pero sigamos analizando las imágenes.

 

 

 

En ésta segunda imagen, se observa un grupo de cilindros que por la señalización y el color identificatorio pertenecerían a Nitrógeno, algunos de los cuales fueron desplazados por la onda de presión, mezclados con éstos hay un pequeño grupo que contendría otros gases aparentemente inertes (CO2?).

 

 

Otra imagen del mismo sector que la primera, tomada de otro ángulo.

 

 

Aquí empiezan las dudas, en apariencia éstos tubos son similares a otro que explotó, y acá hagamos una pausa para analizar lo que hasta ahora estamos viendo.

 

En el relato inicial se habla de una posible fuga que origina una nube inflamable que fue la que reaccionó debido a un cigarrillo, pero ahora se habla de un recipiente que explotó, es decir dos hechos absolutamente distintos en cuanto a su desarrollo y poder destructivo, las dudas se van acrecentando, hay cosas que hasta ahora no cierran, pero sigamos.

 

 

Comenzamos a ver parte del interior del local, la violencia es evidente pero no hay vestigios de combustiones importantes.

 

Se comienzan a ver las primeras señales que indican impactos fortísimos sobre el cielo raso del local, evidentemente algo a muy alta velocidad y con mucha inercia ha impactado en varios puntos, señal inequívoca de la voladura de un recipiente (en varios trozos).

 

 

Evidentemente la onda de choque fue en extremo importante, apreciamos en la imagen algunos elementos bastante pesados que han sido removidos de su lugar y, por supuesto, rotura de todas las aberturas no solamente los vidrios sino también las estructuras.

 

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Otra imagen con detalles de roturas en el techo, la viga portante que fue señalada en la primer imagen y elementos varios violentamente desplazados.

 

En ésta oportunidad vemos que, debido a las posiciones finales de los diferentes elementos removidos, la onda de choque principal ha sufrido desviaciones secundarias por la presencia de elementos sólidos en su camino que redireccionaron parte de la fuerza hacia ángulos diferentes al inicial, esto es característico en eventos explosivos dentro de lugares cerrados, éstas fuerzas redireccionadas en éste tipo de escenarios suelen tener mucha importancia por la energía que llevan, no siendo tan así en lugares abiertos donde pueden disiparse parcialmente.

 

 

 

Esta fotografía es fundamental y llenan de dudas la investigación, en principio se aprecian los restos de un cilindro que evidentemente colapsó en forma explosiva, pero por lo poco que se puede observar pone en dudas que se trate de un cilindro de acetileno, porque?

 

En primer lugar, los cilindros de acetileno presentan en su interior una masa porosa esponjosa destinada a la contención de la sociedad Acetona-Acetileno, ya que es la única forma de almacenamiento seguro a presión, en los restos no se aprecia relleno alguno.

 

Los cilindros de acetileno están destinados a presiones del orden de los 17,5 kg/cm2 de trabajo y poseen mayor espesor de pared, suficiente para soportar presiones de 2 a 3 veces la presión de trabajo (hasta 52.5 kg/cm2).

 

Es imposible tratar de identificar por color del cilindro el contenido de la unidad observada en los restos de la foto, aunque se parece sospechosamente a uno de gas licuado de 45 kg de almacenamiento (repito, sospechosamente!).

 

 

Quizás el impacto principal del cilindro colapsado, obsérvese la enorme fuerza del impacto que deja al descubierto los hierros de la loza y agujeros que permiten ver al otro lado.

 

Evidentemente por la energía potencial que debió contener la parte del cilindro que impactó aquí, hecha por tierra la sospecha del glp ya que normalmente no llega a tanto, por lo general la aceleración inicial de los restos del recipiente de glp que colapsa no es tan violenta y no permite acumular tanta energía potencial en distancias tan cortas (3 mts altura?).

 

 

 

 

Aquí se aprecia que el fondo del cilindro salió “limpio”, es decir colapsó a la altura de la soldadura al cuerpo principal tal como se evidencia en la foto anterior del cilindro, esto certifica que al colapsar, el cuerpo principal salió despedido verticalmente en forma de cohete e impactó en el techo provocando el agujero que se mostró anteriormente, entonces certificamos que por las características constructivas puede tratarse evidentemente de un tubo de acetileno, tal como lo detallo más adelante.

 

Hay más imágenes pero no aportan mucho más, ahora en primer lugar veremos detalles técnicos respecto al acetileno comercial, luego si analizaremos lo visto hasta ahora y poder emitir una opinión acerca del caso.

 

CONOZCAMOS AL ACETILENO

 

Es el más importante de los hidrocarburos gaseosos y como combustible es el elemento más valioso. Es una composición química de carbono e hidrogeno (2 partes de carbono por 2 de hidrógeno). El acetileno se produce al ocurrir la reacción del agua con carburo de calcio. El carburo de calcio se obtiene de hornos eléctricos mediante la reducción de la cal viva con carbono.
El carburo de calcio y el agua se pone en contacto en recipientes adecuados llamados generadores; generalmente los generadores de acetileno se construyen con accesorios que los hacen funcionar automáticamente para producir acetileno en la misma cantidad que consume el soplete dejando de generar tan pronto se acaba la llama.

 

Esto era utilizado anteriormente ya que hoy en día se pueden adquirir fácilmente los tanques con acetileno para poder utilizarlo directamente sin el uso del carburo.

 

El acetileno no puede ser libremente comprimido como en el caso del oxígeno y otros gases combustibles.

 

Por encima de ½ kg/cm2 el acetileno se puede descomponer en sus elementos y esto produce una explosión. Por eso cuando no es disuelto en acetona dentro de un cilindro con masa porosa, empezará a descomponerse sólo a presiones mayores a 1kg/cm2.

 

Por tal motivo entonces, para almacenar el acetileno es necesario disolverlo, es decir, que se hace absorber por un líquido ávido de acetileno, como en el caso de la acetona. La acetona a su vez está contenida en una materia porosa como el carbón vegetal.-

 

Como indicadores, es un gas que no tiene color, es altamente inflamable y un poco más ligero que el aire (0,907 kg/m3). En estado comercial, tiene un olor característico similar al del ajo.

 

El 65% de este gas se utiliza en procesos de corte y soldadura (Oxígeno-Acetileno). El 35% restante, generalmente es utilizado para síntesis química y otras aplicaciones químicas.

 

El producto de disociación del acetileno (H2C2) es Carbono en forma de hollín por un lado y de Hidrógeno gaseoso por otro, cuando procedemos a generar una reacción de combustión ésta, junto al aporte del oxígeno comburente, origina cantidades muy elevadas de calor fenómeno que puede, en condiciones sin control, llegar a producir explosiones muy violentas.

 

Ahora veremos algunos detalles que a veces son desconocidos en los talleres o industrias y pueden dar lugar a accidentes o combustiones muy peligrosas, por ejemplo, su interaccionar con algunos metales simples según lo siguiente a modo de ejemplo:

 

El cobre no aleado, la plata y el mercurio, nunca deben ser utilizados en contacto directo con el Acetileno, debido a que hay posibilidad de que se formen acetiluros explosivos.

 

El Acetileno húmedo producirá acetiluros explosivos en el cobre, latón 70-30 y aluminio-bronce.

 

(El acetiluro, también llamado dicarburo o percarburo por su relación con el ion carburo, es un anión diatómico de fórmula C22-, que presenta un enlace triple carbono-carbono. Es el más simple de los alquinuros metálicos, esto es, un alquino para el que un hidrón terminal ha sido reemplazado por un metal como el sodio o litio.)

 

Su límite de inflamabilidad es muy amplio en comparación con otros gases de uso común. Con el aire ambiente, es inflamable en una proporción de 2,5 a 81% lo que le confiere un mayor riesgo ante fugas incontroladas.

 

Su principal riesgo se encuentra en su inestabilidad. El gas acetileno es un gas inestable que reacciona químicamente ante cualquier agresión como puede ser:

 

Elevando su presión.

Elevando su temperatura.

Por percusión.

Por incompatibilidades con algunas metales

 

Agresiones ante las cuales puede llegar a explotar.

 

Debido el triple enlace que presenta su estructura molecular, el acetileno se halla en constante tensión. A presión y temperatura ambiente esta tensión no es suficiente para originar su descomposición o polimerización.

 

El contenido total de Acetileno en un cilindro se determina por el peso (no por presión). El peso tara es restado del peso total para determinar el contenido total de acetileno en kg.

 

Para determinar el contenido del gas en m3 (a 20º C y 1 atm.) se deberá multiplicar el contenido en kg. por 0.9008.
Toxicidad

El Acetileno está catalogado como un asfixiante simple (pertenece al mismo grupo que el Gas Natural y los Licuados de Petróleo, Nitrógeno y Argón) y como un gas anestésico. Los experimentos no han mostrado ningún efecto crónico o peligroso por la exposición a concentraciones muy elevadas de Acetileno.

 

Usos

El 65% de este gas se utiliza en procesos de corte y soldadura (Oxígeno-Acetileno). El 35% restante, generalmente es utilizado para síntesis química y otras aplicaciones químicas.

CARACTERISTICAS DEL CILINDRO  
Los  cilindros son construidos acorde a las especificaciones de las normas IRAM 2536/2644/2733/2615/2624/IRAM-IAS U 500 506 entre otras (Argentina) o del departamento de transportación (DOT) de los Estados Unidos de América DOT-8 ó ISO-3708 (Otros países).

 

Puede estar fabricado con el cuerpo rolado y con soldadura en el costado y tapas superior e inferior. La presión de servicio es de 17.6 kg/cm2 a 21 ºC.

 

Los cilindros son probados hidrostáticamente de la cubierta exterior a presiones de 2 a 3 veces la presión de servicio previo al llenado de la masa porosa. Algo muy particular que los hace diferentes al resto de los cilindros, es que la prueba hidrostática periódica no es requerida.
Masa porosa
Los primeros cilindros fueron llenados con masa porosa que consistía en calcio poroso, carbón, asbesto y cemento. El calcio y carbón eran los materiales porosos, el asbesto se utilizaba para fortalecer la masa y el cemento como aglutinante.

 

Actualmente los cilindros tienen cal sílice a la cual algunos fabricantes le agregan asbesto, carbón y otros materiales para fabricar una masa porosa ligera y con alta porosidad.

 

Los materiales de relleno deben tener la proporción adecuada para obtener una masa homogénea que llene completamente la cubierta de acero, dejando el claro especificado por las Normas para resistir la fractura de la masa porosa durante el manejo rudo de un cilindro, y obtener la mejor capacidad de carga y descarga de Acetileno.

 

Mecanismos de seguridad
El cilindro está protegido contra temperaturas excesivas por un tapón fusible, fabricado con material de bajo punto de fusión el cual funde a una temperatura de 100°C.
Acetona
La acetona es cargada en el cilindro y absorbida completamente por los poros de la masa porosa, ella es el solvente en el cual se disuelve el gas acetileno cargado en el cilindro.

 

Las reglamentaciones vigentes de aplicación controlan el contenido total al máximo permisible de acetona y Acetileno en el cilindro de acuerdo a su tamaño.

 

Una vez detallado esto podemos referirnos a las siguientes conclusiones:

 

HIPÓTESIS DE NUBE DE VAPOR CONFINADA

 

Una nube de vapor confinada (UVCE en la jerga), es la acumulación de mezclas explosivas dentro de un lugar cerrado (confinado), según el inicio del relato del caso, el dueño recibió el cilindro con pérdida y lo lleva al interior, luego entra un cliente fumando y se produce la explosión.

 

Como vimos en los detalles técnicos, una pérdida de acetileno presenta un fuerte olor característico (ajos) que, si fuera en demasía, alertaría al dueño sobre el peligro que estaba corriendo ya que para originar semejante explosión, debería haberse producido una gran acumulación de acetileno en el ambiente.

 

Evidentemente, si el cliente que ingresa fumando ha sido la causa de la explosión, TODO el local se encontraba contaminado con una atmósfera de acetileno/aire algo sumamente improbable ya que, debido a la reactividad del acetileno, no llegaría a formarse o sería muy difícil alcanzar tamaña acumulación, debido a que por las características de los productos almacenados en el lugar, seguramente la reacción se habría producido mucho antes (aunque no es prohibitivo).

 

Desde mi punto de vista, ésta es una hipótesis altamente improbable, ya que si la mecánica de la explosión hubiese respondido a éste modelo, como explicamos la explosión del cilindro?

 

A lo sumo tendría que haberse incendiado la pérdida que tenía éste hasta el consumo total del producto o el posterior colapso del tubo, cosa que evidentemente no ha sucedido.

 

EXPLOSIÓN POR REACCIÓN DE DESDOSIFICACIÓN

 

Aquí en primer lugar explicaré a que me refiero con éste modelo de explosión.

 

Desdosificación = separación de productos que fueron almacenados juntos para permitir una asociación segura para su utilización.

 

El acetileno se encuentra almacenado en dilución con acetona, el acetileno se puede licuar con facilidad, igual que se hace con el gas butano en las garrafas (bombonas), pero su inestabilidad en estado líquido lo hace fácilmente explosivo.

 

Para poder comercializar el acetileno a presiones superiores a dos kilos de forma que ofreciera algunas garantías de seguridad, fue necesario construir un recipiente de especiales características capaces de frenar su inestabilidad y fácil descomposición.

 

El acetileno queda disuelto en la acetona de igual forma que el gas carbónico se disuelve en el agua dentro de un sifón o cualquier bebida gaseosa.

 

La acetona actúa como “pacificadora” de las moléculas que por la presión tienden a chocar y rechazarse lo que es causa de su descomposición con elevación progresiva de la temperatura.

 

La acetona envuelve a las moléculas de acetileno formando un mullido cojín que las separa entre sí, evitando la tensión de su contacto directo.

 

El sistema se perfecciono llegando al envase actual que consigue mayor aislamiento de las moléculas al estar cubierto su interior por una masa neutra y porosa que impide que sobre la superficie de la acetona puede existir acetileno a presión elevada, de tal forma  que se anula prácticamente el riesgo de reacción.

 

La materia porosa ayuda a la acetona, de forma que cada poro actúa como recipiente independiente de presión, separando en distintas cavidades a pocas moléculas disueltas en acetona, lo que permite que sean cargadas y comercializadas las botellas con suficientes garantías de seguridad.

 

Se recomienda no exponerlas al sol ni cerca de una fuente de calor, ya que, como ya sabemos, con el calor todos los gases aumentan de presión y con el acetileno este acción es doblemente peligrosa.

 

El calor disminuye la viscosidad de la acetona mientras la presión aumenta, lo que facilita la tensión en sus moléculas.

 

Se ha de evitar que las botellas estén sometidas a vibraciones ya que el rozamiento de la masa porosa con la pared interior de la botella produce un calor suficiente para alejar la acetona del acetileno dejando a este libre para reaccionar.

 

Los mismos efectos pueden ocurrir si las paredes del cilindro reciben un golpe, como puede ser la caída de la botella contra el suelo.

 

El impacto puede iniciar la polimerización aunque las condiciones de acetona y masa porosa sean correctas en la botella. Una vez iniciada la reacción exotérmica, se va elevando la temperatura hasta llegar a poner la botella al rojo y hacerla estallar.

 

Bien, hasta aquí hemos analizado las principales características del sistema “acetileno”, por lo visto, y dejando en principio de lado la hipótesis de acumulación de gases e inflamación por cigarrillo, podríamos mencionar la posibilidad de que la botella de acetileno con pérdida, haya sido transportada en forma incorrecta, seguramente en la caja de un camión o baúl de un automóvil, en forma recostada y expuesta a golpes.

 

Esta forma de transporte sin los debidos cuidados, pudo fácilmente haber causado el inicio de la reacción de DESDOSIFICACIÓN, es decir, separando los productos de su estado inicial, causando la disociación molecular del acetileno dejando parte del hidrógeno en forma libre lo que se manifiesta con el paulatino aumento de presión y temperatura que llega finalmente a provocar la explosión del recipiente, proceso que en ocasiones se desarrolla en forma lenta y pasa desapercibido hasta que es demasiado tarde.

 

Evidentemente para que la botella haya explotado sin tener fuego, como en éste caso, nos dirige a concluir con grandes probabilidades de certeza, que la misma ha sufrido agresiones por vibraciones, golpes, transporte inadecuado (acostada) que iniciaron la polimerización y posterior desdosificación del producto que finalmente causó la explosión del tubo.

 

Asimismo la súbita liberación del producto remanente al ambiente origina una reacción explosiva con su consecuente ONDA DE PRESIÓN que fue el móvil causante de todos los daños que se observan en las imágenes.

 

La inoportuna presencia del 2° cliente hizo que el mismo haya sido también víctima del accidente, mas allá de que haya ingresado o no fumando hecho que, como vemos, en nada podía modificar la mecánica de la explosión.

 

También hay que destacar que de todo el producto liberado solamente una parte participó en forma deflagrante, es decir, combustionó, provocando las quemaduras en las víctimas.

 

Como aclaración final, es muy importante destacar que éstas conclusiones son solamente conjeturas ya que solamente se basan en una secuencia fotográfica que no alcanza a aportar elementos suficientes para un análisis investigativo serio, ni el relato inicial de los hechos, que tampoco ahonda en detalles y refieren a posibles testigos, que por supuesto no estuvieron en la escena.

 

Quedo abierto a cualquier consulta o aclaración.

 

Cordialmente Carlos Alberto Lestón.

 

[Jose Oliva Soto]

Gracias Carlos es en verdad un aporte muy importante de tu parte. saludos.

[OSVALDO ANDRES SCHENONE]

muy buena la explicacion ,y fotografia , debemos tener muy encuenta que los envases son de maxima seguridad . Pero un mal descuido del usuario o de seguridad se convierten en desgracia 

                                                                                                                  saludos Schenone Osvaldo