Dwa podstawowe parametry stosowane przy szacowaniu skutków wybuchu

403

Potencjalne skutki wybuchu pyłu, gazu lub pary cieczy możemy szacować przede wszystkim na bazie maksymalnego ciśnienia wybuchu Pmax, jakie jest w stanie wygenerować konkretna substancja. Często jednak mamy problem z określeniem czy dana wartość ciśnienia wybuchu jest już niebezpieczna, czy też nie. Podobna sytuacja dotyczy stałej wybuchowości K, która mówi nam, jak szybko będzie narastać ciśnienie wybuchu. W niniejszym artykule postaramy się rozwiać wątpliwości w kontekście tych dwóch parametrów.

Parametry opisujące skutki wybuchu

Wybuchy różnych pyłów mają odmienny przebieg. Aby móc oszacować skutki potencjalnego wybuchu, a także dobrać skuteczne zabezpieczenia przeciwwybuchowe musimy określić następujące parametry pyłu, gazu, czy pary:

  • maksymalne ciśnienie wybuchu,
  • współczynnik wybuchowości Kst dla pyłów oraz Kg dla gazów i par cieczy.

Tu należy dodać, że w procesie doboru zabezpieczeń należy uwzględnić także szereg innych aspektów, jak choćby kształt i objętość chronionego aparatu, jego wytrzymałość konstrukcyjną i lokalizację względem pozostałej infrastruktury, a także aspekt finansowy — to jednak wątek na oddzielny artykuł.

Wróćmy zatem do clue głównego tematu.

Maksymalne ciśnienie wybuchu

Maksymalne ciśnienie wybuchu to podstawowy parametr, który należy wziąć pod uwagę przy zabezpieczeniu instalacji. Jeśli dochodzi do wybuchu wewnątrz aparatu, to ciśnienie zaczyna przyrastać, aż osiągnie swój maksymalny poziom lub rozerwie urządzenie. Doświadczenie pokazuje, że wartość ta dla zdecydowanej większości palnych substancji mieści się w zakresie od 2 do 10 bar. Istnieje jednak wąska grupa pyłów, w przypadku których maksymalne ciśnienie wybuchu może znacznie przekroczyć 10 bar – są to głównie pyły metali.

Jaka wartość maksymalnego ciśnienia wybuchu jest niebezpieczna?

O odpowiedź na to pytanie poprosiliśmy Zbigniewa Wolffa — osobę, która z ramienia GRUPY WOLFF brała udział w zabezpieczeniu przed wybuchem setek urządzeń. Jak tłumaczy Wolff praktyka pokazuje, że typowa odporność konstrukcyjna większości urządzeń mieści się w granicach 0,2 – 0,4 bar. Natomiast ciśnienie wybuchu zdecydowanej większości pyłów mieści się w granicach 2 – 10 bar, czyli co najmniej 5 razy więcej.

Zatem aby oszacować potencjalne skutki wybuchu w niezabezpieczonym aparacie, musimy odnieść maksymalne ciśnienie wybuchu, jakie może w nim wystąpić do jego odporności konstrukcyjnej.

Co gdy ciśnienie wybuchu jest poniżej wytrzymałości urządzenia

Jeśli znajdujemy się poniżej odporności konstrukcyjnej, to urządzenie nie zostanie rozerwane. Możemy się jednak liczyć, że na jego obudowie pojawiają się odkształcenia, a w skrajnym przypadku zostanie on rozdęty podobnie jak balon. Innymi słowy — w takiej sytuacji może dojść do uszkodzenia urządzenia, ale ryzyko, że ktoś ucierpi w wypadku, jest bardzo małe.

Co gdy ciśnienie wybuchu jest powyżej wytrzymałości urządzenia

Jeśli natomiast maksymalne ciśnienie wybuchu przekracza wytrzymałość konstrukcyjną urządzenia, to z bardzo dużą dozą prawdopodobieństwa dojedzie do jego rozerwania. W efekcie do otoczenia zostaną uwolnione skutki wybuchu w postaci wysokiego ciśnienia, płomieni oraz gorących gazów. Musimy się także liczyć z możliwością oderwania elementów urządzenia i wyrzuceniem ich z dużą siłą.

Wybuch w niezabezpieczonym urządzeniu może skutkować:

  • pożarem,
  • zranieniem znajdujących się w pobliżu ludzi (poparzenia oraz obrażenia od odłamków),
  • zniszczeniem przez ciśnienie pobliskiej infrastruktury,
  • wzbiciem w powietrze zalegającego pyłu, który również ulegnie zapłonowi (wybuch wtórny).