Límite de inflamabilidad

Límite inferior de inflamabilidad (LFL): La concentración más baja (porcentaje) de un gas o vapor en el aire capaz de producir un destello de fuego en presencia de una fuente de ignición (arco, llama, calor). Muchos profesionales de la seguridad consideran que este término es equivalente al límite inferior de explosividad (LIE). A una concentración en el aire inferior al LFL, las mezclas de gases son demasiado pobres para arder. El metano tiene un LFL del 4,4 %. ^{[ 2 ]} Si la atmósfera contiene menos del 4,4 % de metano, no puede producirse una explosión, incluso si hay una fuente de ignición presente. Desde la perspectiva de la salud y la seguridad, la concentración del LIE se considera inmediatamente peligrosa para la vida o la salud (IDLH) , donde no existe un límite de exposición más estricto para el gas inflamable. ^{[ 3 ]}

La lectura porcentual en los monitores de aire combustible no debe confundirse con las concentraciones del LFL. Los explosímetros diseñados y calibrados para un gas específico pueden mostrar la concentración relativa de la atmósfera con respecto al LFL, que es el 100 %. Por ejemplo, una lectura del 5 % del LFL para el metano sería equivalente al 5 % multiplicado por el 4,4 %, o aproximadamente el 0,22 % de metano en volumen a 20 °C. El control del riesgo de explosión generalmente se logra mediante una ventilación natural o mecánica suficiente, para limitar la concentración de gases o vapores inflamables a un nivel máximo del 25 % de su límite inferior de explosividad o inflamabilidad .

Límite superior de inflamabilidad (LSI): Concentración máxima (porcentaje) de un gas o vapor en el aire capaz de producir una llamarada repentina en presencia de una fuente de ignición (arco, llama, calor). Las concentraciones superiores al LSI o al LSI son demasiado ricas para arder. Generalmente se evita operar por encima del LSI por motivos de seguridad, ya que la entrada de aire puede llevar la mezcla al rango de combustibilidad.

Los límites de inflamabilidad de mezclas de varios gases combustibles pueden calcularse utilizando la regla de mezcla de Le Chatelier para fracciones de volumen combustible.${\displaystyle x_{i}}$:

${\displaystyle LFL_{\text{mix}}={\frac {1}{\sum _{i}{\frac {x_{i}}{LFL_{i}}}}}}$

y lo mismo ocurre con la UFL.

La temperatura , la presión y la concentración del oxidante también influyen en los límites de inflamabilidad. Una temperatura o presión más elevadas, así como una mayor concentración del oxidante (principalmente oxígeno en el aire), dan como resultado un límite inferior de inflamabilidad (LFL) más bajo y un límite superior de inflamabilidad (UFL) más alto; por lo tanto, la mezcla de gases será más propensa a explotar.

Generalmente, el aire atmosférico proporciona el oxígeno para la combustión, y los límites asumen la concentración normal de oxígeno en el aire. Las atmósferas enriquecidas con oxígeno mejoran la combustión, disminuyendo el LFL y aumentando el UFL, y viceversa; una atmósfera sin oxidante no es inflamable ni explosiva para ninguna concentración de combustible (excepto para gases que pueden descomponerse energéticamente incluso en ausencia de un oxidante, como el acetileno ). Un aumento significativo de la fracción de gases inertes en una mezcla de aire, a expensas del oxígeno, incrementa el LFL y disminuye el UFL.

Controlar las concentraciones de gases y vapores fuera de los límites de inflamabilidad es fundamental para la seguridad y salud en el trabajo . Entre los métodos para controlar la concentración de un gas o vapor potencialmente explosivo se incluye el uso de gas de barrido, un gas no reactivo como el nitrógeno o el argón, para diluir el gas explosivo antes de que entre en contacto con el aire. También es común el uso de depuradores o resinas de adsorción para eliminar los gases explosivos antes de su liberación. Los gases también pueden mantenerse de forma segura en concentraciones superiores al Límite Superior de Inflamabilidad (LSI), aunque una fuga en el contenedor de almacenamiento puede provocar condiciones explosivas o incendios intensos .

Los polvos también tienen límites de explosión superiores e inferiores, aunque los superiores son difíciles de medir y de poca importancia práctica. Los límites inferiores de inflamabilidad para muchos materiales orgánicos se sitúan entre 10 y 50  g/m³ ^, valores mucho más elevados que los establecidos por motivos de salud, como ocurre con el LEL de muchos gases y vapores. Las nubes de polvo de esta concentración son difíciles de atravesar a gran distancia y, normalmente, solo se encuentran dentro de los equipos de proceso.

Los límites de inflamabilidad también dependen del tamaño de las partículas de polvo involucradas y no son propiedades intrínsecas del material. Además, una concentración superior al LEL puede generarse repentinamente a partir de acumulaciones de polvo sedimentado, por lo que la gestión mediante monitoreo rutinario, como se hace con gases y vapores, resulta inútil. El método preferido para gestionar el polvo combustible consiste en prevenir su acumulación mediante el confinamiento del proceso, la ventilación y la limpieza de superficies. Sin embargo, límites de inflamabilidad más bajos pueden ser relevantes para el diseño de la planta.

Las situaciones causadas por la evaporación de líquidos inflamables en el volumen vacío lleno de aire de un contenedor pueden limitarse mediante la flexibilidad del volumen del contenedor o mediante el uso de un fluido inmiscible para llenar dicho volumen. Los camiones cisterna hidráulicos utilizan el desplazamiento de agua al llenar un tanque con petróleo. ^{[ 4 ]}