¿Cómo se clasifican las explosiones según el entorno en el que se producen? Información general sobre la explosión.
Información general sobre la explosión.
Una explosión es un proceso rápido de transformaciones físicas y químicas de sustancias, acompañado de la liberación de una cantidad significativa de energía en un volumen limitado, como resultado del cual se forma y se propaga una onda de choque, ejerciendo un efecto mecánico de choque sobre objetos circundantes.
CARACTERÍSTICAS DE LA EXPLOSIÓN:
Alta velocidad de transformación química de explosivos;
una gran cantidad de productos gaseosos de explosión;
fuerte efecto de sonido (retumbar, sonido fuerte, ruido, fuerte explosión);
poderosa acción aplastante.
Dependiendo del entorno en el que se produzcan las explosiones, pueden ser subterráneo, terrestre, aéreo, submarino y de superficie.
El alcance de las consecuencias de las explosiones depende de su potencia y del entorno en el que se producen. El radio de las zonas afectadas durante las explosiones puede alcanzar varios kilómetros.
Hay tres zonas de explosión..
3ella yo- zona de acción de la onda de detonación. Se caracteriza por una intensa acción aplastante, como resultado de la cual las estructuras se destruyen en fragmentos separados que se alejan a gran velocidad del centro de la explosión.
Zona II- zona de acción de los productos explosivos. Implica la destrucción completa de edificios y estructuras bajo la influencia de productos de explosión en expansión. En el límite exterior de esta zona, la onda de choque resultante se separa de los productos de la explosión y se mueve independientemente del centro de la explosión. Habiendo agotado su energía, los productos de la explosión, habiéndose expandido a una densidad correspondiente a la presión atmosférica, ya no producen un efecto destructivo.
Zona III- zona de acción de la onda de choque del aire - incluye tres subzonas: III a - destrucción severa, III b - destrucción media, III c - destrucción débil. En el límite exterior de la zona 111, la onda de choque degenera en una onda sonora, que todavía puede oírse a distancias considerables.
EFECTO DE LA EXPLOSIÓN EN EDIFICIOS, ESTRUCTURAS, EQUIPOS .
Los grandes edificios y estructuras con estructuras de carga ligeras que se elevan significativamente sobre el suelo están sujetos a la mayor destrucción por productos de explosión y ondas de choque. Las estructuras subterráneas y enterradas con estructuras rígidas tienen una importante resistencia a la destrucción.
Las destrucciones se dividen en lleno, fuerte, medio y débil.
Destrucción completa. Los pisos de los edificios y estructuras se derrumbaron y todas las estructuras de soporte principales quedaron destruidas. La restauración no es posible. Los equipos, mecanizaciones y otros equipos no se pueden restaurar. En las redes de servicios públicos y energía se producen roturas de cables, destrucción de tramos de tuberías, soportes de líneas eléctricas aéreas, etc.
Destrucción severa. Hay deformaciones importantes de las estructuras portantes en edificios y estructuras, y la mayoría de los techos y paredes han sido destruidos. La restauración es posible, pero poco práctica, ya que prácticamente se reduce a una nueva construcción utilizando algunas estructuras supervivientes. Los equipos y mecanismos están en su mayoría destruidos y deformados.
En las redes de servicios públicos y energía, se producen roturas y deformaciones en determinados tramos de redes subterráneas, deformaciones de líneas aéreas de energía y comunicación y roturas en tuberías de proceso.
Daño medio. En los edificios y estructuras, no se destruyeron principalmente estructuras de carga, sino estructuras secundarias (paredes ligeras, tabiques, techos, ventanas, puertas). Puede haber grietas en las paredes exteriores y derrumbes en algunos lugares. Los techos y sótanos no están destruidos, algunas de las estructuras son aptas para su uso. En las redes de servicios públicos y energía, se producen daños y deformaciones importantes de elementos que pueden eliminarse mediante reparaciones importantes.
Destrucción débil. Algunas de las particiones internas, ventanas y puertas de edificios y estructuras quedaron destruidas. El equipo presenta deformaciones importantes. Se presentan daños menores y averías de elementos estructurales en redes de servicios públicos y energía.
Información general sobre el fuego.
FUEGO Y SU OCURRENCIA .
Un incendio es una combustión incontrolada que provoca daños materiales, perjuicios a la vida y la salud de los ciudadanos y a los intereses de la sociedad y del Estado.
Esencia de combustión Fue descubierto en 1756 por el gran científico ruso M.V. Lomonosov. A través de sus experimentos, demostró que la combustión es una reacción química de una sustancia combustible que se combina con el oxígeno del aire. Por tanto, para que se lleve a cabo el proceso de combustión es necesario lo siguiente: condiciones:
La presencia de sustancias inflamables (a excepción de las sustancias inflamables utilizadas en los procesos de producción y los materiales inflamables utilizados en el interior de edificios residenciales y públicos, las estructuras de los edificios contienen una cantidad significativa de sustancias inflamables y materiales combustibles);
la presencia de un agente oxidante (generalmente el oxígeno del aire es el agente oxidante cuando se queman sustancias; además, los agentes oxidantes pueden ser compuestos químicos que contienen oxígeno en la composición de las moléculas: nitrato, perclorato, ácido nítrico, óxidos de nitrógeno y elementos químicos: flúor, bromo, cloro);
presencia de una fuente de ignición (llama abierta de una vela, cerilla, encendedor, fogata o chispa).
De ello se deduce que el incendio puede detenerse si se excluye una de las dos primeras condiciones de la zona de combustión.
La posibilidad de que se produzcan incendios en edificios y estructuras y, en particular, la propagación del fuego en ellos depende de de qué partes, estructuras y materiales están hechos, de su tamaño y disposición. Como puede verse en el Diagrama 2, las sustancias y materiales se dividen en grupos de inflamabilidad:
Para sustancias no inflamables que no pueden arder;
para sustancias poco inflamables que pueden arder bajo la influencia de una fuente de ignición, pero que no pueden arder por sí solas después de su eliminación;
para sustancias inflamables capaces de arder después de eliminar la fuente de ignición:
a) difícil de encender, capaz de encenderse sólo bajo la influencia de una potente fuente de ignición;
b) inflamable, capaz de encenderse por exposición breve a fuentes de ignición de baja energía (llama, chispa).
Una explosión es un fenómeno físico común que ha jugado un papel importante en el destino de la humanidad. Puede destruir y matar, pero también ser útil, protegiendo a las personas de amenazas como inundaciones y ataques de asteroides. Las explosiones varían en naturaleza, pero por la naturaleza del proceso siempre son destructivas. Esta fortaleza es su principal característica distintiva.
La palabra "explosión" es familiar para todos. Sin embargo, la pregunta de qué es una explosión solo puede responderse en función de para qué se usa esta palabra. Físicamente, una explosión es un proceso de liberación extremadamente rápida de energía y gases en un volumen de espacio relativamente pequeño.
La rápida expansión (térmica o mecánica) de un gas u otra sustancia, como cuando explota una granada, crea una onda de choque (zona de alta presión) que puede ser destructiva.
En biología, una explosión se refiere a un proceso biológico rápido y a gran escala (por ejemplo, una explosión numérica, una explosión de especiación). Por tanto, la respuesta a la pregunta de qué es una explosión depende del tema de estudio. Sin embargo, por regla general se trata de una explosión clásica, de la que hablaremos más adelante.
Clasificación de explosión
Las explosiones pueden ser de diferente naturaleza y potencia. Ocurren en diversos entornos (incluido el vacío). Según la naturaleza de su aparición, las explosiones se pueden dividir en:
- físico (explosión de un globo reventado, etc.);
- químico (por ejemplo, explosión de TNT);
- Explosiones nucleares y termonucleares.
Las explosiones químicas pueden ocurrir en sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, así como en suspensiones de aire. Las principales en este tipo de explosiones son las reacciones redox de tipo exotérmico o reacciones de descomposición exotérmica. Un ejemplo de explosión química es la explosión de una granada.
Las explosiones físicas se producen cuando se rompe la estanqueidad de los contenedores con gas licuado y otras sustancias bajo presión. También pueden ser causados por la expansión térmica de líquidos o gases en un sólido con la consiguiente alteración de la integridad de la estructura cristalina, lo que conduce a una destrucción brusca del objeto y la aparición de un efecto de explosión.
poder de explosión
El poder de las explosiones puede variar: desde el fuerte estallido habitual debido a la explosión de un globo o la explosión de un petardo hasta gigantescas explosiones cósmicas de supernovas.
La intensidad de la explosión depende de la cantidad de energía liberada y de la velocidad de su liberación. Al evaluar la energía de una explosión química, se utiliza un indicador como la cantidad de calor liberado. La cantidad de energía durante una explosión física está determinada por la cantidad de energía cinética de la expansión adiabática de vapores y gases.
Explosiones provocadas por el hombre
En una empresa industrial, los objetos explosivos no son infrecuentes y, por lo tanto, pueden ocurrir tipos de explosiones como aéreas, terrestres e internas (dentro de una estructura técnica). En la extracción de carbón son habituales las explosiones de metano, lo que es especialmente típico en las minas de carbón profundas, donde por este motivo falta ventilación. Además, diferentes vetas de carbón tienen diferente contenido de metano, por lo que el nivel de peligro de explosión en las minas es diferente. Las explosiones de metano son un gran problema para las minas profundas en Donbass, lo que requiere reforzar el control y la vigilancia de su contenido en el aire de las minas.
Los objetos explosivos son recipientes con gas licuado o vapor a presión. También almacenes militares, contenedores con nitrato de amonio y muchos otros objetos.
Las consecuencias de una explosión en la producción pueden ser impredecibles, incluso trágicas, entre las que el lugar principal lo ocupa la posible liberación de sustancias químicas.
Aplicación de explosiones.
El efecto de una explosión ha sido utilizado durante mucho tiempo por la humanidad para diversos fines, que pueden dividirse en pacíficos y militares. En el primer caso, estamos hablando de crear explosiones selectivas para destruir edificios sujetos a demolición, atascos de hielo en ríos, durante la minería y en la construcción. Gracias a ellos, se reducen significativamente los costes laborales necesarios para completar las tareas asignadas.
Un explosivo es una mezcla química que, bajo la influencia de determinadas condiciones fáciles de lograr, entra en una reacción química violenta que conduce a la rápida liberación de energía y una gran cantidad de gas. Por su naturaleza, la explosión de dicha sustancia es similar a la combustión, solo que avanza a una velocidad tremenda.
Las influencias externas que pueden provocar una explosión son las siguientes:
- influencias mecánicas (por ejemplo, golpes);
- un componente químico asociado con la adición de otros componentes a un explosivo que provocan el inicio de una reacción explosiva;
- efectos de la temperatura (calentar el explosivo o golpearlo con una chispa);
- detonación de una explosión cercana.
Grado de respuesta a influencias externas.
El grado de reacción de un explosivo a cualquiera de las influencias es extremadamente individual. Así, algunos tipos de pólvora se encienden fácilmente cuando se calientan, pero permanecen inertes bajo la influencia de influencias químicas y mecánicas. El TNT explota por la detonación de otros explosivos y es poco sensible a otros factores. El fulminato de mercurio explota bajo todo tipo de influencias y algunos explosivos pueden incluso explotar espontáneamente, lo que hace que estos compuestos sean muy peligrosos e inadecuados para su uso.
¿Cómo detona un explosivo?
Los distintos explosivos explotan de formas ligeramente diferentes. Por ejemplo, la pólvora se caracteriza por una rápida reacción de ignición con liberación de energía durante un período de tiempo relativamente largo. Por lo tanto, se utiliza en asuntos militares para impartir velocidad a cartuchos y proyectiles sin reventar sus proyectiles.
En otro tipo de explosión (detonación), la reacción explosiva se propaga a través de la sustancia a velocidad supersónica y es también la causa. Esto lleva a que la energía se libere en muy poco tiempo y a una velocidad enorme, por lo que las cápsulas metálicas explotan desde el interior. Este tipo de explosión es típico de explosivos tan peligrosos como RDX, TNT, amonita, etc.
Tipos de explosivos
Las características de sensibilidad a las influencias externas y los indicadores de potencia explosiva permiten dividir los explosivos en 3 grupos principales: propulsores, iniciadores y altamente explosivos. La pólvora propulsora incluye varios tipos de pólvora. Este grupo incluye mezclas explosivas de baja potencia para petardos y fuegos artificiales. En asuntos militares, se utilizan para la fabricación de bengalas y bengalas, como fuente de energía para cartuchos y proyectiles.
Una característica de la iniciación de explosivos es su sensibilidad a factores externos. Al mismo tiempo, tienen un bajo poder explosivo y generación de calor. Por tanto, se utilizan como detonador de explosivos potentes y explosivos propulsores. Para evitar la autodetonación, están cuidadosamente empaquetados.
Los altos explosivos tienen el mayor poder explosivo. Se utilizan como relleno para bombas, proyectiles, minas, cohetes, etc. Los más peligrosos son el hexógeno, el tetril y el PETN. Los explosivos menos potentes son el TNT y los plastidios. Entre los menos potentes se encuentra el nitrato de amonio. Las sustancias explosivas con un alto poder explosivo también tienen una mayor sensibilidad a las influencias externas, lo que las hace aún más peligrosas. Por tanto, se utilizan en combinación con componentes menos potentes u otros que provocan una disminución de la sensibilidad.
Parámetros de explosivos
De acuerdo con el volumen y la tasa de liberación de energía y gas, todos los explosivos se evalúan según parámetros tales como brisancia y alta explosividad. La brisa caracteriza la tasa de liberación de energía, lo que afecta directamente la capacidad destructiva de un explosivo.
La alta explosividad determina la cantidad de gas y energía liberada y, por tanto, la cantidad de trabajo realizado durante la explosión.
En ambos parámetros el líder es el hexógeno, que es el explosivo más peligroso.
Entonces, intentamos responder a la pregunta de qué es una explosión. También analizamos los principales tipos de explosiones y métodos de clasificación de explosivos. Esperamos que después de leer este artículo tengas una comprensión básica de lo que es una explosión.
La onda de choque aéreo de la explosión provoca destrucción o daños en las vías del ferrocarril, el material rodante, los edificios, los elementos de comunicación, los sistemas de señalización, el suministro de agua por ferrocarril y otros elementos del complejo técnico y de ingeniería (ITC)* del transporte ferroviario.
Condición de calidad Los elementos TIC destruidos en zonas de emergencia se evalúan según el grado de destrucción correspondiente: lleno, fuerte, medio Y débil.
Destrucción completa caracterizado por la destrucción o colapso de todas o la mayoría de las estructuras de carga, paredes principales, deformación severa o colapso de los techos entre pisos y techos y tramos de puentes. Al mismo tiempo, los escombros de edificios y estructuras crean escombros continuos. Los elementos principales de la vía férrea fallan por completo. El material rodante, las máquinas de vía, los equipos y equipos de la estación no se pueden restaurar.
Es imposible utilizar elementos de máquinas, material rodante y partes destruidas de estructuras.
Destrucción severa se caracterizan por la destrucción de parte de las paredes principales y la mayoría de las restantes de los edificios, la deformación de los tramos de puentes, la mayoría de los soportes de la red de contactos y las líneas eléctricas. La restauración de la vía y las estructuras del ferrocarril es posible, pero poco práctica, ya que prácticamente se reduce a una nueva construcción utilizando algunos elementos y estructuras supervivientes. Los vehículos técnicos y de transporte no se pueden reparar; algunas de sus piezas se pueden utilizar para reparaciones en el futuro.
Daño medio caracterizado por la destrucción de elementos secundarios (tabiques internos, ventanas, techos), la aparición de grietas en las paredes, el colapso de los pisos del ático y secciones individuales de los pisos superiores. No se forman escombros alrededor de los edificios, pero los fragmentos individuales de las estructuras pueden ser arrojados a distancias considerables. La vía del tren se deforma. Se deforman elementos individuales de vanos de puentes, soportes individuales de líneas eléctricas, redes de contacto y líneas de comunicación. Es posible restaurar edificios, vías férreas, estructuras, material rodante, transporte y otros medios técnicos utilizando Reparaciones mayores y medianas.
Destrucción débil Los edificios se caracterizan por la destrucción de las estructuras menos duraderas: rellenos de puertas y ventanas, tabiques ligeros, techos. El equipo recibe pequeñas deformaciones de elementos menores. La restauración de la vía, las estructuras, el material rodante y el equipamiento del ferrocarril requiere reparaciones actuales.
Debido al hecho de que en caso de destrucción total y grave, los edificios, estructuras y medios técnicos no se restauran, en los datos de referencia y los cálculos a menudo se utilizan solo tres grados de destrucción: fuerte, media y débil.
Cuando los mismos parámetros de la onda de choque de la explosión se exponen a diferentes elementos del ITC, el grado de su destrucción será diferente debido a su diferente estabilidad física.
Bajo estabilidad física es necesario comprender la capacidad de la estructura para resistir los efectos de cargas externas en una situación de emergencia. Esta capacidad es una propiedad de una estructura que depende de su tamaño, diseño y otros parámetros y no depende de ningún factor externo. Dichos parámetros, por ejemplo, incluyen: rigidez estructural, presencia de una base, sujeción de elementos y otras propiedades de resistencia; material; posición de masa y centro de gravedad; dimensiones de elementos y su configuración; área de apoyo; distancia entre piezas de soporte, etc.
Por ejemplo, bajo las mismas cargas externas, los edificios residenciales de varios pisos sin marco con muros de carga hechos de ladrillos, paneles y bloques están sujetos a la mayor destrucción. Las cargas más grandes las soportan los enormes edificios industriales con estructura de metal y equipo interno de grúa de alta resistencia, para lo cual se instalan columnas de carga, lo que hace que la estructura del edificio sea más rígida y duradera.
Las elevadas cargas externas son soportadas por la estructura superior de la vía, que tiene una estructura rígida (unión de la capa de balasto, traviesas y carriles), una ligera elevación sobre el suelo y un bajo coeficiente de resistencia aerodinámica.
Entre los distintos tipos de material rodante ferroviario, los más resistentes a las cargas externas durante las explosiones son las plataformas descargadas de cuatro ejes (pequeñas dimensiones y peso importante), las cisternas cargadas (bajo coeficiente de resistencia aerodinámica) y las locomotoras. Los menos estables son los turismos y los vagones de mercancías vacíos cubiertos (de gran tamaño y relativamente ligeros).
Se lleva a cabo una evaluación comparativa de la estabilidad (por grado de destrucción) de los elementos ITC durante las explosiones utilizando un único indicador cuantitativo: la cantidad de exceso de presión en el frente de la onda de choque
Si el factor determinante en la destrucción de una estructura no es el exceso de presión en el frente de ondas de choque del aire ΔР f, y la presión de la velocidad del aire ΔР ck(en ausencia de datos experimentales sobre el grado de destrucción de estructuras en los valores correspondientes ΔР f), entonces la estabilidad de la estructura se calcula en base a la acción de la presión de velocidad ΔР ck. Valores calculados ΔР ck se recalculan usando la fórmula (3.1) o el gráfico (Fig. 3.3) en ΔР f, que le permite comparar la estabilidad de las estructuras y determinar el grado de su destrucción utilizando un único indicador ΔР f(Los cálculos para la estabilidad de estructuras se presentan en el Capítulo 8.)
La naturaleza de la dependencia del grado de destrucción de una estructura de la magnitud del exceso de presión en el frente de onda de choque. ΔР f se puede presentar en forma de gráfico (Fig. 3.7).
Para evaluar la resistencia de estructuras y dispositivos a la acción de una onda de choque es necesario conocerlos. límite de estabilidad - el valor límite de exceso de presión en el frente de onda de choque del aire, por encima del cual el funcionamiento de estructuras y dispositivos es imposible.
Arroz. 3.7. La naturaleza de la dependencia del grado de destrucción de la magnitud del exceso de presión en el frente de la onda de choque:
I - zona de destrucción débil; II - zona de destrucción media; III - zona de destrucción severa; IV - zona de destrucción total; - límite de estabilidad de la estructura;
Radio de operación: distancia desde el centro de la explosión, en la que es numéricamente igual al límite de estabilidad.
Más allá del límite de estabilidad Se acepta el elemento ITK límite inferior de daño promedio(a cierta distancia del centro de la explosión) (Fig. 3.7).
El significado de esta disposición es que, al caer en la zona I - destrucción débil (Fig. 3.7), la estructura requiere reparaciones continuas, pero su uso temporal es posible con ciertas restricciones.
Si se excede el límite de estabilidad de una estructura (cae en la zona II), el uso posterior de la estructura se vuelve imposible sin realizar reparaciones moderadas.
Así, el límite de estabilidad y el grado de destrucción de los elementos ITC se caracterizan cuantitativamente por los valores límite. ΔР f, Para las principales estructuras y dispositivos del transporte ferroviario, estos valores se dan en la tabla. 3.3.
Indicado en la tabla. 3.3 intervalos con valores mínimos y máximos de exceso de presión, que caracterizan un cierto grado de destrucción, tienen en cuenta posibles diferencias en el diseño de las estructuras y la posición de las estructuras en relación con la dirección de propagación del frente de onda de choque.
Para la vía férrea y el material rodante, los datos de la Tabla. 3.3 se dan para el caso en que el frente de onda de choque se propaga perpendicular al eje de la vía y al costado del material rodante (peor caso). Cuando una onda de choque se propaga a lo largo del eje de la vía férrea, el material rodante soporta un exceso de presión (presión de velocidad) 1,5-2 veces mayor que los valores de la tabla, y la vía férrea sufre una destrucción severa y completa, principalmente dentro del radio del cráter. .
En mesa 3.3, para una explosión nuclear se dan los valores de presión en el frente de ondas de choque que provocan un cierto grado de destrucción. Se cree que se produce el mismo grado de destrucción por una onda de choque de una explosión nuclear y una explosión de VM, GVS o UVG si la presión en el frente de onda de choque de la explosión de estas sustancias explosivas es aproximadamente 1,5 veces mayor que la presión. en el frente de onda de choque de una explosión nuclear.(Para VM, DHW y UVG, los datos tabulares aumentan 1,5 veces).
A diferencia de las ciudades y las instalaciones económicas, que, por regla general, contienen el mismo tipo de elementos: edificios, las instalaciones ferroviarias (de transporte) contienen varios tipos de estructuras y dispositivos,
asegurar el movimiento de los trenes y tener una estabilidad desigual. Por esta razón, en las instalaciones de transporte ferroviario en la zona de explosiones de emergencia, es imposible distinguir zonas generales de destrucción completa, fuerte, media y débil. Para cada tipo de estructura estas zonas tendrán sus propias dimensiones.
Las explosiones que se producen con mayor frecuencia en la práctica se pueden dividir en dos grupos principales: físico Y químico(ver figura 7.2).
Las explosiones físicas incluyen procesos que conducen a una explosión y no van acompañados de una transformación química de la sustancia.
Las explosiones químicas incluyen procesos de transformación química de una sustancia, que se manifiestan por combustión y se caracterizan por la liberación de energía térmica en un corto período de tiempo y en un volumen tal que se forman ondas de presión que se propagan desde la fuente de la explosión.
Las explosiones accidentales suelen ser causadas por procesos de combustión. Las explosiones de este tipo ocurren con mayor frecuencia durante el almacenamiento, transporte y fabricación de explosivos. Ocurren en el manejo de explosivos y sustancias explosivas en las industrias química y petroquímica; en caso de fugas de gas natural en edificios residenciales; durante la producción, transporte y almacenamiento de sustancias inflamables altamente volátiles o licuadas; al lavar tanques de almacenamiento de combustible líquido; en la fabricación, almacenamiento y uso de sistemas de polvo inflamable y algunas sustancias sólidas y líquidas espontáneamente combustibles.
Arroz. 7.2. Clasificación de las explosiones más frecuentes en la práctica.
En explosión física la energía liberada es la energía interna del gas comprimido o licuado (más estrictamente, vapor licuado). La fuerza de tales explosiones depende de la presión interna, y la destrucción puede ser causada por una onda de choque de gas en expansión o fragmentos de un tanque roto. En varios accidentes se observaron explosiones físicas resultantes de la destrucción total de camiones cisterna. Dependiendo de las circunstancias, partes de dicho tanque quedaron esparcidas a cientos de metros.
Lo mismo puede suceder (a menor escala) con las bombonas de gas portátiles si ésta se cae y se rompe la válvula reductora de presión. Son numerosos los casos de explosiones puramente físicas de recipientes con gases licuados a una presión que no supera los 4 MPa.
Las explosiones físicas también incluyen el fenómeno de la llamada detonación física (o térmica), que se produce cuando se mezclan líquidos fríos y calientes, cuando la temperatura de uno de ellos excede significativamente el punto de ebullición del otro (por ejemplo, cuando se vierte hierro fundido). vertido en agua). En la mezcla resultante de vapor y líquido, la evaporación puede tener lugar de manera explosiva debido a los procesos en desarrollo de fina fragmentación de las gotas de masa fundida, su rápida eliminación de ellas y el sobrecalentamiento del líquido frío. La detonación física va acompañada de la formación de una onda de choque con exceso de presión en la fase líquida, que alcanza en algunos casos cientos de megapascales. Este fenómeno puede provocar accidentes graves en reactores nucleares y en empresas industriales de las industrias metalúrgica, química y papelera.
Las fuentes de energía para gases comprimidos (vapores) en volúmenes cerrados de equipos pueden ser externas o internas. La externa es la energía eléctrica que se utiliza para comprimir gases y bombear líquidos; refrigerantes, incluidos los eléctricos, que proporcionan calentamiento de líquidos y gases en volúmenes de equipos cerrados. Las fuentes internas incluyen la energía de procesos fisicoquímicos exotérmicos y de transferencia de calor y masa en un volumen cerrado de equipo, que conducen a una intensa evaporación de medios líquidos o formación de gases, un aumento de temperatura y presión sin fenómenos explosivos internos.
Explosiones químicas dividido en explosiones volumétricas (ver Fig. 7.3) y de explosivos condensados. La fuente de una explosión química son las reacciones exotérmicas autoaceleradas de interacción de sustancias inflamables con agentes oxidantes o la descomposición térmica de compuestos inestables que ocurren rápidamente. En algunas circunstancias, son posibles reacciones incontroladas, acompañadas de un aumento de presión en el recipiente de reacción, que puede colapsar por completo si no hay una válvula de seguridad. Esto puede crear una onda de choque y un campo de fragmentación.
Arroz. 7.3. Clasificación de explosiones volumétricas.
Los portadores de energía de las explosiones químicas pueden ser sustancias sólidas, líquidas y gaseosas, así como suspensiones aéreas de sustancias inflamables (líquidas y sólidas) en un ambiente oxidante (a menudo en el aire). Las explosiones de mezclas de gases y suspensiones aéreas de sustancias inflamables a veces se denominan explosiones volumétricas. Los portadores de energía sólidos y líquidos en la mayoría de los casos pertenecen a la clase explosivos condensados. Estas sustancias o mezclas de las mismas incluyen agentes reductores y agentes oxidantes u otros compuestos químicamente inestables. Cuando se inicia una explosión en estas sustancias, se producen reacciones exotérmicas redox o reacciones de descomposición térmica con liberación de energía térmica a una velocidad enorme (durante las explosiones de explosivos condensados, los átomos de carbono e hidrógeno en las moléculas de la sustancia son reemplazados por átomos de nitrógeno).
Portadores de energía gaseosos Son mezclas homogéneas de gases inflamables (vapores) con oxidantes gaseosos, como aire, oxígeno, cloro, etc., o compuestos gaseosos inestables, como acetileno, etileno (propensos a descomposición térmica en ausencia de oxidantes). La fuente de explosiones de mezclas de gases son reacciones de oxidación exotérmica de sustancias inflamables o reacciones de descomposición de compuestos inestables.
Suspensiones neumáticas explosivas de dos fases. Consisten en líquidos inflamables (“nieblas”) o sólidos (polvo) finamente dispersos en un ambiente oxidante, principalmente en el aire. La fuente de energía para sus explosiones es también el calor de combustión de estas sustancias.
Un sistema tecnológico es explosivo si tiene una reserva de energía potencial que se libera a una velocidad tan alta que puede generar una onda de choque de aire (ASW) capaz de provocar choques o lesiones a las personas. La cantidad de energía potencial está determinada por las correspondientes leyes fisicoquímicas de liberación de energía.
La energía de explosión de los ambientes de vapor-gas está determinada por el calor de combustión de sustancias inflamables mezcladas con aire (agente oxidante); explosivos condensados: por el calor liberado durante su detonación (reacción de descomposición); durante explosiones físicas de sistemas con gases comprimidos y líquidos sobrecalentados, según la energía de expansión adiabática de los medios vapor-gas y el sobrecalentamiento del líquido.
La tasa de liberación de energía se expresa generalmente como poder específico, es decir, la cantidad de energía liberada por unidad de tiempo por unidad de volumen. En las explosiones químicas, la tasa de liberación de energía puede determinarse por la velocidad de detonación o propagación de la llama en un ambiente gaseoso. La velocidad de propagación de la detonación en un explosivo sólido o líquido corresponde aproximadamente a la velocidad del sonido en la sustancia y está en el rango de 2. 10 3-9. 10 3 m/s; Durante las explosiones físicas y químicas de gas, las ondas de compresión se mueven a una velocidad cercana a la velocidad del sonido en el aire.
Las explosiones químicas provocadas por reacciones de descomposición exotérmica en explosivos condensados o compuestos inestables en fase gaseosa van acompañadas de la formación (aumento) del número de moles de gases. Por ejemplo, la explosión de 1 kg de trinitrotolueno (TNT), que es una sustancia con balance de oxígeno negativo, produce aproximadamente 20 moles de gases (vapores) (0,6 - CO; 10,0 - CO 2; 0,8 - H 2 O; 6 .0 – N2; 0,4 – NH3; 4,7 –CH3OH; 1,0 – HCN) y 15 moles de carbono. La mayoría de los demás explosivos potentes (a excepción de la nitroglicerina) también son sustancias con un balance de oxígeno negativo, es decir, la cantidad de átomos de oxígeno en sus moléculas no es suficiente para convertir completamente los átomos de carbono existentes en CO 2 y el hidrógeno en H 2 O. La capacidad de una sustancia para sufrir un proceso explosivo está sujeta a las leyes de la termoquímica, según las cuales, si en una reacción dada la suma de los calores de formación de los productos es menor que el calor de formación del compuesto inicial, entonces esta sustancia es potencialmente explosiva. Por ejemplo, si la sustancia A, que se descompone mediante la reacción A → B + C + D, es explosiva, entonces se debe cumplir la siguiente condición:
q(A) ≥ q(B) + q(C) + q(D),
donde q es la entalpía (calor) de formación; q tiene valores positivos para compuestos formados con absorción de calor (procesos endotérmicos) y negativos para compuestos formados con liberación de calor (procesos exotérmicos).
De esta forma, sólo se puede evaluar la capacidad de una sustancia para sufrir un proceso explosivo, y la energía y potencia de la explosión están determinadas por la velocidad de reacción.
Las fuentes de energía de explosión pueden ser reacciones químicas redox, en las que
el aire o el oxígeno reaccionan con el agente reductor.
Junto con los gases inflamables, los agentes reductores pueden ser
sólidos finos inflamables (polvos) o
líquidos dispersos. Las reacciones redox en estas condiciones pueden ocurrir tanto en volúmenes cerrados como abiertos a velocidades suficientemente altas a las que se generan ondas de choque que pueden causar una destrucción significativa.
8.2. Clasificación de explosión
En sitios explosivos es posible lo siguiente: tipos de explosiones:
1. Explosiones de explosivos condensados (CEC). En este caso, se produce una liberación repentina e incontrolada de energía en un corto período de tiempo en un espacio limitado. Dichos explosivos incluyen TNT, dinamita, plastidios, nitroglicerina, etc.
2. Explosiones de mezclas de aire y combustible u otras sustancias gaseosas polvo-aire (PLAS). Estas explosiones también se denominan explosiones volumétricas.
3. Explosiones de recipientes que funcionen bajo sobrepresión (cilindros con gases comprimidos y licuados, plantas de calderas, gasoductos, etc.). Éstas son las llamadas explosiones físicas.
Principal factores dañinos de la explosión son: onda de choque de aire, fragmentos.
Consecuencias principales de la explosión: destrucción de edificios, estructuras, equipos, comunicaciones (tuberías, cables, ferrocarriles), lesiones y muerte.
Consecuencias secundarias de la explosión: colapso de estructuras de edificios y estructuras, lesiones y entierro de personas en el edificio bajo sus escombros, envenenamiento de personas con sustancias tóxicas contenidas en contenedores, equipos y tuberías destruidos.
En caso de explosiones, las personas sufrirán lesiones térmicas, mecánicas, químicas o por radiación.
Para evitar explosiones en las empresas, se toman una serie de medidas, según la naturaleza de la producción. Muchas medidas son específicas, características únicamente de uno o varios tipos de producción. Sin embargo, existen medidas que deben observarse en cualquier producción. Éstas incluyen:
1) colocación de instalaciones de producción de explosivos, instalaciones de almacenamiento, almacenes de explosivos en áreas deshabitadas o escasamente pobladas;
2) si no se puede cumplir la primera condición, dichas instalaciones podrán construirse a distancias seguras de las zonas pobladas;
3) para suministrar electricidad de manera confiable a las industrias explosivas (en este caso, el régimen tecnológico se altera), es necesario tener fuentes de suministro de energía autónomas (generadores, baterías);
4) en oleoductos y gasoductos largos se recomienda disponer de equipos de emergencia cada 100 km.
8.3. Características y clasificación de explosivos condensados.
Por KVV queremos decir compuestos químicos situado en estado sólido o líquido, que, bajo la influencia de condiciones externas, son capaces de realizar una rápida transformación química de autopropagación con la formación de gases altamente calentados y a alta presión que, al expandirse, producen trabajo mecánico. Esta transformación química de explosivos se llama transformación explosiva.
La transformación explosiva, dependiendo de las propiedades del explosivo y del tipo de impacto sobre el mismo, puede ocurrir en forma de explosión o combustión. La explosión se propaga a través del explosivo a una velocidad muy variable, medida en cientos o miles de metros por segundo. El proceso de transformación explosiva, causado por el paso de una onda de choque a través de una sustancia explosiva y que ocurre a una velocidad supersónica constante (para una sustancia determinada en un estado determinado), se llama detonación. Si la calidad del explosivo disminuye (humidificación, apelmazamiento) o el impulso inicial es insuficiente, la detonación puede convertirse en combustión o extinguirse por completo.
El proceso de combustión de explosivos potentes avanza relativamente lentamente, a una velocidad de varios metros por segundo. La velocidad de combustión depende de la presión en el espacio circundante: al aumentar la presión, la velocidad de combustión aumenta y, a veces, la combustión puede provocar una explosión.
La excitación de la transformación explosiva de explosivos se llama. iniciación. Ocurre si al explosivo se le da la cantidad de energía requerida (impulso inicial). Se puede transmitir de una de las siguientes maneras:
Mecánico (impacto, pinchazo, fricción);
Térmico (chispa, llama, calentamiento);
Eléctrico (calefacción, descarga de chispas);
Químico (reacciones con intensa liberación de calor);
Explosión de otra carga explosiva (explosión de una cápsula detonadora o de una carga vecina).
Todos los VVV utilizados en producción se clasifican en tres grupos:
- iniciando(primarios), tienen una sensibilidad muy alta al impacto y a los efectos térmicos y se utilizan principalmente en cápsulas detonadoras para detonar la carga explosiva principal (fulminato de mercurio, nitroglicerina);
- explosivos secundarios. Su explosión se produce cuando se exponen a una fuerte onda de choque, que puede crearse durante su combustión o mediante un detonador externo. Los explosivos de este grupo son relativamente seguros de manipular y pueden almacenarse durante mucho tiempo (TNT, dinamita, hexógeno, plastidios);
- pólvora. La sensibilidad al impacto es muy baja y arde lentamente. Se encienden por una llama, chispa o calor, arden más rápido al aire libre. Explotan en un contenedor cerrado. La composición de la pólvora incluye: carbón vegetal, azufre, nitrato de potasio.
En la economía nacional, los KVV se utilizan para tender carreteras, túneles en las montañas, romper atascos de hielo durante el período de deriva del hielo en los ríos, en canteras para minería, demoler edificios antiguos, etc.
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