Explosión de polvo ATEX en transporte neumático: normativa y prevención

¿Puede una soplante Roots provocar una explosión de polvo? Bajo ATEX, la respuesta es sí, incluso cuando la propia soplante nunca entra en contacto con polvo combustible.

El riesgo oculto en el transporte neumático

Los sistemas de transporte neumático se usan ampliamente en la industria alimentaria, el manejo de grano, la fabricación química, la producción farmacéutica y otros sectores que manipulan polvos combustibles. El transporte neumático en fase diluida a presión positiva permite una transferencia continua entre equipos de proceso, silos de almacenamiento y sistemas de separación. Bajo el marco ATEX, los operadores deben evaluar la probabilidad y persistencia de atmósferas explosivas en todo el sistema, y una fuente de ignición no tiene por qué originarse en el mismo punto donde finalmente se produce la explosión.
Una soplante volumétrica tipo Roots puede generar chispas mecánicas o partículas calientes durante un funcionamiento anómalo, incluso manejando únicamente aire limpio. Estas fuentes de ignición pueden viajar aguas abajo antes de encontrarse con polvo combustible. La soplante puede no contener polvo combustible y, aun así, ser el origen de una fuente de ignición capaz de provocar una explosión en otro punto del sistema. [1]

Cómo funciona el transporte neumático en fase diluida a presión positiva

Un sistema típico se compone de una soplante Roots, una tubería de aire limpio, una válvula rotativa u otro dispositivo de alimentación de material, una línea de transporte cargada de polvo, y un silo receptor, ciclón, filtro de mangas u otro separador. El polvo se incorpora al flujo de aire aguas abajo de la soplante. Por tanto, el tramo de aire limpio puede transportar fuentes de ignición aunque normalmente no exista allí una atmósfera explosiva de polvo.

¿Dónde pueden formarse atmósferas explosivas de polvo?

Marco ATEX: la Directiva 1999/92/CE, artículo 4 y anexo I, exige evaluar la probabilidad y persistencia de atmósferas explosivas y establece el marco para la clasificación de áreas peligrosas. La norma EN 1127-1:2019 aborda la identificación de riesgos de explosión, la evaluación de fuentes de ignición, la prevención y la protección. [10, 11]

Una deflagración de polvo requiere polvo combustible disperso en concentración explosiva, suficiente oxidante y una fuente de ignición eficaz. El confinamiento contribuye a la acumulación de presión. En el transporte en fase diluida pueden darse concentraciones en torno a 1 kg/m³, aunque los valores reales varían según la carga de sólidos y las condiciones de operación; la explosividad debe evaluarse frente a la concentración mínima explosiva (CME) del material. [1]

Líneas de transporte

El polvo en suspensión en el flujo de aire puede formar una mezcla explosiva cuando la concentración y otras condiciones son favorables. La tubería también puede transmitir llama y presión entre equipos conectados. Una carga nominal de sólidos, por sí sola, no demuestra que la mezcla supere la CME.

Silos receptores y depósitos de almacenamiento

El llenado neumático puede generar nubes de polvo localizadas cerca de la entrada y dentro del depósito receptor. Las partículas calientes procedentes de equipos aguas arriba pueden alcanzar estos puntos durante el llenado.

Filtros de mangas (colectores de polvo)

Las cámaras cargadas de polvo y los ciclos de limpieza de filtros pueden dispersar polvo combustible. Una deflagración dentro de un filtro de mangas puede generar una presión interna significativa y transmitir llama a los equipos conectados.

Ciclones y tolvas receptoras

La separación y descarga de material puede generar nubes de polvo. Sus interconexiones deben evaluarse en cuanto a la posible propagación y el aislamiento adecuado. [1, 2]

Fuentes de ignición en sistemas de transporte neumático

Chispas mecánicas generadas por soplantes Roots

Las soplantes Roots tienen lóbulos rotativos muy próximos entre sí, diseñados para funcionar sin contacto. Los fallos mecánicos pueden producir fricción, impacto, partículas incandescentes o fragmentos calientes. Entre los mecanismos de fallo creíbles se incluyen el contacto rotor-rotor, el contacto rotor-carcasa, la pérdida de holgura, el fallo de rodamientos, problemas de engranajes de sincronismo o lubricación, y la entrada de objetos metálicos extraños por la admisión de aire. Que una partícula pueda inflamar un polvo determinado depende de su masa, material, temperatura, comportamiento de oxidación y la sensibilidad de ignición del propio polvo. [1,3,4]

Chispas externas e incendios en el filtro de admisión

Chispas externas o residuos ardiendo pueden ser arrastrados hacia la admisión de la soplante. Según la construcción del filtro y el incidente, la ignición del medio filtrante de admisión puede generar material en combustión capaz de alcanzar el flujo de aire. Este escenario requiere evaluar la ubicación de la admisión, la exposición a trabajos en caliente externos, la filtración y la vía creíble de entrada a la línea de transporte.

Superficies calientes y rodamientos sobrecalentados

Los rodamientos y componentes rotativos pueden sobrecalentarse por pérdida de lubricación, desgaste o desalineación. En una soplante de aire limpio, un rodamiento caliente no entra automáticamente en contacto con el polvo, pero su fallo puede producir fricción interna y partículas calientes. La monitorización de temperatura y vibración son controles preventivos valiosos.

Descargas electrostáticas

El contacto y la separación entre el polvo, tuberías, filtros y mangueras pueden generar carga electrostática. La puesta a tierra, el bonding, los componentes conductores y la selección de conexiones flexibles adecuadas deben seguir la evaluación de riesgos del proceso y la guía aplicable sobre electricidad estática (p. ej., NFPA 77 o práctica nacional equivalente). [5]

Fuentes de ignición eléctricas y otras

Motores, sensores, interruptores e instrumentos deben ser adecuados para la clasificación de área peligrosa aplicable bajo ATEX (requisitos de equipos de la Directiva 2014/34/UE). También deben considerarse los objetos metálicos extraños, la fricción en válvulas rotativas, el material en combustión lenta y las actividades de mantenimiento. [6, 10]

La chispa viajera: ignición lejos del origen

Imaginemos un fallo de rodamiento que provoca desalineación del rotor y contacto metálico dentro de una soplante. Una partícula caliente entra en la corriente de aire limpio, viaja aguas abajo y alcanza la válvula rotativa donde se introduce el polvo combustible. Si la partícula conserva suficiente capacidad de ignición y se encuentra con una nube de polvo explosiva, puede iniciarse una deflagración en la línea o en el equipo receptor. El origen de la fuente de ignición y el punto de la explosión pueden estar separados por una distancia considerable.

Consecuencias y propagación de la explosión

Desarrollo de presión

Las deflagraciones de polvo pueden generar un aumento de presión muy rápido. Pmax caracteriza la presión máxima de explosión en condiciones de ensayo especificadas, mientras que Kst caracteriza la velocidad máxima normalizada de aumento de presión. Son parámetros de severidad, no medidas de la probabilidad de ignición.

Propagación de llama a través de las tuberías

Las tuberías conectadas pueden transmitir llama y presión desde un equipo donde se inicia la explosión hacia otro equipo. La turbulencia y la precompresión pueden intensificar la combustión, por lo que el aislamiento debe considerarse junto con la protección del equipo. [2, 7]

Explosiones secundarias y consecuencias

Un evento inicial puede dispersar el polvo acumulado y crear condiciones para explosiones secundarias. Las consecuencias incluyen lesiones al personal, rotura de equipos, daños en sistemas adyacentes, paradas prolongadas y una interrupción importante del negocio.

Evaluación del riesgo bajo ATEX

Para instalaciones de la UE, la Directiva 1999/92/CE, artículo 3, establece una jerarquía: prevenir la formación de atmósferas explosivas, evitar la ignición cuando no sea posible prevenirlas, y mitigar los efectos de la explosión. El artículo 4 exige una evaluación global que incluya las interacciones y espacios conectados —soplante, tramo de aire limpio, dispositivo de alimentación, línea cargada de polvo, receptor e interconexiones—, cubriendo el funcionamiento normal, los fallos previsibles, el arranque, la parada, el mantenimiento y la transmisión creíble de fuentes de ignición. El artículo 8 aborda el documento de protección contra explosiones. La norma EN 1127-1:2019 complementa este enfoque con una metodología sistemática de evaluación del riesgo de explosión. [10, 11]

Referencia internacional: la norma NFPA 660 (estándar estadounidense de polvo combustible) ofrece un marco equivalente de Análisis de Riesgo de Polvo (DHA) y se usa ampliamente como referencia técnica complementaria fuera de la UE; las normas NFPA 68 y NFPA 69 apoyan la selección de sistemas de venteo, prevención y aislamiento. [1, 2, 7]

El ensayo de MIE no determina por sí solo la capacidad de ignición de una partícula metálica caliente; distintos mecanismos de ignición transfieren energía de forma diferente.

Prevención de la explosión: interrumpir la cadena de ignición

Integridad mecánica y monitorización

Mantener las holguras del rotor, el estado de los rodamientos, la lubricación, la alineación, los filtros de admisión y los engranajes de sincronismo. Monitorizar la vibración, la temperatura y las condiciones de presión anómalas; disponer de alarmas y enclavamientos de parada cuando esté justificado. El mantenimiento reduce el riesgo, pero no puede garantizar que los fallos mecánicos nunca vayan a producirse.

SparkCatch: mitigación pasiva en línea de fuentes de ignición

SparkCatch de ADIX está concebido para reducir la transmisión de determinadas partículas calientes con capacidad de ignición en el aire de transporte. En esta configuración, su ubicación estratégica de instalación es entre la soplante Roots y la válvula rotativa u otro punto de inyección de polvo, mientras la línea todavía contiene aire limpio.
Su geometría interna modifica la trayectoria de las partículas arrastradas y aumenta su recorrido efectivo o tiempo de residencia, favoreciendo la disipación de energía térmica. Dentro de la envolvente de funcionamiento validada del equipo, esto puede reducir la capacidad de ignición de las partículas calientes antes de que alcancen el polvo combustible. El principio pasivo no requiere energía eléctrica para su funcionamiento básico.
SparkCatch debe describirse como una capa de prevención adicional, no como un sustituto del venteo, la supresión o el aislamiento contra explosiones requeridos. El rendimiento frente a chispas mecánicas, partículas incandescentes o llamas establecidas debe respaldarse por separado con la evidencia de ensayo y las condiciones de instalación correspondientes. [1, 3, 4]

Detección y extinción de chispas

Los sistemas activos detectan la radiación de chispas o partículas incandescentes e inician la extinción aguas abajo. Su rendimiento depende de la velocidad de transporte, la cobertura de los detectores, el tiempo de respuesta, la distancia disponible, el medio de extinción y el mantenimiento. Estos sistemas pueden complementar la mitigación pasiva.

Electricidad estática e idoneidad de los equipos

Conectar a tierra y hacer bonding de los componentes conductores, evaluar mangueras y materiales aislantes, y seleccionar equipos eléctricos adecuados para la zona clasificada aplicable bajo la Directiva 2014/34/UE. Evaluar los equipos no eléctricos frente a fricción, impacto, superficies calientes y carga electrostática. [3–6, 10]

Otros controles preventivos

Según la evaluación de riesgos, pueden incluirse medidas adicionales como filtración de admisión, eliminación de cuerpos extraños, enclavamientos de proceso e inertización donde sea viable.

Protección contra explosiones: limitar las consecuencias si falla la prevención

Venteo de explosión y venteo sin llama

El venteo de explosión proporciona un alivio de presión controlado para reducir la presión desarrollada en el equipo protegido. El venteo sin llama puede reducir la llama externa y los efectos térmicos cuando el venteo convencional al exterior no es viable. Ambos requieren un diseño adecuado para el equipo, las propiedades del polvo y las condiciones de instalación. [7]

Supresión de explosión

Los sistemas de supresión detectan una deflagración incipiente y descargan rápidamente el agente supresor para limitar la combustión y el desarrollo de presión. Su idoneidad debe validarse para el equipo protegido y las condiciones del proceso. [2]

Aislamiento de explosión

Entre las tecnologías de aislamiento adecuadas se incluyen válvulas de clapeta pasivas certificadas o validadas de otro modo, válvulas mecánicas de actuación rápida, aislamiento químico y válvulas rotativas diseñadas específicamente para aislamiento contra explosiones. Una válvula rotativa o de clapeta ordinaria no debe considerarse automáticamente un dispositivo de aislamiento contra explosiones. [2]

Por qué prevención y protección trabajan juntas

Una estrategia eficaz utiliza capas complementarias. El mantenimiento y la monitorización de la soplante reducen la probabilidad de condiciones anómalas; SparkCatch puede reducir la transmisión de determinadas partículas calientes antes de la inyección de polvo; la detección y extinción de chispas puede abordar las vías de ignición aplicables; y el venteo, la supresión y el aislamiento reducen las consecuencias si se produce una deflagración. Cada medida aborda una parte distinta del riesgo, de forma coherente con la jerarquía ATEX de prevenir-evitar-mitigar.

Conclusión: la prevención empieza antes de que entre el polvo

En el transporte neumático en fase diluida a presión positiva, las fuentes de ignición pueden originarse en equipos que normalmente manejan únicamente aire limpio. Un fallo en una soplante Roots puede introducir partículas calientes en la corriente de aire; esas partículas pueden viajar aguas abajo y alcanzar nubes de polvo combustible en líneas de transporte, silos, ciclones o filtros de mangas. El documento de protección contra explosiones debe seguir las fuentes de ignición creíbles desde su origen hasta su posible transmisión y punto de ignición.
Una mitigación SparkCatch en línea, correctamente seleccionada y validada, puede añadir una capa preventiva entre la soplante y el punto de introducción del material. Donde sea necesario, el venteo, la supresión y el aislamiento contra explosiones siguen siendo esenciales. El enfoque más sólido consiste en prevenir la ignición siempre que sea posible, limitando a la vez las consecuencias si la prevención falla.
ADIX diseña y fabrica soluciones de prevención y protección contra explosiones para procesos que manejan polvo combustible. Contacta con nuestro equipo de ingeniería para revisar tu aplicación de transporte neumático.

Referencias

[1] NFPA 660 (2025), Standard for Combustible Dusts and Particulate Solids — DHA, riesgos de ignición y requisitos específicos de proceso; citada aquí como marco técnico internacional.
[2] NFPA 69, Standard on Explosion Prevention Systems — disposiciones aplicables de prevención, supresión y aislamiento.
[3] ISO 80079-36:2016 — Equipos no eléctricos para atmósferas explosivas: método básico y requisitos.
[4] ISO 80079-37:2016 — Protección de equipos no eléctricos mediante seguridad constructiva, control de fuentes de ignición e inmersión en líquido.
[5] NFPA 77, Recommended Practice on Static Electricity.
[6] NFPA 70, National Electrical Code — artículos aplicables de áreas clasificadas; para instalaciones en la UE aplican los códigos eléctricos nacionales equivalentes alineados con la Directiva 2014/34/UE.
[7] NFPA 68, Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting.
[8] Serie VDI 2263 — Incendios y explosiones de polvo; evaluación de riesgos y medidas de seguridad.
[9] FM Global Property Loss Prevention Data Sheet 7-76 — Combustible Dusts.
[10] Directivas ATEX 1999/92/CE y 2014/34/UE — marcos europeos de lugar de trabajo y de equipos. Cita adicional: Directiva 1999/92/CE, artículos 3, 4 y 8; anexo I (clasificación de áreas peligrosas) y anexo II (requisitos mínimos de lugar de trabajo).
[11] EN 1127-1:2019 — Atmósferas explosivas: prevención y protección contra la explosión; conceptos básicos y metodología.
[12] Serie EN 13463 (retirada / sustituida) — Normas ATEX históricas para equipos no eléctricos. EN 13463-1 fue sustituida por EN ISO 80079-36:2016; los conceptos de protección que antes estaban en EN 13463 fueron sustituidos por EN ISO 80079-37:2016. Usar EN ISO 80079-36/-37 para la evaluación actual de equipos.