Bombas excéntricas sin sello para isocianatos
En la madrugada del 3 de diciembre de 1984, entró agua en un tanque que contenía 42 toneladas de isocianato de metilo (MIC). La reacción exotérmica resultante aumentó la temperatura dentro del tanque a más de 200 C (392 F) y elevó drásticamente la presión atmosférica.
Como resultado, alrededor de 30 toneladas métricas de MIC escaparon del tanque a la atmósfera en menos de una hora. Los gases fueron arrastrados por los vientos del sureste sobre la ciudad india de Bhopal, y el caos que siguió resultó en el mayor desastre industrial de la historia.
La tragedia del gas de Bhopal, que se originó en la planta de Union Carbide India Limited (UCIL) en Bhopal, Madhya Pradesh, India, fue supuestamente responsable de 3000 muertes a las pocas semanas de la fuga. Desde entonces, otras 8.000 personas han muerto a causa de enfermedades relacionadas con los gases. Una declaración jurada del gobierno de 2006 estimó que la sustancia tóxica causó más de medio millón de lesiones.
Las teorías varían sobre cómo entró originalmente el agua en el tanque. Algunos creen que un trabajador descontento introdujo agua directamente en el tanque como un acto de sabotaje. Otros citan negligencia de la gerencia. Una cosa es innegable: la tragedia del gas de Bhopal demostró el poder destructivo de los isocianatos si no se manipulan y contienen adecuadamente.
Isocianatos
Los isocianatos son una familia de productos químicos altamente reactivos y de bajo peso molecular. El isocianato de metilo es un isocianato monofuncional, mientras que los compuestos más utilizados son los diisocianatos y los poliisocianatos. Los diisocianatos contienen dos grupos isocianato, mientras que los poliisocianatos normalmente se derivan de diisocianatos y pueden contener varios grupos isocianato. Los diisocianatos más comúnmente usados incluyen metilenbis (isocianato de fenilo), conocido como MDI, y diisocianato de tolueno (TDI).
Las bombas de discos excéntricos constan de un cilindro y un elemento de bombeo montados en un eje excéntrico. A medida que gira el eje excéntrico, el elemento de bombeo forma cámaras dentro del cilindro, que aumentan de tamaño en el puerto de admisión, aspirando fluido hacia la cámara de bombeo. El fluido se transporta al puerto de descarga donde se reduce el tamaño de la cámara de bombeo. Esta acción exprime el fluido hacia la tubería de descarga.
El MDI y el TDI se utilizan a menudo en la industria del poliuretano, incluida la fabricación de espumas, fibras, elastómeros y revestimientos flexibles y rígidos, como pinturas y barnices. Los isocianatos se utilizan con mayor frecuencia en la industria del automóvil, la reparación de carrocerías de automóviles y los materiales de aislamiento de edificios.
Los productos de poliuretano en aerosol que contienen isocianatos se han desarrollado para una amplia gama de usos minoristas, comerciales e industriales para proteger cemento, madera, fibra de vidrio, acero y aluminio, incluidos los revestimientos protectores para plataformas de camiones, remolques, botes, cimientos y cubiertas.
Los isocianatos se utilizan en pinturas porque proporcionan un mecanismo de enlace cruzado (enlaces químicos) que es diferente de otros revestimientos. Como resultado, los isocianatos ayudan a crear recubrimientos más duraderos con excelentes propiedades estéticas. Estos recubrimientos proporcionan películas que curan rápidamente a bajas temperaturas. También tienen excelentes propiedades de aplicación, produciendo películas suaves y recubrimientos de alto brillo.
Los isocianatos deben manipularse adecuadamente a lo largo de la cadena de suministro porque el riesgo de sobreexposición puede provocar una variedad de problemas de salud a corto y largo plazo.
Riesgo de exposición y resultados
Los isocianatos son potentes irritantes de las membranas mucosas de los ojos y del tracto gastrointestinal. El contacto directo con la piel también puede causar una inflamación notable. Los isocianatos pueden sensibilizar a los trabajadores, sometiéndolos a ataques de asma severos si están expuestos nuevamente.
La exposición ocupacional más común a los isocianatos es la inhalación del vapor o aerosol, aunque la exposición puede ocurrir a través del contacto con la piel durante la manipulación de isocianatos líquidos. La exposición generalmente ocurre durante la producción y el uso de isocianatos, particularmente durante el proceso de fabricación en la industria de la espuma de poliuretano. Esto incluye el bombeo de isocianatos.
Los isocianatos son tóxicos y contaminantes, pero también pueden ser inflamables. Si bien su inflamabilidad es baja, en concentraciones específicas, la presencia de vapores explosivos u otros líquidos inflamables en el mismo sitio puede crear un ambiente peligroso para los trabajadores y la comunidad, como en la tragedia de Bhopal.
Para transferir y contener isocianatos de manera segura, los operadores deben elegir la solución de bombeo correcta.
Dadas sus propiedades únicas, los isocianatos requieren una bomba que manipule el producto suavemente (baja cizalladura), tenga una fuerte capacidad de succión y ofrezca un diseño de compensación de desgaste y de bajo mantenimiento. Se pueden utilizar diferentes tecnologías para transferir isocianatos, pero la solución más segura y eficiente que cumple con todos estos criterios es la bomba de disco excéntrico.
Ventajas de las bombas de disco excéntrico
La tecnología de disco excéntrico proporciona menos riesgo y más eficiencia que otras bombas, incluidas las bombas de engranajes de transmisión magnética, que se usan comúnmente para manejar MDI. Las ventajas de usar un disco excéntrico sobre un engranaje son su diseño, fuerte succión, bajo corte y compensación de desgaste.
Diseño
Las bombas de disco excéntrico consisten en un cilindro estacionario y un disco móvil. El disco es movido por un eje excéntrico alojado dentro de un extremo de fuelle, que sujeta el disco. A medida que gira el eje excéntrico, el disco forma cámaras dentro del cilindro, aumentando en el puerto de succión y disminuyendo en el puerto de descarga. Durante el funcionamiento, la presión de descarga se ejerce contra el disco excéntrico, evitando que se deslice. El bajo deslizamiento entre el disco y el cilindro le da a las bombas de discos excéntricos su capacidad para despojar o limpiar líneas de producto, una ventaja clave sobre las bombas de engranajes.
Los isocianatos son tóxicos por naturaleza, por lo que requieren bombas sin sello para eliminar las fugas y proporcionar la máxima contención del producto. Las bombas de discos excéntricos y las bombas de transmisión magnética no tienen sellos. Las bombas de engranajes Mag-drive utilizan un acoplamiento magnético para crear un sello de eje estático en lugar de empaquetaduras o sellos mecánicos. Las bombas de discos excéntricos no tienen acoplamientos magnéticos, empaques ni sellos mecánicos, lo que elimina un posible punto de fuga que podría provocar fallas.
fuerte succión
Al cargar o descargar MDI, es importante tener una bomba capaz de despejar las líneas. La fuerte succión de las bombas de discos excéntricos hace que la carga y descarga sea mucho más segura y limpia porque las mangueras y tuberías se vacían antes de desconectarlas al final de la transferencia. Las bombas de discos excéntricos también cuentan con una succión superior a bajas velocidades, lo que garantiza que quede un mínimo de producto en la tubería antes de cualquier mantenimiento.
Bajo cizallamiento
Los isocianatos son líquidos dilatantes, lo que significa que cuando se someten a un alto cizallamiento y agitación, su viscosidad tiende a aumentar. Las bombas de engranajes por sí solas cortan más líquido que las bombas de discos excéntricos, lo que puede provocar sobrecalentamiento y bloqueos. El resultado final es la falla de la bomba y el tiempo de inactividad. Este problema es más común con las bombas de engranajes, pero no puede ocurrir con las bombas de discos excéntricos debido a su baja tasa de corte y al consumo de más energía.
Compensación de desgaste
La mayoría de las bombas de desplazamiento positivo no tienen sistemas de compensación de desgaste, lo que significa que el desgaste normal de la bomba conducirá a pérdidas progresivas de caudal. Los operadores pueden tratar de compensar el desgaste acelerando la bomba, pero eso iniciará un ciclo peligroso de hacer funcionar la bomba más rápido, lo que provocará que la bomba se desgaste más rápido y consuma más energía.
El diseño único de las bombas de discos excéntricos les permite autocompensarse por el desgaste mecánico, lo que les da a las bombas la capacidad de mantener caudales constantes a lo largo del tiempo. Las bombas de discos excéntricos no se desgastan tan rápidamente como las bombas de engranajes. Desde la primera vez que se enciende una bomba de engranajes, los engranajes comienzan a desgastarse, lo que crea espacios más amplios en la ruta del líquido y tasas de flujo y contención del producto menos consistentes. Las bombas de discos excéntricos tienen un sistema de compensación total del desgaste que sigue funcionando a pesar del desgaste y sin necesidad de aumentos de velocidad.
Conclusión
El desastre de Bhopal demostró los peligros relacionados con el manejo de isocianatos. En el entorno de fabricación actual, particularmente en la industria del poliuretano, los isocianatos son uno de los compuestos más importantes dentro del proceso de producción. Muchos riesgos a corto y largo plazo están involucrados con el manejo de isocianatos. Por lo tanto, los operadores necesitan la tranquilidad que solo las bombas de discos excéntricos pueden brindar. Las bombas de discos excéntricos requieren poco mantenimiento y brindan una compensación de desgaste superior, una succión fuerte y un cizallamiento bajo que son obligatorios cuando se maneja este químico peligroso.