¿Qué es la energía mínima de ignición?

La energía de ignición mínima (MIE) es una medida de la cantidad más baja de energía transportada por una chispa eléctrica que encenderá un combustible disperso o un compuesto quemable en el aire. Las condiciones deben ser ideales para que la explosión se produzca con valores MIE, pero de lo contrario, solo pueden ser necesarios valores de ignición ligeramente más altos para encender la mezcla. La chispa que causa una explosión en tales casos puede ser una descarga electrostática (ESD) donde existe una diferencia latente en el potencial eléctrico entre dos objetos cercanos, o puede ser causada por un circuito eléctrico vivo que experimenta un arco o cortocircuito. evento de descarga del circuito. Comprender los procesos químicos de combustión que conducen a eventos de mínima energía de ignición es importante en el campo de la extinción de incendios, así como en las industrias que involucran el almacenamiento y uso de compuestos volátiles, como en la operación de aeronaves.

Los combustibles y solventes volátiles, y otros químicos que se sabe que tienen valores mínimos de energía de ignición muy bajos incluyen acetileno e hidrógeno a 0.017 milijulios, etileno a 0.08 milijulios y metano a 0.3 milijulios. Estos productos químicos deben manipularse con extremo cuidado en espacios reducidos debido al hecho de que todos ellos también tienen bajos puntos de evaporación a presión y temperatura atmosféricas normales. Uno de los accidentes aéreos comerciales más costosos y mortales de los EE. UU., El vuelo del TWA 800 12 minutos después del despegue de la ciudad de Nueva York, Nueva York, en julio de 1996, se atribuyó a una posible explosión de energía de ignición mínima en el tanque de combustible del ala central . Alrededor de 50 galones (189 litros) de combustible de aviación conocido como Jet A que se almacenó en el tanque en ese momento fue calentado inadvertidamente por unidades de aire acondicionado directamente debajo del área del tanque, que vaporizó parte del combustible. A medida que el avión se elevaba en altitud, la presión de aire reducida aumentó la evaporación hasta el punto de que la sobrepresión y una posible condición de chispa desconocida crearon una explosión que rompió el tanque de combustible y destruyó el avión.

Varios otros tipos de compuestos que se dispersan en el aire como partículas finas, desde metales en polvo hasta harina de grano y combustibles sólidos como el carbón y el azufre, también tienden a tener bajos valores mínimos de energía de ignición. El MIE para el aluminio es de 15 milijulios y el magnesio es de 40 milijulios. El carbón oscila entre 30 y 60 milijulios y la harina a base de granos se encenderá a 240 milijulios. Incluso puede producirse una explosión de polvo con una mezcla aleatoria de residuos del piso arrastrados por el aire si está bien dispersada en un ambiente caliente, con el potencial de inflamarse en un rango de 0.2 milijulios a 10 julios si la humedad es inferior al 80% y la temperatura ambiente es de 59 ° a 77 ° Fahrenheit (15 ° a 25 ° Celsius).

Otros compuestos que se sabe que tienen valores mínimos bajos de energía de ignición muy por debajo de 1 milijulio incluyen combustibles de tipo propano, polvo de hierro y disulfuro de carbono. Estos valores bajos son significativos en comparación con el nivel de energía generado a partir de fuentes comunes de chispas. Una chispa eléctrica estática normalmente descarga unos 22 milijulios de energía, y una bujía en un automóvil descargará aproximadamente 25 milijulios de energía con cada ciclo de combustión.