Bij het woord “explosie” denkt men al snel aan een grote knal die gepaard gaat met een vuurbal en een ravage aanricht. Als we dieper op dit begrip ingaan, dan zien we dat er verschillende soorten explosies zijn.
Wist je bijvoorbeeld dat er naast gasexplosies ook stofexplosies plaatsvinden? En dat explosies niet altijd schade aanrichten? In deze blog leggen wij het begrip “explosie” uitgebreid uit en we gaan dieper in op de verschillende soorten.
De definitie van een explosie
De definitie van een explosie is als volgt: “Een explosie is een snelle verbranding waarbij de temperatuur en druk abrupt stijgen.” Hierbij dient er een juiste verhouding te zijn van de volgende elementen:
- Een ontstekingsbron (een heet oppervlak, een vlam of vonk).
- Brandbare stof (poeder, dampen, of gassen).
- Zuurstof (Lucht).
Tijdens een explosie ontstaat altijd een drukgolf. De sterkte van deze drukgolf is afhankelijk van hoe sterk de explosie is en op welke afstand deze plaatsvindt. Deze sterkte wordt uitgedrukt in millibar, oftewel “mbar” en wordt gebruikt om aan te geven hoeveel kracht er wordt uitgevoerd op 1 cm². Hieronder een paar voorbeelden de effecten gegeven het aantal mbar.
- 50 millibar: het breken van een ruit.
- 200 millibar: het breken van muren van een huis.
- 500 millibar: het instorten van een huis.
- 1000 millibar: het inklappen van een long.
Alhoewel explosies vaak gepaard gaan met veel geweld, is dit niet altijd het geval. Het geweld waarmee een explosie plaatsvindt hangt af van de volgende factoren:
- De hoeveelheid aanwezige energie.
- De locatie van de ontploffing.
- Hoe snel de reactie plaatsvindt.
Ontploffingen zijn uiteraard iets negatiefs in de context van ATEX, ingesteld om explosies te voorkomen. Maar explosies hoeven niet altijd schadelijk te zijn; denk bijvoorbeeld aan de verbrandingsmotor van een auto, waarin talloze explosies plaatsvinden om de wielen te laten draaien.
Gas- en stofexplosies
Ontploffingen worden meestal onderverdeeld in twee soorten: op basis van gas en op basis van stof. Gasexplosies worden veroorzaakt doordat een mengsel van gas en zuurstof in aanraking komt met een bron van ontsteking (een vlam, vonk of vuur). Stofexplosies ontstaan wanneer stof in poedervorm (bijvoorbeeld zaagsel of meel) in combinatie met lucht wordt opgewerveld (bijvoorbeeld door een windstoot of turbulentie). Er wordt onderscheid gemaakt tussen deze twee soorten ontploffingen op basis van de volgende redenen:
- De brandbare stoffen verschillen. Bij explosiegevaar door stof kan het gaan om verschillende soorten stoffen; explosiegevaar is niet altijd vanzelfsprekend (bijvoorbeeld melkpoeder). Bij explosiegevaar door gas gaat het in veel gevallen om gassen die al bekend staan als brandbaar. Daarom zijn werkgevers hier over het algemeen meer alert op.
- De ontploffing verloopt anders. Stofexplosies vinden meestal plaats op kleinere schaal, maar kunnen voor grotere stofwolken zorgen die op hun beurt een nieuwe (en grotere) explosie veroorzaken. Gasexplosies vinden meestal op een meer gebruikelijke manier plaats: de zuurstof mengt zich gemakkelijk met de brandbare stof.
- De maatregelen tegen de soorten explosiegevaar verschillen. In het geval van stof, kan ventilatie voor een explosieve atmosfeer zorgen, terwijl het ventileren van een ruimte een maatregel kan zijn tegen het ontstaan van explosiegevaar veroorzaakt door gas.
Chemische en Fysische Explosies
Er kan ook onderscheid gemaakt worden tussen chemische en fysische explosies. Deze explosies hebben unieke kenmerken, maar worden niet beiden gedekt door de ATEX richtlijnen. Laten we hier dieper op ingaan.
Fysische Explosies
Een fysische explosie wordt gedefinieerd als een plotselinge herstelling van het evenwicht tussen twee drukverschillen. Een voorbeeld hiervan is het exploderen van een fietsband: de druk in de fietsband wordt te groot, waardoor deze ontploft. Dit soort explosie wordt dus veroorzaakt door een drukopbouw binnen een gesloten omgeving. Het is belangrijk om te weten dat dit soort ontploffing niet onder de ATEX regelgeving valt, maar onder regelgeving voor drukapparatuur. Fysische explosies zijn weer onder te verdelen in twee soorten:
Thermische explosie
De thermische explosie: deze komt tot stand wanneer een hete stof (in vloeibare of vaste toestand) in contact komt met een aanzienlijk koudere vloeistof. Het gevolg hiervan is een druktoename door verdamping van de koude vloeistof. Een voorbeeld hiervan is wanneer gesmolten ijzer in contact komt met water; er ontstaat stoom en dit zorgt voor een toename van de druk in de omgeving.
BLEVE
Een BLEVE (“Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion”) wordt veroorzaakt wanneer er een snelle drukopbouw plaatsvindt in een gesloten omgeving. Bijvoorbeeld wanneer een vloeistof in een onder druk staande container wordt verwarmd tot het punt waarop het begint te koken. Deze faseverandering zorgt voor een aanzienlijke toename van de druk in de container. Als deze druktoename wordt veroorzaakt door een externe warmtebron, dan kan dit resulteren in een BLEVE.
Stel dat een LPG tank gevuld met propaan (een erg brandbare stof) vlamt vat, dan zorgt de hitte dat de vloeibare propaan in de tank gaat verdampen. Dit leidt tot drukopbouw in de tank waardoor de tank uiteindelijk barst of explodeert. Deze explosie of barst leidt tot het vrijkomen van een zeer ontvlambare dampwolk die vervolgens door ontsteking van de aanvankelijk aanwezige brand voor een tweede explosie zorgt. Dit gaat vaak gepaard met een vlammenzee.
Concluderend:
Fysische explosie: het scheuren van de tank door de drukopbouw in de tank.
Chemische explosie: de ontsteking van de vrijgekomen gassen als gevolg van de scheur in de tank.
Chemische explosies
Dit type ontploffing wordt veroorzaakt door “exothermische chemische reacties”, zoals:
- Ontbindingsreacties (dynamietexplosies)
- Exotherme verbrandingsreacties (gas, stof of nevelontploffingen)
- Onbeheersbare reacties (ongecontroleerde polymerisatie)
Door de chemische reactie wordt er vaak een een explosie met vuur waargenomen. Ook chemische explosies zijn onder te verdelen, dit keer op basis van verbrandingssnelheid.
Deflagratie
Deflagraties zijn uitbarstingen die over het algemeen minder verwoestend zijn vanwege de lagere explosiedruk. Als de omgevingsdruk op 1 bar ligt, dan is de maximale druk van een deflagratie 10 bar. Deze soort chemische explosies verlopen relatief langzaam en zijn daarom minder verwoestend.
Detonatie
Een detonatie betekent dat een explosie zeer snel plaatsvindt; zo snel dat de geluidsbarrière doorbroken wordt. De druk bij een detonatie neemt tot wel honderd keer toe, dus bij een omgevingsdruk van 1 bar, kan maar liefst 100 bar worden bereikt. Een voorbeeld van een detonatie is de ontploffing van ammoniumnitraat in beiroet in 2020. Ondanks de verwoestingen die dit soort uitbarstingen met zich mee brengen, worden detonaties ook gebruikt voor het verzekeren van veiligheid. Een voorbeeld hiervan is een gecontroleerde explosie die de ontsteking van een vermoedelijk explosief voorwerp voorkomt.
De oorzaken van explosies
Explosies kunnen verschillende oorzaken hebben: het onder druk zetten van een (gesloten) vat kan leiden tot een uitbarsting en dit zelfde geldt voor een chemische reactie die ontstaat doordat twee stoffen per ongeluk in aanraking met elkaar komen. Hieronder hebben we een overzicht gemaakt met de meest voorkomende oorzaken:
| Oorzaak van de Explosie | Aantal incidenten tussen 1998 en 2009 |
| Een Ontstekingsbron. | 75 |
| Heet werk. | 53 |
| Betrokken zijn of helpen bij explosieve activiteiten. | 50 |
| Voeden, vullen en het onder druk zetten van objecten. | 48 |
| werkzaamheden in de nabijheid van/ aan een vat met explosieve of gevaarlijke stoffen. | 43 |
| Het in-of uitschakelen van een object of het ontsteken ervan. | 19 |
| Het reinigen of schoonmaken van een container, vat, fles etc. | 19 |
Zoals je kan zien is een ontstekingsbron de meest voorkomende oorzaak van een explosie. Daarnaast is “heet werk” ook verantwoordelijk voor een groot aantal incidenten. Heet werk is gedefinieerd als activiteiten die een bron van ontsteking veroorzaken, bijvoorbeeld snijbranden, lassen en solderen.
De Consequenties van explosies
De gevolgen van explosies zijn in de meeste gevallen groot. Ontploffingen leiden vaak tot letsel, of in ergere gevallen, overlijden. Daarnaast wordt er veel schade aan de omgeving aangericht. Op basis van het aantal incidenten uit de dataset hierboven kan er geconcludeerd worden dat onbedoelde explosies ten alle tijden vermeden moeten worden. Een belangrijke maatregel om explosies te voorkomen is het raadplegen van ATEX apparatuur, want deze apparatuur is gefabriceerd om geen bron van ontsteking to kunnen vormen.
Explosieve Atmosferen
Explosieve atmosferen worden in Europa onderverdeeld in ATEX Zones, aan de hand van de zone classificatie gelden bepaalde regels en verplichtingen voor werkgevers. Een van de belangrijkste verplichtingen in een ATEX Zone is het gebruik van explosieveilige apparatuur.
Een voorbeeld van een explosieve atmosfeer is het gebied rondom een opslagtank voor olie. Hier hangen gassen of dampen die tot een explosie kunnen leiden in combinatie met een bron van ontsteking. Het is belangrijk om te weten dat explosies zich ook voor kunnen doen in non-ATEX zones.
Explosiepreventie
Zoals we gelezen hebben, zijn de gevolgen van een explosie vaak ernstig; er wordt een drukgolf, warmte en vuur vrijgegeven die verwoestende effecten kan hebben op mensen, installaties en gebouwen. De hoeveelheid schade die wordt aangericht is afhankelijk van de hoeveelheid aanwezige brandbare stoffen en andere omstandigheden, zoals de locatie (binnen of buiten). Het voorkomen van explosies is dus van groot belang, maar hoe kan men het risico op explosies minimaliseren?
- Het voorkomen van explosieve atmosferen. Dit kan gedaan worden door het vervangen van brandbare stoffen met niet-brandbare stoffen. Ook kan het ventileren van ruimtes helpen. Let alleen op dat dit in het geval is van gevaar voor gasexplosies.
- Het voorkomen van ontstekingsbronnen in een explosieve atmosfeer. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden door middel van het gebruik van explosieveilige apparatuur.
- Het toepassen van explosiebeveiliging. Voorbeelden hiervan zijn het gebruiken van breekplaten of een stoffilter bij gevaar voor stofexplosies.
Wij hopen dat je vandaag meer hebt geleerd over dit onderwerp. Meer informatie over (explosie)veiligheid, ATEX en gerelateerde onderwerpen is te vinden in onze andere blogs. Voor eventuele vragen of aanvragen voor offertes, aarzel dan niet contact op te nemen via info@cobic-ex.com.
Over de Auteurs: Cobic EX Team
