Muy Lab: un polvo explosivo
HARINA, CACAO, SERRÍN, AZÚCAR… CASI CUALQUIER MATERIAL COMPUESTO POR FINAS PARTÍCULAS SUELTAS PUEDE ARDER Y CAUSAR GRANDES LLAMARADAS.
Este mes vamos a comprobar que productos muy simples y cotidianos pueden provocar grandes llamaradas, debido a un fenómeno denominado explosión de polvo. Este, que consiste en la combustión rápida de partículas finas suspendidas en el aire, ha sido el responsable de grandes desastres en silos, carpinterías y molinos de medio mundo.
Por eso es mejor no hacer este experimento en casa, usar siempre protecciones si nos lanzamos a ello y conocer los riesgos, de los que hay muchos ejemplos. Uno de ellos data del 2 de mayo de 1878, día en que voló por los aires el que por entonces era uno de los mayores molinos del mundo, el Washburn A Mill, que se levantaba a orillas del Misisipi, en la ciudad de Mineápolis. Murieron dieciocho personas y cayeron cuatro edificios adyacentes a la estructura derruida. Una simple chispa producida por la fricción de dos piedras del molino desató la catástrofe: reaccionó con la enorme cantidad de polvo proveniente de la molienda de toneladas y toneladas de trigo.
TRAS EL SUCESO SE REFORMARON EN TODO ESTADOS UNIDOS muchos molinos y aserraderos grandes y pequeños, con el fin de evitar la acumulación de polvo de harina. Se instalaron sistemas de ventilación y otros dispositivos de precaución para disminuir la concentración en el aire de finas partículas susceptibles de entrar en combustión en contacto con chispas accidentales. Para que se produzca una explosión de polvo, basta con que coincidan el oxígeno del aire –que funciona como un oxidante– y una fuente de ignición que inicie la reacción química.
Un estallido de este tipo suele tener una fase primaria y otra secundaria. En la primera, una pequeña cantidad de polvo se quema con suma rapidez, lo que genera una gran bola de fuego. Esta deflagración crea una ola de alta presión que levanta el polvo asentado por todo el recinto, y de ahí surge una nube de finas partículas mucho mayor que la preexistente. Al encenderse esta segunda ola de polvo, se produce una explosión secundaria mucho más potente que la inicial.
NUMEROSOS PRODUCTOS COTIDIANOS –almidón, leche en polvo, cacao, café...– pueden protagonizar una buena explosión de tal clase. ¿Por qué, si estos materiales no suelen quemarse cuando les ponemos encima una cerilla encendida? Para que la líen, la clave es que las partículas que los componen sean muy finas y estén rodeadas de oxígeno. Al tener mucha superficie de contacto respecto a una masa proporcionalmente muy pequeña, cada partícula de polvo prende fácilmente, sin necesitar demasiada energía.
Para que esos fragmentos entren en combustión, deben tener un diámetro inferior a 500 micrómetros (μm). Recordemos: un micrómetro es la milésima parte de un milímetro. Las partículas de harina de trigo en polvo, por ejemplo, alcanzan un diámetro de 50 μm. Nosotros hemos usado esporas de Lycopodium clavatum, una planta muy común. Son de color amarillo y tienen un diámetro medio de tan
solo 25 μm. Este producto se usó en los flashes de las primeras cámaras. Sus propiedades hidrofóbicas y su estructura hicieron que los inventores lo aprovechasen para desarrollar prototipos variados. El químico francés Joseph Nicéphore Niépce añadió polvo de Lycopodium al combustible de uno de los primeros motores de combustión interna de la historia, en el que trabajó con su hermano Claude a principios del siglo XIX. En 1938, el físico, inventor y empresario estadounidense Chester Carlson lo empleó en sus primeros experimentos con la xerografía, técnica que es la base de las impresoras.
Hoy, el polvillo de Lycopodium se añade como lubricante en los guantes de látex y los preservativos. Su poder pirotécnico también sirve en fuegos artificiales, espectaculares trucos de magia o efectos especiales de cine y teatro.
CADA AÑO HAY CENTENARES DE EXPLOSIONES DE POLVO EN EL MUNDO que matan a decenas de personas. El 27 de junio de 2015 se produjo una en un parque acuático de Taiwán, durante una fiesta que imitaba el Holi, el festival de los colores que se celebra en la India, en el que se lanzan al aire grandes cantidades de polvos teñidos que impregnan a los participantes. En este caso se usó almidón de maíz en polvo que se incendió por alguna chispa: el fuego duró 40 segundos, mató a quince personas y causó quemaduras de diversa gravedad a 508. Sirva como recordatorio que estamos ante un experimento que debe hacerse en un laboratorio, con suma precaución y con las protecciones adecuadas.