Deflagración a detonación de transición (DDT) se refiere a un fenómeno en el inflamables mezclas de un inflamable de gas y aire (o el oxígeno ) cuando una transición repentina tiene lugar a partir de una deflagración tipo de combustión a una detonación tipo de explosión.
Descripción
Una deflagración se caracteriza por una velocidad subsónica de propagación de la llama , típicamente muy por debajo de los 100 metros por segundo (220 mph), y sobrepresiones relativamente modestas , típicamente por debajo de 0,5 bares (7,3 psi). El principal mecanismo de propagación de la combustión es un frente de llama que avanza a través de la mezcla de gases; en términos técnicos, la zona de reacción (combustión química) avanza a través del medio mediante procesos de difusión de calor y masa . En su forma más benigna, una deflagración puede ser simplemente un incendio repentino .
En contraste, una detonación se caracteriza por velocidades supersónicas de propagación de la llama, quizás de hasta 2.000 metros por segundo (4.500 mph), y sobrepresiones sustanciales, de hasta 20 bares (290 psi). El principal mecanismo de propagación de la detonación es una poderosa onda de presión que comprime el gas no quemado por delante de la onda a una temperatura por encima de la temperatura de autoignición . En términos técnicos, la zona de reacción (combustión química) es una onda de choque autoimpulsada donde la zona de reacción y el choque coinciden, y la reacción química se inicia por el calentamiento por compresión causado por la onda de choque. El proceso es similar al encendido en un motor diesel , pero mucho más repentino y violento.
Bajo ciertas condiciones, principalmente en términos de condiciones geométricas (como confinamiento parcial y muchos obstáculos en el camino de la llama que causan corrientes de Foucault de llama turbulentas), una llama subsónica puede acelerar a velocidad supersónica, pasando de deflagración a detonación. El mecanismo exacto no se comprende completamente, [1] y aunque las teorías existentes son capaces de explicar y modelar deflagraciones y detonaciones, no existe ninguna teoría en la actualidad que pueda predecir el fenómeno de transición. [ cita requerida ]
Ejemplos de
Una transición de deflagración a detonación ha sido una característica de varios accidentes industriales importantes :
- 1970 Explosión de una nube de vapor de propano en Port Hudson
- Desastre de Flixborough
- Phillips desastre de 1989 en Pasadena, Texas
- Daño observado en el incendio de Buncefield
- Explosiones de Beirut 2020
Aplicaciones
El fenómeno se explota en los motores de detonación por pulsos , porque una detonación produce una combustión de los reactivos más eficiente que una deflagración, es decir, da mayores rendimientos. Dichos motores suelen emplear una espiral Shchelkin en la cámara de combustión para facilitar la transición de deflagración a detonación. [2] [3]
El mecanismo también ha encontrado uso militar en armas termobáricas .
Fenómenos relacionados
También se ha propuesto una deflagración análoga a la transición de detonación (DDT) para las reacciones termonucleares responsables de la iniciación de las supernovas . [4] Este proceso se ha denominado " detonación de carbono ".
Ver también
Referencias
- ^ "Capítulo 6: detonación" . Gexcon AS . Archivado desde el original el 4 de octubre de 2011.
- ^ Nuevo, TH; PK Panicker; FK Lu; HM Tsai (2006). Investigaciones experimentales sobre mejoras de DDT por Schelkin Spirals en un PDE (PDF) . 44ª Reunión y exposición de ciencias aeroespaciales de la AIAA 9-12 de enero de 2006, Reno, Nevada.
- ^ Schultz, E; E Wintenberger; J Shepherd (1999). Investigación de la transición de deflagración a detonación para su aplicación a sistemas de encendido de motores de detonación por pulsos (PDF) . Actas del 16º Simposio de Propulsión de JANNAF.
- ^ Gamezo, Vadim N .; Orán ES (2008). Mecanismos para el inicio de la detonación en supernovas de tipo Ia . Sociedad Astronómica Estadounidense, AAS Meeting # 211, # 162.08. Código bibliográfico : 2008AAS ... 21116208G .
- Lea, CJ; HS Ledin (2002). Una revisión del estado del arte en el modelado de explosiones de gas, HSL / 2002/02 (PDF) . Laboratorios de salud y seguridad del Reino Unido.