Transición de deflagración a detonación

La transición de deflagración a detonación (DDT) se refiere a un fenómeno en mezclas inflamables de un gas inflamable y aire (u oxígeno) cuando se produce una transición repentina de una combustión de tipo deflagración a una explosión de tipo detonación.

Una deflagración se caracteriza por una velocidad de propagación de llama subsónica, típicamente muy inferior a 100 metros por segundo (220 mph), y sobrepresiones relativamente moderadas, típicamente inferiores a 50 kilopascales (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 de propagación de llama supersónicas, que pueden alcanzar los 2000 metros por segundo (7200 km/h), y sobrepresiones considerables, de hasta 2 megapascales (290 psi). El principal mecanismo de propagación de la detonación es una potente onda de presión que comprime el gas no quemado que se encuentra delante de la onda a una temperatura superior a la de autoignición. En términos técnicos, la zona de reacción (combustión química) es una onda de choque autopropulsada 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 a la ignición en un motor diésel, pero mucho más repentino y violento.Bajo ciertas condiciones, principalmente en términos de condiciones geométricas (como el confinamiento parcial y muchos obstáculos en la trayectoria de la llama que causan corrientes de Foucault turbulentas), un frente de llama subsónico puede acelerarse a velocidad supersónica, pasando de la deflagración a la detonación. El mecanismo exacto no se comprende completamente, y si bien las teorías existentes pueden explicar y modelar tanto las deflagraciones como las detonaciones, actualmente no existe ninguna teoría que pueda predecir el fenómeno de transición.La transición de deflagración a detonación ha sido una característica de varios accidentes industriales graves:

• 1970 explosión de nube de vapor de propano en Port Hudson
• Flixborough desastre
• El desastre de Phillips en 1989 en Pasadena, Texas
• Daño observado en el incendio de Buncefield
• 2020 Explosiones de Beirut

Este fenómeno se aprovecha en los motores de detonación por pulsos, ya que la detonación produce una combustión más eficiente de los reactivos que la deflagración, es decir, un mayor rendimiento. Estos motores suelen emplear una espiral de Shchelkin en la cámara de combustión para facilitar la transición de deflagración a detonación.El mecanismo también ha encontrado uso militar en armas termobáricas.También se ha propuesto una transición de deflagración a detonación (DDT) análoga para las reacciones termonucleares responsables de la iniciación de supernovas. Este proceso se ha denominado «detonación de carbono».

• Zeldovich onda espontánea
• Explosión de polvo
• Pulido de presión
• Explosión de vapor expansiva (BLEVE)

• Lea, CJ; HS Ledin (2002). A Review of the State-of-the-Art in Gas Explosion Modelling, HSL/2002/02 (PDF). Laboratorios de Salud y Seguridad del Reino Unido.