The Crash of Flight 592 - Part I

Behind an oxygen mask designed to save lives during emergencies in aircraft, submarines and space shifts, there is a chemical oxygen generator which activates upon depressurization of occupied compartments. Although useful to preserve lives in critical situations, these devices may have harmful effects and cause major tragedies.

One of the most important accidents involving dangerous goods in the last 15 years was the crash of a Douglas DC 9-32, operated by the company Valujet Airlines, into the Everglades, a National Park located South of the Florida peninsula, United States, in 1996.

Flight 592 left Miami towards Atlanta, but 6 minutes after take-off, at a height of 3200 m, the black box recorded an unidentified sound followed by the words “What was that?” uttered by the captain of the flight. After 15 seconds, the black box recorded the words “Fire! Fire! Fire!” coming from the passenger cabin. Less than four minutes after that, the aircraft crashed into the Everglades with 105 passengers and 5 crew members. There were no survivors.

In accordance with the U.S. National Transportation Safety Board (NTSB), the accident was caused by a fire in the front cargo deck. The fire was caused by the activation of chemical oxygen generators which, at that time, were transported as “Company materials,” or COMAT. The unidentified sound first recorded was the explosion of a tire in the deck, adjacent to the oxygen generators.

It was impossible to duly determine the moment on which the devices activated, but according to the investigation carried out by the NTSB, it is very likely that activation occurred after loading the cargo in the aircraft cargo deck (still on ground, where there is a great number of abrupt movements that may affect the goods within their packages), or else during take-off.

According to the evidences analyzed, the packages containing the chemical oxygen generators were located exactly in the area where the aircraft showed more significant structural damages. Thus, it was possible to rule out any failure of the electrical system as ignition source. The electrical system was also damaged by the fire and the lack of it played an important role in the crash of the aircraft.

During the investigation, wrongly-packed generators were discovered among the debris from the accident. Many of them lacked the regulatory safety caps to prevent accidental activation (which was what finally occurred). All this reinforced the theory of the activation of the oxygen generators.

The relevant cargo involved 5 boxes containing generators allegedly emptied at Sabre Tech's facilities. Sabre Tech was the company retained by the airline to check and maintain aircraft. One of the main causes of the accident was the failure by the maintenance service provider to identify the unspent chemical generators and to properly package them for air transportation, according to the investigation carried out by the NTSB (1).

The Chemical Oxygen Generators

Chemical oxygen generators are devices which involve a reaction of thermal decomposition of potassium chlorate, which is contained in a cylindrical metallic shell, mixed with barium peroxide and potassium perchlorate (the oxidizer core), and a combustible material that is oxidated, in general, iron powder.

The thermal decomposition of potassium chlorate produces oxygen and sodium chlorate. The activation mechanism involves some important safety-related aspects with respect to this device:

• The combustion produced within the chemical oxygen generator is an exothermic reaction, i.e., it releases heat. This implies an increase in temperature, which may reach up to 200-260 ºC in the surface of the generator, and up to 600 ºC in the core, depending on the bibliography considered (1)(2). While potassium chlorate decompose, part of the oxygen generated reacts with the combustiblematerial and produces more heat, which, in turn, will be used to feed the potassium chlorate decomposition reaction. Thus, the reaction maintains and continues (see article Runaway Reaction - Accident in T2).

• Although the potassium chlorate decomposition releases energy, it is necessary to supply energy to the system in order to activate and maintain the reaction. The activation may be achieved electrically or by an explosive or friction device. It should be mentioned that heat sources from fire may also supply the energy necessary to trigger the reaction. In the case of the chemical oxygen generators involved in the tragedy of flight 592, they used an explosive to start the reaction: a combination of lead styphnate and tetracene.

• The device activates when removing a retaining pin connected to the relevant mask through a wire or cord. The retaining pin holds a spring that contains a firing pin. The removal of the retaining pin (for instance, when the passenger pulls the mask during the emergency) activates the firing pin, which hits the percussion cap containing the explosive and, thus, starts the reaction. As an additional security measure, the percussion cap is protected with a safety cap to prevent the firing pin from accidentally hitting.

With this, chemical oxygen generators may be the source of fire or else help the propagation of fire by the action of the oxygen they generate.

This makes them a trap if loaded as cargo in decks without ventilation, as in the case of the crash of flight 592. In fact, the materials were in a Class D cargo compartment, designed to extinguish fire by lack of oxygen (for that reason there was no ventilation in that deck). This type of cargo compartment did not require any kind of smoke detection system until the time of the accident. After that, the NTSB determined that the existence of that system could have helped prevent the accident.

There was no smoke detection system or ventilation system: it was the ideal environment for an oxidizing substance (or for a device such as this generator, which releases an oxidizing substance as oxygen) to act at will and at large.

Disposal of Removed Chemical Generators

Specifically, these devices have a useful life of about 12 years, according to the manufacturer. Consequently, airlines must replace them periodically, following the manufacturer's instructions.

Please note that discarded devices may not be transported by aircraft (3). The new ones may only be transported in cargo aircraft (after the crash of flight 592).

The useful life is more related to the device functionality than to its safety. With time, the solid mix may crack. This would stop the chemical reaction that generates oxygen if the generator is activated. Consequently, oxygen generators must be replaced regularly to ensure that they may properly function in the event of an emergency during a flight.

The replacement should involve a scheduled activation of the chemical oxygen generators which are removed from the circuit, as well as appropriately handling spent generators as dangerous waste, given that the soluble barium salts in the mixture after the reaction may be considered toxic substances (1).

This task is usually outsourced through a service company. However, as with any outsourcing, the question arises as to how to control or monitor the tasks performed by the companies retained to carry out such delicate operations, even more taking into account that such tasks are carried out in facilities not belonging to the company itself. The investigation detected that one of the root causes of the accident was the contractor involved, Sabre Tech. But another major cause was detected: the airline should have monitored the tasks entrusted to the third party, but failed to do so.

Although chemical oxygen generators removed from aircraft may not be transported by air, remaining on the land does not imply that they are less dangerous. As we have already mentioned, in any facility where such generators are handled it must be taken into account that, if they are not deliberately activated and, thus, unloaded, they involve the same risks as if they were in the deck of an aircraft.

The example of Apex

A clear example occurred on October 5, 2006, about 10 years after the accident of Valujet DC 9-32. In this case, the inhabitants of the City of Apex, North Carolina, USA, were affected. There was a fire in a facility for the treatment and disposal of dangerous waste, belonging to the company EQ Industrial Services. The investigators of the Chemical Safety Board (CSB) also found among the debris some hints indicating, as in the Valujet aircraft, that some chemical oxygen generators had not been activated or spent (4).

Although the causes of the fire were never determined, the report issued by the CSB (6) concluded that the oxygen generators very probably contributed to the rapid propagation of the fire, as they were activated during the accident, whether by the heat or by the flame itself.

By chance, the devices had been sent from other aircraft maintenance facilities, after being removed from service. The problem was that in the aircraft maintenance facility the oxygen generators were not activated and spent, and when entering in EQ's facilities, they were identified as “oxidizing waste” in the relevant waste manifest (5).

At EQ's facilities there was waste posing different types of risks. Among such waste, there were flammable solvents stored in several 200 liters drums near the oxygen generators. These drums exploded when they were reached by the accident and threw balls of fire hundreds of meters away.

This situation mobilized the near-by community of Apex (approximately 3,500 people), and the evacuation was coordinated immediately from that city; this prevented any casualties (6).

The accident was serious, but not as much as the crash of flight 592. It occurred in a waste treatment plant with few individuals inside and with time and resources to protect the more exposed groups. There were no casualties. Only about 30 individuals had to receive medical assistance for breathing problems derived from the accident. EQ's facilities were totally destroyed.

The other accident occurred during a flight. There were no survivors. 110 people died.

The two accidents had something in common: they involved chemical oxygen generators which had to be deliberately activated in a controlled environment before their final disposal. In both cases, the generators came from aircraft maintenance facilities.

The consequences of the lack of care with this type of cargo may be suffered anywhere; to a great extent, the time and place depend on luck. Thus, in the case of dangerous goods, in particular, chemical oxygen generators, if you leave something to chance, you lose. And you will not be the only one suffering a loss.

(1) Aircraft Accident Report, In-Flight Fire and Impact with Terrain, ValuJet Airlines, Flight 592, DC-9-32, N904VJ, Everglades, Near Miami, Florida, May 11, 1996, Report No. NTSB/AAR-97/06(PB97-910406), National Transportation Safety Board (NTSB), August 1997

(2) Response of Aircraft Oxygen Generators Exposed to Elevated Temperatures. Report No. DOT/FAA/AR-TN03/35, Department of Transport

(3) Dangerous Goods Regulations – International Air Transport Association (IATA), 51 ed.

(4) Safety Advisory. Dangers of Unspent Aircraft Oxygen Generators. Chemical Safety Board. Report No. 2007-I-NC-01-SA..USA.

(5) In USA, the Dangerous Waste Manifest is the form Uniform Hazardous Waste Manifest, OMB No. 2050-0039.

(6) Case Study. Fire and Community Evacuation in Apex, North Carolina. Chemical Safety Board (CSB). Report No. 2007-01-I-NC, April 2008.

Translated by Camila Rufino, Acredited Translator

La caída del vuelo 592 - Parte I

Detrás de una máscara de oxígeno diseñada para salvar vidas en emergencias en aeronaves, submarinos, y naves espaciales, existe un generador químico de oxígeno que se activa cuando hay despresurización de los compartimientos habitados. Estos dispositivos, si bien son tan útiles para la preservación de vidas en situaciones críticas, pueden tener efectos contraproducentes y ser los causantes de verdaderas tragedias.

Uno de los accidentes más importantes en los últimos 15 años que involucró mercancías peligrosas fue la caída de un avión Douglas DC 9-32 en el año 1996, operado por la empresa Valujet Airlines, en los Everglades, Parque Nacional que se encuentra al Sur de la península de Florida, Estados Unidos.

El vuelo 592 había salido de Miami y se dirigía a Atlanta; pero a los 6 minutos de despegar, a unos 3200 metros de altura, la caja negra registró un sonido no identificado seguido de un “Qué fue eso?” del capitán de vuelo. Luego de 15 segundos la caja negra reproducía un “Fuego!. Fuego!. Fuego!” proveniente de la cabina de pasajeros. Menos de cuatro minutos después, el avión caía en los Everglades con 105 pasajeros y 5 tripulantes sin dejar sobrevivientes.

De acuerdo con lo determinado por el Panel Nacional de Seguridad en el Transporte (NTSB) de los Estados Unidos, el accidente fue causado por un incendio en la bodega de carga delantera. El origen del fuego se debió a la activación de generadores químicos de oxígeno que en aquel momento eran transportados como “materiales de la Compañía”, o COMAT. El sonido registrado no identificado al comienzo de los eventos, correspondió finalmente a la ruptura de una goma que se encontraba en la bodega, adyacente a los generadores de oxígeno.

No se pudo determinar fehacientemente el momento en que los dispositivos fueron activados, pero de acuerdo con la investigación llevada a cabo por el NTSB, lo más probable es que haya sido luego de la carga en la bodega del avión (todavía en tierra, cuando suele haber mayor cantidad de movimientos bruscos que puedan afectar a las mercancías que se encuentran dentro de los embalajes), o bien durante el despegue.

Según las evidencias analizadas, los embalajes que contenían a los generadores químicos de oxígeno se encontraban ubicados precisamente en la zona donde los daños estructurales del avión fueron mayores. De esta forma fue posible descartar como fuente de ignición a algún desperfecto en el sistema eléctrico, que también fue dañado por el incendio y cuya falta de funcionamiento jugó un papel importante para la caída de la aeronave.

Durante la investigación, la teoría de la activación de los generadores de oxígeno fue reforzada por el hecho de detectar en los restos del accidente generadores que no se encontraban bien embalados, y varios de ellos no contaban con las tapas de seguridad reglamentarios para evitar la activación accidental, como finalmente ocurrió.

La carga en cuestión se trataba de 5 cajas conteniendo generadores supuestamente vaciados en instalaciones de Sabre Tech, una empresa contratada por la línea aérea para realizar el chequeo y mantenimiento de los aviones. Una de las causas fundamentales del accidente fue la falla del proveedor del servicio de mantenimiento en la identificación de los generadores químicos no gastados y en su embalado y acondicionamiento para el transporte aéreo según lo investigado por el NTSB (1).

Los generadores químicos de oxígeno

Los generadores químicos de oxígeno son dispositivos que involucran una reacción de descomposición térmica de clorato de potasio, el cual se encuentra contenido dentro de una carcaza metálica cilíndrica en una mezcla con peróxido de bario y perclorato de potasio (sustancias oxidantes, al igual que el clorato de potasio), y un elemento combustible, que se oxida, generalmente hierro en polvo.

La descomposición térmica del clorato de potasio conduce a la formación de oxígeno y de cloruro de sodio. El mecanismo de accionamiento implica algunos aspectos importantes relativos a la seguridad con este artefacto:

• La combustión que se produce dentro del generador químico de oxígeno es una reacción exotérmica, es decir, que libera calor. Esto implica que hay un aumento de temperatura, la cual puede llegar aproximadamente hasta los 200-260 ºC en la superficie del generador, y hasta aproximadamente los 600ºC en el interior del dispositivo según las distintas bibliografías que se tomen (1)(2). A medida que la descomposición del clorato de potasio se produce, una porción del oxígeno generado reacciona con el combustible, produciendo más calor, que a su vez servirá para alimentar la reacción de descomposición del clorato de potasio. De esta forma la reacción puede sostenerse a medida que avanza (ver artículo Reacción Química fuera de control - Accidente en T2).

• Si bien la descomposición del clorato de potasio libera energía, es necesario suministrar energía al sistema para activar la reacción y sostenerla. La activación puede ser lograda eléctricamente, o bien por un explosivo o por un dispositivo de fricción. Cabe señalar que las fuentes de calor provenientes de incendios también pueden proveer la energía necesaria para desencadenar la reacción. En el caso de los generadores químicos de oxígeno involucrados en la tragedia del vuelo 592, estos utilizaban como iniciador de la reacción un explosivo: una mezcla de estinafto de plomo y tetraceno.

• La activación del artefacto se produce al remover un perno que se encuentra unido a la máscara correspondiente mediante un cable o cordón. El perno sujeta un resorte que contiene al percutor. La remoción del perno (por ejemplo cuando el pasajero tira de la máscara durante la emergencia) acciona al percutor que golpea contra la cápsula que contiene al explosivo iniciando la reacción. Como medida de seguridad adicional, para proteger a la cápsula se utiliza una tapa de seguridad que impide cualquier golpe accidental del percutor.

Con esto, los generadores químicos de oxígeno pueden ser fuente de incendios o bien pueden favorecer la propagación de incendios por la acción del oxígeno que generan.

Esto los convierte en una trampa si se los carga en bodegas que no cuenten con ventilación, como fue en el caso del accidente aéreo. De hecho, los materiales se encontraban en un compartimiento de carga Clase D, diseñado para extinguir incendios mediante la escasez de oxígeno (por eso la falta de ventilación en esa bodega). Este tipo de compartimiento de carga, hasta el momento del accidente no requería de sistemas de detección de humos. Posteriormente el NTSB determinó que la existencia de este sistema podría haber contribuido a evitar el accidente.

No había sistema de detección de humos ni sistema de ventilación: ideal para que una sustancia comburente (o para un dispositivo como este generador, que emite una sustancia comburente como el oxígeno) pueda actuar a su antojo y sin barreras.

Disponer de los generadores químicos cambiados

Concretamente, estos dispositivos tienen una vida útil de aproximadamente 12 años, según el fabricante, por lo cual deben ser reemplazados periódicamente por las líneas aéreas, siguiendo las instrucciones del mismo.

Es menester resaltar que los dispositivos descartados no pueden ser transportados por avión (3). Y aquellos que son nuevos solamente pueden ser transportados en aviones de carga (a partir del accidente del vuelo 592).

La vida útil tiene que ver más con la funcionalidad que con la seguridad del dispositivo. Con el tiempo, la mezcla sólida llega a formar grietas en su estructura, lo que detendría la reacción química que genera al oxígeno en caso de ocurrir la activación del generador. Por lo tanto, el recambio de generadores de oxígeno debe ser realizado periódicamente para garantizar que los mismos actúen sin defectos durante una emergencia en vuelo.

El recambio debería implicar una activación programada de los generadores químicos de oxígeno que son quitados del circuito y una adecuada gestión de los generadores gastados como residuo peligroso, en virtud de que las sales de bario solubles que se encuentran en la mezcla luego de la reacción pueden ser consideradas como sustancias tóxicas (1).

Pero esta tarea suele ser tercerizada a través de una empresa de servicios. Pero esto, como toda vez que se terceriza algo, obliga a plantear el interrogante de cual es la forma en que se debe controlar o supervisar las tareas realizadas por las empresas contratadas para realizar operaciones tan delicadas como estas, más teniendo en cuenta que las tareas son realizadas en instalaciones no pertenecientes a la propia empresa. Una de las causas raíces del accidente fue detectada en el accionar del contratista involucrado, Sabre Tech. Pero hubo otra causa fundamental detectada en las fallas en la supervisión que debió realizar la línea aérea, respecto a las tareas encomendadas al tercero.

Si bien los generadores químicos de oxígeno que son removidos de las aeronaves no pueden ser transportados por aire, el hecho de permanecer en tierra no implica que dejen de ser peligrosos. Como mencionamos recién, en toda instalación donde se gestionen estos materiales se debe tener en cuenta que si no son intencionalmente activados y por lo tanto descargados, siguen presentando los mismos riesgos que si estuvieran en la bodega de un avión.

El ejemplo de Apex

Un claro ejemplo ocurrió el 5 de octubre de 2006, poco más de 10 años después del accidente del DC 9-32 de Valujet. En esta ocasión, quienes sufrieron las consecuencias fueron los habitantes de la ciudad de Apex, en Carolina del Norte, USA. Esta vez se trató de un incendio en una instalación donde funcionaban operaciones de tratamiento y disposición de residuos peligrosos, perteneciente a la firma EQ Industrial Services. Los investigadores del Chemical Safety Board (CSB) también encontraron entre los restos indicios, como en el avión de Valujet, de que algunos generadores químicos de oxígeno no habían sido activados o gastados (4).

Si bien las causas del incendio nunca pudieron ser determinadas, en el informe emitido por el CSB (6) se concluye que los generadores de oxígeno muy probablemente contribuyeron a la rápida propagación del fuego ya que fueron activados durante el siniestro, ya sea por el calor o por las mismas llamas.

Casualmente los aparatos habían sido enviados desde otras instalaciones de mantenimiento de aeronaves, luego de haber sido sacados de servicio. El problema fue que en la instalación de mantenimiento de aeronaves los generadores de oxígeno no fueron activados y gastados, y al ingresar a las instalaciones de EQ fueron identificados solamente como “residuos oxidantes” en el correspondiente manifiesto de residuos (5).

En las instalaciones de EQ había numerosos residuos de distintas clases de riesgo. Entre ellos habían solventes inflamables que se encontraban almacenados en numerosos tambores de 200 litros cerca de los generadores de oxígeno. Estos tambores explotaron cuando fueron alcanzados por el siniestro, disparando bolas de fuego a cientos de metros.

Esta situación movilizó a la comunidad cercana de Apex (aproximadamente 3500 personas), donde de inmediato se coordino la evacuación, permitiendo que no haya que lamentar víctimas fatales (6).

El siniestro fue grave aunque no tuvo la misma magnitud que la que tuvo el accidente del vuelo 592. Un accidente ocurrió en una planta de tratamiento de residuos, con poca gente adentro y con tiempo y recursos para resguardar a los grupos más expuestos. No hubo muertos, solamente hubo asistencia médica referente a problemas respiratorios derivados del accidente para unas 30 personas. Las instalaciones de EQ resultaron totalmente destruídas.

El otro accidente ocurrió en pleno vuelo. No dejó sobrevivientes. 110 personas muertas.

Los dos accidentes tuvieron algo en común: involucraron generadores químicos de oxígeno que tenían que haber sido activados a propósito en un ambiente controlado previamente a su disposición final. En los dos casos, los generadores provenían de instalaciones de mantenimiento de aeronaves.

Las consecuencias de un descuido con este tipo de cargas se pueden pagar en cualquier lado; el lugar y el momento dependen mucho de la suerte. Por eso, cuando se trata de mercancías peligrosas, especialmente con los generadores químicos de oxígeno, el que apuesta dejando algo librado al azar pierde. Y no va a ser el único que pierda.

(1) Aircraft Accident Report, In-Flight Fire and Impact with Terrain, ValuJet Airlines, Flight 592, DC-9-32, N904VJ, Everglades, Near Miami, Florida, May 11, 1996, Reporte No. NTSB/AAR-97/06(PB97-910406), National Transportation Safety Board (NTSB), Agosto de 1997

(2) Response of Aircraft Oxigen Generators Exposed to Elevated Temperatures. Reporte Nº DOT/FAA/AR-TN03/35 Department of Transport

(3) Dangerous Goods Regulations – International Air Transprot Association (IATA), 51 ed.

(4) Safety Advisory. Dangers of Unspent Aircraft Oxigen Generators. Chemical Safety Board. Reporte nº 2007-I-NC-01-SA..USA.

(5) En USA el Manifiesto de Residuos Peligrosos es el formulario Uniform Hazardous Waste Manifest, OMB nº 2050-0039.

(6) Case Study. Fire and Comunity Evacuation in Apex, North Carolina. Chemical Safety Board (CSB).Informe número 2007-01-I-NC, Abril de 2008.