Área classificada-Pó explosivo

8/6/2019 Área classificada-Pó explosivo

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Existe um grande número de plantas em todo o mundo que

manuseia pó explosivo; Algumas o preparam para suacomercialização e outras, usam-no como combustível, tais comoas fábricas de cimento e de cal.

Embora os pós explosivos possam ser manuseado comsegurança e muitos deles sejam combustíveis eficientes, existeum grande risco de explosão que é acentuado com a diminuiçãodo tamanho da partícula.

Este tamanho de partícula que pode propagar uma explosão,ocorre dentro de secadores, ciclones, baghouses, sistemas decombustível pulverizado, moagens e outros processos ouequipamentos de transporte.

Vamos discutir aqui, como podem ocorrer explosões nestesequipamentos.

Trapésio do fogo e hexágono da explosão.

Para que tenhamos fogo, é necessária a ocorrência de quatroelementos simultaneamente: Combustível, reação em cadeia,calor e comburente (oxigênio).

Estes elementos formam o chamadotrapésio do fogo.

Seretirarmos qualquer um deles, o fogo torna-se impossível, nãoimportando a abundância dos outros três.

Da mesma forma, para que ocorra uma explosão, é necessária aexistência simultânea de seis elementos: Combustível, reação emcadeia, calor, comburente, suspensão e confinamento.

Estes são os seis lados do hexágono da explosão.Como no trapésio do fogo, removendo-se qualquer um destes



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elementos, previne-se a explosão; Por exemplo, se combustível,reação em cadeia, calor, comburente e confinamento ocorrem simultaneamente e nas quantidades apropriadas, umaexplosão, ainda não será possível, sem que haja a suspensão do

combustível.Porém, neste caso, um incêndio ocorrerá. E se o combustívelincendiado for colocado em suspensão por um súbto sopro de ar,os cinco lados do hexágono da explosão se fecham e umaexplosão pode ser iminente.

Para prevenirmos fogo e explosões, é muito importante ter em

mente tanto o trapésio do fogo quanto o hexágono daexplosão, pois se eliminarmos tanto a possibilidade desuspensão quanto à de confinamento, uma explosão nãopoderá ocorrer, mas, um incêndio sim.

Porém, se eliminarmos combustível, reação em cadeia, calorou comburente, nem fogo nem explosão ocorrerão.

Combustível:

O pó explosivo, como combustível primário, precisa de váriosrequisitos para que seja explosivo.

Eles são: Razão de volatilidade, tamanho da partícula equantidade.

Razão de volatilidade: É um valor estabelecido formalmentepelo Bureau de Minas dos Estados Unidos, para avaliar aexplosividade de pós explosivos, baseado em testesexperimentais de larga escala.

Para calcular a Razão de volatilidade, são necessários testes delaboratório de amostras específicas do pó explosivo em questão.

Estas análises determinam as quantidades de matéria volátil e




carbono fixo do pó explosivo, com umidade e total de cinzas.

A Razão de volatilidade é definida como o total de matériavolátil dividido pela soma de matéria volátil e carbono fixo,

encontrados na amostra. Este método produz resultados independentes de materiaisincombustíveis, naturais ou adicionados ao pó explosivo.

Determinou-se que pós explosivos com Razão de volatilidade acima de 0,12 apresentam poeira com risco de explosão.

Isto inclui todos os carvões betuminosos nesta categoria.Desde que o carvão de antracita, por definição. Tem Razão devolatilidade igual ou menor que 0,12 ele não representam riscode explosão.

Abre-se aqui um parênteses para que fique bem claro que seconsidera explosão, um incêndio rápido cujo deslocamento

de gases é capaz de provocar danos materiais em um localconfinado.

Um incêndio de antracita, nestas condições, provocará uma“bola de fogo” que se auto-extinguirá, mas poderá gerar aignição de outros combustíveis, porém, a expansão dos seusgases de combustão não causará, por sí só, maiores danos.

É importante notar que ambos, o carvão betuminoso e aantracita podem se envolver em um incêndio, mas apenas o pócarvão betuminoso, em uma explosão.

Outro importante quesito do combustível está relacionado com otamanho da partícula.

Experiências nos mostram que as partículas de pó explosivo que

passam por uma peneira padrão “20-mesh” podem participar de




uma explosão de pó.

Uma peneira de 20-mesh permite a passagem de partículas até841 micra (ou cerca de 0,762 mm) e estas são as maiores

partículas que contribuem para uma explosão de pó explosivo;Quanto menores as partículas, tanto mais severo será o risco deexplosão (ou de incêndio).

Tipicamente, em sistemas de combustível pulverizado, o póexplosivo é reduzido a partículas tais que mais de 85 % passarápor peneira padrão “200-mesh” com abertura de 74 micra (cercade 0,0762 mm).

Estas partículas de poeira de pó explosivo requerem menosenergia ou temperatura para a ignição e desde que atransferência de calor é mais rápida entre partículas pequenas, apressão e a razão de elevação de pressão durante uma explosãosão acentuadas.

O terceiro quesito para uma explosão é relacionado com a

quantidade de pó explosivo disponível, conhecida como MínimaConcentração Explosiva (MEC). Que é a mínima quantidade depoeira em suspensão que propagará uma explosão de póexplosivo e gerará pressão suficiente para causar danos.

A MEC para carvão betuminoso é de aproximadamente 100 g pormetro cúbico.

Uma camada de poeira de pó explosivo pulverizada, em MEC,depositada no chão, foi avaliada em 1,27 mm de espessura.Observe que esta espessura é indistinguível.

Em outras palavras, se pegadas são visíveis na poeira de póexplosivo do chão, ou se poeira de pó explosivo é visível nasparedes da planta, quer dizer que existe suficiente poeira de póexplosivo naquele local para propagar uma explosão.




A presença de outras poeiras ou gases inflamáveis pode diminuiro MEC do pó explosivo, o que aumenta o risco; Por outro lado, orisco pode ser diminuído com a adição de cinzas, poeira derochas, gás inerte ou qualquer outro material inerte.

Calor: O calor, quesito que completa o trapésio do fogo no hexágonoda explosão, pode ser em forma de temperatura ou energia.

A temperatura de ignição de uma nuvem de poeira de póexplosivo diminui com o aumento de seu conteúdo volátil; Comum alto teor de voláteis, a temperatura de ignição de uma nuvem

de poeira de pó explosivo se aproxima da temperatura de 440 ºC.

Porém quando o tamanho da partícula aumenta, resulta numrápido aumento da temperatura de ignição; Quando o tamanhoda partícula diminui, a poeira de pó explosivo se torna de maisfácil ignição.

A temperatura de ignição de uma camada de poeira de pó

explosivo também diminui quando o conteúdo de voláteisaumenta; Com alto conteúdo volátil, a temperatura de ignição deuma camada de poeira de pó explosivo se aproxima de 160 ºC;Com camadas de poeira em superfícies quentes, a temperaturamínima de ignição decresce rapidamente quando a espessura dacamada aumenta.

Visualmente, uma temperatura aproximada de 537 ºC é obtida

quando um objeto é aquecido até um vermelho fraco em umquarto escuro.

Resistores em controladores ou qualquer outro componenteelétrico podem exceder esta temperatura.

Temperaturas no topo de uma lâmpada incandescente de 200 Wse aproximam de 250 ºC e no topo de uma lâmpada

incandescente de 1500 W podem exceder 300 ºC




Centelhas elétricas ou por fricção, podem proporcionar a fontede calor para a ignição de um incêndio ou explosão.

Experiências mostram que uma nuvem de pó explosivo podeentrar em ignição diretamente por centelhas de fricção, mesmona ausência de metano.

Nuvens de poeira e pós esplosivos podem entrar em ignição comtão pouca energia como 30 mJ.

Alguns pós esplosivos betuminosos, requerem algo em torno de

30 a 60 mJ, como energia mínima para a ignição da nuvem.

Uma umidade entre 5 e 8 %, não altera os parâmetros deexplosividade para partículas menores que 200-mesh da poeirade pó explosivo.

Acima de 8 % de umidade, a quantidade mínima de energianecessária para uma explosão, aumenta drasticamente e em 15

% de umidade, a energia requerida é cerca de 10 vezes maior.

Também, a energia mínima de ignição da poeira de pó explosivovaria com o oxigênio contido na atmosfera, quantidade devoláteis e a quantidade de poeira fina que passa numa peneirapadrão de 200-mesh.

Contudo existe um valor limite para a energia de ignição que

varia para cada tipo de pó explosivo.

Toda poeira explosiva deve ser tratada como pronta para entrarem ignição quando exposta à centelhas por fricção ou pormáquina mal mantida ou ainda quando ela está contaminadacom cavacos de metal.

Para misturas de poeiras de pó explosivo e gases inflamáveis, a

energia mínima de ignição é a do gás.




Quando em combustão, o gás libera energia suficiente para gerara suspensão e ignição da nuvem de poeira de pó explosivo.

Oxigênio:Quando o conteúdo de voláteis de um pó explosivo aumenta,menos oxigênio é necessário para completar o trapésio do fogoou o hexágono da explosão.

Menos oxigênio também é requerido conforme o tamanho dapartícula de pó explosivo diminui.

Todavia, à temperatura ambiente, o conteúdo de oxigênio temque ser reduzido abaixo de 13 % para prevenir a ignição depoeira de pó explosivo betuminoso com uma forte fonte deignição,

Suspensão:Para que ocorra um incêndio, não é necessário suspensão, mas éuma etapa necessária para completar o hexágono da explosão,

que exige que o combustível esteja em suspensão.

Com certeza existe perigo quando poeira de pó explosivo está emsuspensão, porque na maioria dos casos, basta apenas umafonte de calor para iniciar uma explosão (ou incêndio).

Se existe uma camada incandescente de poeira de pó explosivono chão, uma explosão é iminente se ela for, de algum modo,

colocada em suspensão, pois neste caso o calor para satisfazer otrapésio do fogo e o hexágono da explosão, já está presente.

A velocidade e duração de movimentos de ar em uma explosãosão suficientes para dispersões adicionais de poeira de póexplosivo do chão, paredes, vigas e equipamentos.

Furacões causam danos substanciais quando a velocidade do

vento está entre 241 e 322 km por hora; Na maioria das




explosões de pó explosivo a velocidade do ar excede 322 km porhora.

Na verdade, uma explosão de pó explosivo irá se extinguir se a

velocidade do ar for menor que 241 km por hora.A pressão máxima desenvolvida por explosão, para o carvão dePittsburg, é cerca de 620,5 kPa.

A razão máxima de aumento de pressão, para este mesmo póexplosivo, é de 2000 PSI por segundo.

Estes parâmetros são importantes para prever a violência ou

potência destrutiva que possa ser gerada por uma suspensãoparticular de pó explosivo, em ignição.

Desde que a pressão máxima é 90 PSI e a razão máxima deaumento de pressão é de 13789,5 kPa por segundo, para ocarvão de Pittsburg, pode-se ver que em apenas 0,045 segundosatinge-se a pressão máxima.

Em um sistema de combustível pulverizado, usando este póexplosivo, e projetado para trabalhar em 344,7 kPa, serãonecessários discos de ruptura ajustados para 25 milisegundos,para evitar sobrepressão e a consequente destruição doequipamento.

Uma boa prática de housekeeping é extremamente importanteem uma planta, porque equipamentos de processo geralmente

não são aptos a suportar as pressões internas geradas porexplosões.

Desde que uma explosão gera chamas, surtos de pressão devidoao confinamento do equipamento, uma explosão secundariapode ser alimentada por qualquer poeira adicional suspensapelos deslocamentos de gases.

Quando se tem um bom housekeeping, elimina-se a poeira de pó




explosivo da planta, e não haverá combustível para propiciar acontinuação da explosão.

Geralmente estas explosões secundárias são responsáveis pelos

maiores danos causados. Também as explosões secundárias normalmente sãoresponsáveis por perdas de vidas e ferimentos sérios aotrabalhador.

Confinamento: Confinamento não é um “lado” do trapésio do fogo, mas um

elemento essencial para completar o hexágono da explosão.Basicamente o confinamento mantém o fino de pó explosivo emcontato próximo depois que ele é colocado em suspensão.

Sem esta proximidade, a transferência de calor não pode ocorrersuficientemente rápida para permitir a propagação.

Sem confinamento, a propagação de uma explosão não épossível, mas em seu lugar, apenas uma grande bola de fogosem forças apreciáveis associada à ela.

(É basicamente o que acontece com pó de antracita, nãoexplode, mas pode atear um incêndio).

Se uma explosão é “venteada” para a atmosfera externa, o

confinamento é eliminado e apenas parte do pó explosivolançado para fora do vent, queimará, e o pó explosivo restante,não queimado, se espalhará pelo chão.

Assim como o elemento suspensão, do hexágono da explosão, sese perder o confinamento, a velocidade do ar cairá, poeira de póexplosivo adicional não será colocada em suspensão e a explosãose extinguirá.

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