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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIAFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

XIV CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO

PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIOS E EXPLOSÕES

Prof. Dr. Luís Cláudio Oliveira LopesSala: 1K204, E-mail: [email protected], 3239-4292 - Ramal: 230

Proteção contra Incêndios e Explosões – Prof. Luís Cláudio Oliveira Lopes

Abril de 2007

1. Introdução

A frase “incêndio se apaga no projeto!“ (da Luz Neto, 95) resume, em grande parte, a importância e a justificativa econômica e social do planejamento para proteção contra incêndios e explosões. A importância do planejamento pode ser medida pelos sinistros evitados e não pelos incêndios extintos. Neste processo preventivo, os engenheiros de segurança têm participação fundamental, a utilização do conhecimento da ciência da proteção contra o fogo nos projetos de prevenção e mitigação dos efeitos dos incêndios. A proteção à vida humana é essencial. O negligenciamento neste aspecto do planejamento não pode ser admitido em qualquer hipótese. A proteção do patrimônio, também é importante, porém é relativa e determinada segundo uma conjunção de interesses de ordem econômica ou histórico-cultural. Assim, dois aspectos possuem especial importância: a proteção da vida humana e a proteção dos bens (patrimônio). Este problema possui vários níveis de abordagem, dentre eles destacam-se os aspectos: (a) institucional (Político/Estratégico); (b) técnico científico e (c) operacional. Enquanto o primeiro nível refere-se as companhias de seguro e órgãos públicos legislativos, o segundo nível compreende as entidades de pesquisa/desenvolvimento tecnológico, de normalização técnica, empresas de projeto, engenheiros de segurança e o meio técnico em geral. No terceiro nível situa-se as brigadas de incêndio, Corpos de Bombeiros e agentes que combatem o fogo nos seus diversos setores. Esse curso objetiva a formação de técnicos com cohecimentos da ciência da prevenção/proteção contra incêncios e explosões nas atividades humanas. Entende-se, para esse estudo, que o incêndio é uma ocorrência indesejável e como tal deve ser encarado, para isso várias ações devem ser feitas que se classificam conforme o diagrama da Figura 1.

O ramo indicando PREVENÇÃO é responsável por evitar a deflagração do incêndio, enquanto o ramo de COMBATE reponsabiliza-se por debelar o incêndio, ou em última análise consolida a camada de PROTEÇÃO. Para compreender como prevenir e como combater os incêndios, alguns aspectos básicos da ciência do fogo são imprescindíveis e serão apresentados na próxima seção.

Figura 1 - Estrutura básica para proteção contra incêndios.

2 Aspectos Básicos.

2.1. O fogo

O fogo, ou queima, é uma rápida reação exotérmica de um combustível em ignição. Os elementos essencias para a existência do fogo são: o combustível, o comburente (agente oxidante) e uma fonte de ignição. O combustível pode ser sólido, líquido ou gasoso, mas vapores e líquidos são em geral mais facilmente levados à ignição. Na grande maioria das vezes o fogo é formado pela combustão na presença de oxigênio1. A combustão sempre acontece na fase vapor, os líquidos são volatilizados e sólidos são decompostos em vapor antes da combustão. Quando o combustível, o oxidante (comburente) e uma fonte de ignição estão presentes em níveis suficientes, então acontecerá o fogo. No fogo o que se tem é uma combustão, ou seja, uma reação química de oxidação, auto-sustentável, com liberação de luz, calor, fumaça e gases. Para que isso ocorra é necessário a união de quatro elementos essenciais ao fogo, que são:CALOR – Forma de energia que eleva a temperatura e é gerada da transformação de outra energia, através de processos físicos ou químicos.COMBUSTÍVEL – É toda a substância capaz de queimar e alimentar a combustão. Elemento que serve de campo de propagação ao fogo.COMBURENTE – É o elemento que possibilita vida as chamas e intensifica a combustão. O mais comum é que o oxigênio desempenhe este papel, porem não é o único, existindo outros gases.REAÇÃO EM CADEIA – É a queima auto-sustentável.1 Alguns processos ocorrem na presença de cloro.

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É da união dos três elementos acima descritos, que se gera uma reação química. Quando o calor irradiado das chamas atinge o combustível e este é decomposto em partículas menores, que se combinam com o comburente e queimam, irradiando outra vez calor para o combustível, formando um ciclo constante.

É comum então se definir o três elementos essenciais ao fogo na forma de um triângulo, conhecido como o triângulo do fogo:

Assim, o fogo é um processo químico que obedece rigorosamente as Leis das Proporções Definidas ou Leis de Proust, ou seja, a configuração desordenada desses três elementos não produzirá o fogo. Isso significa que o fogo não acontecerá se:

O combustível não está presente ou não está presente em quantidade suficiente; Um oxidante (no exemplo acima o oxigênio) não está presente ou não está presente em

quantidade suficiente; A fonte de ignição (no exemplo acima representada pelo calor) não é energética o suficiente para

iniciar o fogo.

A Extinção é o resultado da retirada de um ou mais dos componentes acima citados. Dois exemplos comuns dos três elementos que compõem o triângulo do fogo são: madeira, ar e chama de fósforo; e gasolina, ar e faísca. Contudo, outras combinações menos óbvias de substâncias químicas podem levar ao fogo e explosões. Alguns exemplos de combustíveis, oxidantes e fontes de ignição encontram-se na Tabela 1.

Tabela 1 – Agentes para a existência do fogoAgente Sólido líquido gasosoCombustível Plástico

Pó de madeiraFibrasPartículas metálicas

GasolinaAcetonaÉterPentano

AcetilenoPropanoCOHidrogênio

Oxidante Peróxido metálicosNitrito de Amônia

H2O2

Ac. NítricoAc. Perclórico

O2

FluoretoCloreto

Fonte de ignição Faíscas, chamas, eletricidade estática, calor Todo material possui certas propriedades que o diferem dos outros, em relação ao nível de combustibilidade por exemplo, pode-se incendiar a gasolina com a chama de um isqueiro, não ocorrendo o mesmo em relação ao carvão coque. Isso porque o calor gerado pela chama do isqueiro não seria suficiente para levar o carvão coque à temperatura necessária para que ele liberasse vapores combustíveis. Cada material, dependendo da temperatura a que estiver submetido, liberará maior ou menor quantidade de vapores. Para melhor compreensão do fenômeno, definem-se algumas variáveis:

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Ponto de fulgor (TF) (flash point): É a temperatura mínima em que um líquido começa a desprender vapores que, se entrarem em contato com fonte externa de calor, se incendeiam2. Nesse caso as chamas não se mantêm, não se sustentam, por não existirem vapores suficientes. O ponto de fulgor em geral aumenta com o aumento da pressão.

Ponto de combustão (fire point): O ponto de combustão é a menor temperatura em que os vapores acima de um líquido continuará a queimar após a ignição. A temperatura de combustão é mais elevada que a temperatura do ponto de fulgor.

Temperatura de autoignição (TI): Temperatura fixa na qual encontra-se energia adequada a geração de uma fonte de ignição no ambiente. Assim, a temperatura de autoignição é a temperatura mínima na qual gases desprendidos de um combustível se inflamam pelo simples contato com o oxigênio do ar. Uma substância só queima quando atinge pelo menos o ponto de combustão.

Limites de Inflamabilidade (flammability limits): misturas ar-vapor entrarão em ignição e queimarão somente em uma faixa específica de composição. A mistura não queimará se a composição é inferior ao limite inferior de inflamabilidade3 (LFL, lower flammability limit), a mistura é muito pobre para a combustão. Uma mistura também não sofre combustão se quando a composição é muito rica, ou seja, acima do limite superior de inflamabilidade4 (UFL, uper flammability limit). Assim, uma mistura é inflamável somente quando a composição está entre os limites LFL e UFL. A Figura 2 apresenta um diagrama da concentração versus a temperatura e destaca como várias dessas definições se relacionam. As características de inflamabilidade de líquidos e gases encontram-se tabeladas em manuais. O Tabela 2 apresenta dados de inflamabilidade para alguns hidrocarbonetos (Crowl e Louvar, 2002) .

Figura 2: Relações entre várias propriedades de inflamabilidade.

2 Há vários procedimentos experimentais para a determinação do ponto de fulgor, alguns dos métods mais comuns fornecem valores diferentes para o ponto de fulgor, o engenheiro de segurança deve ser criterioso nesta análise.3 Também chamado por LEL (lower explosion limit);4 Também chamado de UEL (upper explosion limit);

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Tabela 2 – Dados de Inflamabilidade para alguns hidrocarbonetos

Composto FórmulaEnergia deExplosão(kJ/mol)

Calor deCombustão

(kJ/mol)LFL* UFL* TF(oC) TI(oC)

Metano CH4 -818,7 -890,3 5,3 15,0 -232,5 632Etano C2H6 -1468,7 -1559,8 3,0 12,5 -130,0 472Propano C3H8 -2110,3 -2219,9 2,2 9,5 -104,4 493Butano C4H10 -2750,2 -2877,5 1,9 8,5 -60,0 408Hexano C6H14 -4030,3 -4194,5 1,2 7,5 -23,0 487Etileno C2H4 -1332,4 -1411,2 3,1 32,0 - 490Benzeno C6H6 -3210,3 -3301,4 1,4 7,1 -11,1 740Tolueno C7H8 -3835,1 -3947,9 1,4 6,7 4,4 810Ciclohexano C6H12 -3824,5 -3953,0 1,3 8,0 -17,0 259Acetaldeido C2H4O -1132,5 -764,0 4,1 57,0 -37,8 185Éter dietílico C4H10O -2649,7 -2751,1 1,9 48,0 -45,0 229Ac. Acético C2H4O2 -872,4 -926,1 5,4 - 42,8 599Hidrogênio H2 -237,4 -285,8 4,0 75,0 - 572Nafta - - 1,2 6,0 -50 -Estireno C8H8 -4438,8 1,1 7,0 30,5 -Gasolina - - 1,4 7,6 -43 -

* (%vol de combustível no ar)

Toda mistura possui uma energia mínima de ignição (MIE - Minimum Ignition Energy) que abaixo deste valor é impossível se provocar a detonação; em função da concentração da mistura, ou seja: da quantidade de combustível em relação a quantidade de ar.A Figura 3 compara as curvas para o Hidrogênio e Propano, ilustrando a energia da fonte de ignição, que efetivamente provoca a detonação em função da concentração de mistura, ou seja, da quantidade de combustível em relação a quantidade de ar. O ponto que requer menor energia para provocar a detonação é chamado de MIE (Minimum Ignition Energy), sendo também o ponto onde a explosão desenvolve maior pressão, ou seja a explosão é maior. Fora do ponto de menor energia MIE, a mistura necessita de maiores quantidades de energia para provocar a ignição, ou seja: a energia de ignição é função da concentração da mistura.

Figura 3 – Relação da Energia de Ignição em função da Concentração Existe uma grande confusão na literatura sobre a inflamabilidade. Um problema real que existe é a aplicação de métodos fora da sua faixa de parâmetros na qual o teste foi projetado. Além disso, os vapores de certos solventes halogenados podem queimar dentro de uma faixa muito estreita no ar, mesmo assim eles não apresentam ponto de fulgor. Eles são auto extintores. Todos esses fatores têm levado a dados de inflamabilidade incorretos. De forma similar àquela com outros parâmetros físico-químicos, é crucial para os engenheiros de segurança tenham acesso a dados de ponto de fulgor baseados em um padrão de consenso para o material em questão. Esse aspecto será enfatizado posteriormente.

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Satyanaraya e Rao (1992) mostraram que a temperatura do ponto de fulgor para substâncias puras correlaciona bem com o ponto de ebulição do líquido, nesse trabalho eles apresentam os parâmetros para 1200 substâncias, que pode servir para avaliações (preliminares, a depender da aceitabilidade de 1% no erro reportado) em sistemas de proteção.

onde: TF é a Temperatura de fulgor (K)a,b,c são constantes tabeladas, eTb é a temperatura de ebulição do material (K)

Os pontos de fulgor podem ser estimados para misturas se somente um dos componentes for inflamável e se a TF desse componente for conhecido. Nesse caso a temperatura TF é estimada pela determinação da temperatura em que a pressão de vapor do componente inflamável na mistura é igual a pressão de vapor do componente puro no seu ponto de fulgor. Em casos de misturas com mais de um componente inflamável recomenda-se que essa determinação seja feita experimentalmente.

Os LFL e UFL de misturas podem ser determinados através da equação de Le Chatelier5,

Onde:

LFL i – LFL para componente i;UFL i – UFL para componente i;yi – fração molar do componente i;n – número de espécies combustíveis

A utilização da equação para LFLm requer que se conheça os limites de inflamabilidade na mesma temperatura e pressão. Contudo, em geral a a faixa de inflamabilidade aumenta com a temperatura. As equações empíricas abaixo podem ser usadas para essa análise:

onde T é (o C) e é o calor líquido de combustão (kcal/mol). A pressão possui pouco efeito na LFL exceto para pressões muito baixas (< 50 mmHg abs), onde chamas não se propagam. O URL no entanto aumenta significativamente com a pressão. A equação para vapores é dada por:

onde P é a pressão (MPa abs).

Embora a determinação experimental seja sempre recomendada, pode-se estimar6 os limites de inflamabilidade para muitos vapores de hidrocarbonetos através das equações de Jones,

Onde é a concentração estequiométrica do combustível na reação de combustão. Essa equação pode ser escrita baseada na reação de combustão genérica conforme:5 Essa equação são melhores para o LFLm do que para o UFLm devido as hipótese usadas na sua derivação.6 Essa estimativa deve servir apenas para uma aproximação inicial.

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e,

2.1.1 Tipos de Combustão

A combustão pode ser dividida nos seguintes tipos: Combustão Completa: É aquela em que a queima produz calor e chamas e se processa em

ambiente rico em comburente. Combustão Incompleta: É aquela em que a queima produz calor e pouca ou nenhuma chama e se

processa em ambiente pobre em comburente. Combustão Espontânea: É aquela gerada de maneira natural, podendo ser pela ação de bactérias

que fermentam materiais orgânicos, produzindo calor e liberando gases, alguns materiais entram em combustão sem fonte externa de calor, ocorre também na mistura de determinadas substâncias químicas, quando a combinação gera calor e libera gases.

Explosão: É a queima de gases ou partículas sólidas em altíssima velocidade, em locais confina-dos.

É tambéjm comum se classificar a combustão conforme a forma do processo: (a) Combustão viva: desprende luz e calor, exemplo: gasolina em chamas e (b) Combustão lenta: não desprende luz, exemplo: oxidação do ferro. As condições aproximadas para a combustão em relação ao comburente oxigênio para uma grande parcela dos combustíveis pode ser representada pela Tabela 3:

Tabela 3 – Concentração de oxigênio e combustãoDe 0 a 8% de O2 Não ocorreDe 8 a 13% de O2 LentaDe 13 a 21% de O2 Viva

A principal distinção entre fogo e explosão é a taxa de energia desprendida. O fogo desprende energia lentamente, enquanto na explosão tem se rápido desprendimento de energia, tipicamente na ordem de microssegundos. Entretanto, é importante que se enfatize que o fogo pode ser resultante de uma explosão e a explosão pode ser resultante do fogo.

O conceito de explosão não é de todo não ambíguo. Várias enciclopédias fornecem várias definições que caem em duas categorias principais. A primeira focaliza no ruído devido à onda de pressão que ocorre nesses processos. Nesse caso, a origem dessa onda de pressão, se resultante do desprendimento de energia resultante de um fenômeno químico ou mecânico é de importância secundária. Essa definição está de acordo com o significado da palavra (‘deflagração acompanhada de grande ruído’). A segunda classificação para o termo explosão refere-se ao desprendimento de energia química. Isso inclui a explosão de gases, pós e sólidos explosivos. A ênfase nessa definição é em geral colocada na liberação de própria energia química. Assim, uma possível definição para explosão poderia ser: “Uma explosão é um processo químico exotérmico que, quando ocorrendo a volume constante, resulta numa elevação rápida e significante da pressão”. Nesse curso, as definições de explosão abordarão as duas alternativas, focalizando algumas vezes na causa, outras no efeito, a depender do contexto. As explosões podem ser classificadas como detonações, se a velocidade da fronteira da chama (flame front)7 é maior do que a velocidade do som no meio da explosão, ou, quando a velocidade da fronteira da chama é menor que a velocidade do som, deflagração. As detonações são muito mais destrutivas que as deflagrações.

2.1.2 Classificação dos materiais combustíveis1) Combustíveis Sólidos: O que entra em combustão não é o corpo em si, mas os vapores desprendidos.Entre os fatores que afetam a combustibilidade de combustívies sólidos destacam-se:

7 A interface na qual a combustão ocorre.

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Composição química: os materiais mais combustíveis encerram os elementos carbono, enxofre e hidrogênio. Exemplos: Borracha, papel etc.

Dimensões: Os materiais finamente divididos entram em combustão mais rapidamente. Exemplos: madeira, serragem e aço, esponja de aço.

2) Combustíveis Líquidos: Os combustíveis líquidos também não ardem. Os vapores desprendidos da sua superfície é que entram em combustão.Fatores que afetam a combustibilidade

quantidade de vapores superfície exposta volatibilidade temperatura

3) Combustíveis GasososVia de regra os gases são acondicionados nas seguintes formas:

liquefeitos comprimidos em tubulações

Existem duas classes de gases: a) Comburentes: aqueles que possibilitam a existência da combustão. Exemplo: oxigênio.b) Gases Inertes: servem para suprimir a combustão - são os agentes extintores. Exemplos:

gás carbônico, nitrogênio etc. 2.1.3 Formas de Propagação

O calor pode-se propagar de três diferentes maneiras: Condução, Convecção e Irradiação. Como tudo na natureza tende ao equilíbrio, o calor é transferido de objeto com temperatura mais alta para aqueles com temperatura mais baixa. O mais frio de dois objetos absorverá calor até que esteja com a mesma quantidade de energia do outro.

Condução – É a transferência de calor através de um corpo sólido de molécula a molécula. Quando dois ou mais corpos estão em contato, o calor é conduzindo através deles como se fosse um só corpo.

Convecção – É a transferência de calor pelo próprio movimento ascendente de massas de gases ou líquido.

Irradiação – É a transmissão de calor por ondas de energia caloríficas que se deslocam através do espaço.

3.0 A LegislaçãoA lei brasileira, no que se refere a legislação pertinente a segurança ocupacional, é baseada em um conjunto de normas, referenciadas como Normas Regulamentadoras – NR, que será avaliado na próxima seção. Diferentemente dos regulamentos técnicos, existe ainda normalizações técnicas que não possuem força de lei, são normas elaboradas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)8 e homologadas pelo Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO)9. O atendimento as normas da ABNT, mesmo quando não legalmente obrigatório10, pode auxiliar o Engenheiro de Segurança no cumprimento das suas obrigações legais. Estar em conformidade com as normas técnicas pode poupar tempo, esforço e despesas. No que se refere a Segurança contra incêndios, a ABNT posui um Comitê (CB-24)11 para estudos nessa área.

8 Fundada em 1940, a ABNT é o órgão responsável pela normalização técnica no país, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro. É uma entidade privada, sem fins lucrativos, reconhecida como único Foro Nacional de Normalização através da Resolução n.º 07 do CONMETRO, de 24.08.1992. É membro fundador da ISO (International Organization for Standardization), da COPANT (Comissão Panamericana de Normas Técnicas) e da AMN (Associação Mercosul de Normalização). A ABNT é representante no Brasil das seguintes entidades internacionais: ISO (International Organization for Standardization), IEC (International Electrotechnical Comission); e das entidades de normalização regional COPANT (Comissão Panamericana de Normas Técnicas) e a AMN (Associação Mercosul de Normalização) (http://www.abnt.org.br)9 http://www.inmetro.gov.br10 As Normas Brasileiras são desenvolvidas e utilizadas voluntariamente. Elas tornam-se obrigatórias somente quando explicitadas em um instrumento do Poder Público (lei, decreto, portaria, normativa etc) ou quando citadas em contratos. Entretanto, mesmo não sendo obrigatórias, as normas são sistematicamente adotadas em questões judiciais por conta do Inciso VIII do Art. 39 do Código de Defesa do Consumidor.11 http://www.abnt.org.br/cb24/estrutura.htm

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Existe ainda um conjunto de regras, chamados Regulamentos, que são desenvolvidos por cada estado da federação ou mesmo município e a sua validade encontra-se restrita aos respectivos locais. O Engenheiro de Segurança precisa acompanhar as leis estaduais/municipais sobre o tema na sua região de abrangência, por exemplo, em Minas Gerais a Lei nº 14.130, de 19 de dezembro de 2001 que dispõe sobre a prevenção contra incêndio e pânico no Estado de Minas Gerais e o Decreto Estadual nº 44.270, de 01 de abril de 2006 – Regulamento de Segurança Contra Incêndio e Pânico nas edificações e áreas de risco no Estado de Minas Gerais.

3.1 Normas RegulamentadorasAs Normas Regulamentadoras referem-se à segurança e medicina do trabalho e são de observância obrigatória pelas empresas privadas e públicas e pelos órgãos públicos da administração direta e indireta, bem como pelos órgãos dos Poderes Legislativo e Judiciário, que possuam empregados regidos pela Consolidação das Leis do Trabalho - CLT. As NRs, na sua estrutura, estabelecem que cabe ao empregador:a) cumprir e fazer cumprir as disposições legais e regulamentares sobre segurança e medicina do trabalho; (101.001-8 / I1)b) elaborar ordens de serviço sobre segurança e medicina do trabalho, dando ciência aos empregados, com os seguintes objetivos: (101.002-6 / I1)I - prevenir atos inseguros no desempenho do trabalho;II - divulgar as obrigações e proibições que os empregados devam conhecer e cumprir;III - dar conhecimento aos empregados de que serão passíveis de punição, pelo descumprimento das ordens de serviço expedidas;IV - determinar os procedimentos que deverão ser adotados em caso de acidente do trabalho e doenças profissionais ou do trabalho;V - adotar medidas determinadas pelo MTb;VI - adotar medidas para eliminar ou neutralizar a insalubridade e as condições inseguras de trabalho.c) informar aos trabalhadores: (101.003-4 / I1)I - os riscos profissionais que possam originar-se nos locais de trabalho;II - os meios para prevenir e limitar tais riscos e as medidas adotadas pela empresa;III - os resultados dos exames médicos e de exames complementares de diagnóstico aos quais os próprios trabalhadores forem submetidos;IV - os resultados das avaliações ambientais realizadas nos locais de trabalho.d) permitir que representantes dos trabalhadores acompanhem a fiscalização dos preceitos legais e regulamentares sobre segurança e medicina do trabalho. (101.004-2 / I1)As NRs estabelecem também que cabe ao empregado: a) cumprir as disposições legais e regulamentares sobre segurança e medicina do trabalho, inclusive as ordens de serviço expedidas pelo empregador;b) usar o EPI (Equipamento de Proteção Individual) fornecido pelo empregador;c) submeter-se aos exames médicos previstos nas Normas Regulamentadoras - NR;d) colaborar com a empresa na aplicação das Normas Regulamentadoras - NR;As NR completas (incluindo as Normas Regulamentadoras Rurais NRRs) podem ser encontradas em:http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/default.aspe são:NR1 Disposições Gerais NR2 Inspeção Prévia NR3 Embargo ou Interdição NR4 Serviços Especializados em Eng. de Segurança e em Medicina do Trabalho NR5 Comissão Interna de Prevenção de Acidentes - CIPA NR6 Equipamentos de Proteção Individual - EPI NR7 Programas de Controle Médico de Saúde Ocupacional NR8 Edificações NR9 Programas de Prevenção de Riscos Ambientais NR10 Instalações e Serviços em Eletricidade NR11 Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais NR12 Máquinas e Equipamentos NR13 Caldeiras e Vasos de Pressão NR14 FornosNR15 Atividades e Operações Insalubres NR16 Atividades e Operações Perigosas NR17 Ergonomia NR18 Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção NR19 Explosivos NR20 Líquidos Combustíveis e Inflamáveis

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http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/default.asp


NR21 Trabalho a Céu Aberto NR22 Segurança e Saúde Ocupacional na Mineração NR23 Proteção Contra Incêndios NR24 Condições Sanitárias e de Conforto nos Locais de Trabalho NR25 Resíduos Industriais NR26 Sinalização de Segurança NR27 Registro Profissional do Técnico de Segurança do Trabalho no MTb NR28 Fiscalização e Penalidades NR29 Norma Regulamentadora de Segurança e Saúde no Trabalho Portuário NR30 Norma Regulamentadora de Segurança e Saúde no Trabalho Aquaviário NR31 Norma Regulamentadora de Segurança e Saúde no Trabalho na Agricultura, Pecuária Silvicultura, Exploração Florestal e Aquicultura.NR32 Segurança e Saúde no Trabalho em Estabelecimentos de SaúdeNR33 Segurança e Saúde no Trabalho em Espaços Confinados NRR1 Disposições Gerais NRR2 Serviço Especializado em Prevenção de Acidentes do Trabalho Rural - SEPATR NRR3 Comissão Interna de Prevenção de Acidentes do Trabalho Rural - CIPATR NRR4 Equipamento de Proteção Individual - EPI NRR5 Produtos Químicos

Assim, no que se refere ao objetivo central deste curso, várias são as NRs relacionadas, para uma ênfase de prevenção de incêndios e explosões destaca-se nas próximas seções os aspectos centrais das normas NR20 e NR23.

3.1.1 NR 20 - Líquidos combustíveis e inflamáveis

Para efeito desta Norma Regulamentadora – NR20, fica definido:

1. "líquido combustível" como todo aquele que possua ponto de fulgor igual ou superior a 70ºC (setenta graus centígrados) e inferior a 93,3ºC (noventa e três graus e três décimos de graus centígrados). Esse líquido combustível é é considerado líquido combustível da Classe III.

2. "líquido inflamável" como todo aquele que possua ponto de fulgor inferior a 70ºC (setenta graus centígrados) e pressão de vapor que não exceda 2,8 kg/cm2 absoluta a 37,7ºC (trinta e sete graus e sete décimos de graus centígrados).

Quando o líquido inflamável tem o ponto de fulgor abaixo de 37,7ºC (trinta e sete graus e sete décimos de graus centígrados), ele se classifica como líquido combustível de Classe I.

Quando o líquido inflamável tem o ponto de fulgor superior a 37,7ºC (trinta e sete graus e sete décimos de graus centígrados) e inferior a 70ºC (setenta graus centígrados), ele se classifica como líquido combustível da Classe II.

3. líquido "instável" ou "líquido reativo", quando um líquido na sua forma pura, comercial, como é produzido ou transportado, se polimerize, se decomponha ou se condense, violentamente, ou que se torne auto-reativo sob condições de choque, pressão ou temperatura.

4. Gases Liquefeitos de Petróleo – GLP é o produto constituído, predominantemente, pelo hidrocarboneto propano, propeno, butano e buteno.

5. Outros gases inflamáveis. Aplicam-se a outros gases inflamáveis, os itens relativos a Gases Liquefeitos de Petróleo - GLP, à exceção de 20.3.1 e 20.3.4, que verão sobre a pressão de trabalho mínima de 18 Kg/cm2. (120.043-7 / I2) e do material de válvulas e acessórios usados nas instalações de GLP que não poderão ser construídos de ferro fundido.

A NR20 versa ainda sobre formas de armazenamento de cada classe de líquido, transporte e outras providências. Regulementando inclusive que as salas de armazenamento interno deverão obedecer aos seguintes itens:

a) as paredes, pisos e tetos deverão ser construídos de material resistente ao fogo e de maneira que facilite a limpeza e não provoque centelha por atrito de sapatos ou ferramentas; (120.019-4 / I3) b) deverá ter instalação elétrica apropriada à prova de explosão, conforme recomendações da Norma Regulamentadora - NR 10; (120.021-6 / I3) c) deverá ser ventilada, de preferência com ventilação natural; (120.022-4 / I3)

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e) deverá ter sistema de combate a incêndio com extintores apropriados, próximo à porta de acesso; (120.023-2 / I3) f) nas portas de acesso, deverá estar escrito de forma bem visível a sinalização de "Inflamável" e "Não Fume". (120.024-0 / I3 adaptado).

A Norma Regulamentadora (NR20) utiliza aproximadamente a mesma definição de líquido inflamável recomendada pela OSHA (Occupational Safety and Health Administration, órgão dos USA para a segurança ocupacional), o Departamento de transportes americano (Department of Transportation, DOT) define líquidos inflamáveis de Classe 3 para transporte esencialmente na mesma base e definem ponto de fulgor de forma similar especificando métodos apropriados para a sua determinação12. Surge um problema então relacionado ao teste que deve ser utilizado para a determinação do ponto de fulgor. Devido ao fato de que uma grande variedade de métodos existem, alguns desses se tornaram padrões na indústria e são corretos tecnicamente. Contudo essas metodologias são válidas somente em uma faixa especificada de temperatura e para líquidos com determinada faixa de viscosidade. Se uma técnica não adequada é aplicada os resultados não serão válidos. O engenheiro de segurança deve estar muito atento à qualidade e adequadabilidade dos dados utilizados na sua análise e projeto do sistema de proteção ao incêncio e explosão. A Tabela 4 apresenta um caso exemplo usando cinco líquidos universalmente aceitos como não inflamáveis.

Tabela 4 - Ponto de fulgor por método apropriado e não apropriado

SubstânciaPF (oC) dentro da faixa (ASTM D56)

PF (oC)fora da faixa (ASTM D93)

Brometo de n-propila Não - 5Tricloroetileno Não + 24Cloreto de Metileno Não - 5,5HFE-72DE Não - 9HFE-71 DE Não - 16HFE-71 DA Não - 14

Assim é importante enfatizar que o método para determinação do ponto de fulgor a ser usado depende do composto a ser medido. No caso acima, a utilização fora da faixa adequada levou o método prever que o líquido seria inflamável e de fato ele não o é. Esse erro tem efeito direto no risco associado a um determinado sistema e por consequência nos custos do sistema de proteção e seguros.

3.1.2 NR 23 - Proteção Contra Incêndios (123.000-0)

A NR23 dispõe sobre os sistemas de proteção de incêndios e regulamenta o procedimento a ser seguido pelas empresas no que diz respeito a equipamentos de combate ao início do incêndio e procedimentos de emergência na ocorrência desse sinistro (por exemplo a definição de planos de emergência, padronização de saídas de emergência, combate ao fogo, exercícios de alerta e outras disposições). È também nessa Nr que se classifica o fogo conforme apresentado anteriormente e aqui colocado para referência:

Classe A - são materiais de fácil combustão com a propriedade de queimarem em sua superfície e profundidade, e que deixam resíduos, como: tecidos, madeira, papel, fibras, etc.;

Classe B - são considerados os produtos que queimem somente em sua superfície, não deixando resíduos, como óleo, graxas, vernizes, tintas, gasolina, etc.;

Classe C - quando ocorrem em equipamentos elétricos energizados como motores, transformadores, quadros de distribuição, fios, etc.

Classe D - elementos pirofóricos como magnésio, zircônio, titânio.

12 Testes da American Society for Testing and Materials (ASTM), especificamente o ASTM D56, ASTM D93 e ASTM D3278, sendo que o DOT permite ainda o ASTM D3828.

11


A NR23 também apresenta as disposições relativas a agentes extintores conforme 1) Extinção por meio de água.

Nos estabelecimentos industriais de 50 (cinqüenta) ou mais empregados, deve haver um aprisionamento conveniente de água sob pressão, a fim de, a qualquer tempo, extinguir os começos de fogo de Classe A. (123.032-8 / I = 2)

Os pontos de captação de água deverão ser facilmente acessíveis, e situados ou protegidos de maneira a não poderem ser danificados. (123.033-6 / I = 2)

Os pontos de captação de água e os encanamentos de alimentação deverão ser experimentados, freqüentemente, a fim de evitar o acúmulo de resíduos. (123.034-4 / I = 2)

A água nunca será empregada:a) nos fogos da Classe B, salvo quando pulverizada sob a forma de neblina;b) nos fogos da Classe C, salvo quando se tratar de água pulverizada;c) nos fogos da Classe D;d) chuveiros (sprinklers) automáticos.

Os chuveiros automáticos devem ter seus registros sempre abertos, e só poderão ser fechados em casos de manutenção ou inspeção, com ordem da pessoa responsável. (123.035-2 / I = 2)

Um espaço livre de pelo menos 1,00m (um metro) deve existir abaixo e ao redor das cabeças dos chuveiros, a fim de assegurar uma inundação eficaz. (123.036-0 / I = 1)

2 Extintores13. Em todos os estabelecimentos ou locais de trabalho só devem ser utilizados extintores de incêndio

que obedeçam às normas brasileiras ou regulamentos técnicos do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - INMETRO, garantindo essa exigência pela aposição nos aparelhos de identificação de conformidade de órgãos de certificação credenciados pelo INMETRO. (123.037-9 / I = 2)

Todos os estabelecimentos, mesmo os dotados de chuveiros automáticos, deverão ser providos de extintores portáteis, a fim de combater o fogo em seu início. Tais aparelhos devem ser apropriados à classe do fogo a extinguir. (123.038-7 / I = 3)Tipos de extintores portáteis. O extintor tipo "Espuma" será usado nos fogos de Classe A e B. (123.039-5 / I = 2) O extintor tipo "Dióxido de Carbono" será usado, preferencialmente, nos fogos das Classes B e

C, embora possa ser usado também nos fogos de Classe A em seu início. (123.040-9 / I = 2) O extintor tipo "Químico Seco" usar-se-á nos fogos das Classes B e C. As unidades de tipo

maior de 60 a 150 kg deverão ser montadas sobre rodas. Nos incêndios Classe D, será usado o extintor tipo "Químico Seco", porém o pó químico será especial para cada material. (123.041-7 / I = 2)

O extintor tipo "Água Pressurizada", ou "Água-Gás", deve ser usado em fogos Classe A, com capacidade variável entre 10 (dez) e 18 (dezoito) litros. (123.042-5 / I = 2)

Outros tipos de extintores portáteis só serão admitidos com a prévia autorização da autoridade competente em matéria de segurança do trabalho. (123.043-3 / I = 2)

A NR23 também dispões sobre os métodos da abafamento para extinção de incêndios: meio de areia (balde areia) poderá ser usado como variante nos fogos das Classes B e D. meio de limalha de ferro fundido poderá ser usado como variante nos fogos Classe D.

A quantidade de extintores será determinada pelas condições seguintes, estabelecidas para uma unidade extintora conforme (123.052-2 / I = 2) e dado conforme Tabela 5.

Observações gerais:1) Independentemente da área ocupada, deverá existir pelo menos 2 (dois) extintores para cada pavimento. 2) A localização e sinalização dos extintores deve obedecer a item (123.055-7 / I = 1)

a) de fácil visualização;b) de fácil acesso;c) onde haja menos probabilidade de o fogo bloquear o seu acesso.

2) Os locais destinados aos extintores devem ser assinalados por um círculo vermelho ou por uma seta larga, vermelha, com bordas amarelas. (123.056-5 / I = 1)

3) Deverá ser pintada de vermelho uma larga área do piso embaixo do extintor, a qual não poderá ser obstruída por forma nenhuma. Essa área deverá ser no mínimo de 1,00m x 1,00m (um metro x um metro). (123.057-3 / I = 1)

13 Todo extintor deverá ter 1 (uma) ficha de controle de inspeção (ver modelo na NR23) e seguir a periodicidade indicada na norma.

12


4) Os extintores não deverão ter sua parte superior a mais de 1,60m (um metro e sessenta centímetros) acima do piso. Os baldes não deverão ter seus rebordos a menos de 0,60m (sessenta centímetros) nem a mais de 1,50m (um metro e cinqüenta centímetros) acima do piso. (123.058-1 / I = 1)

5) Os extintores não deverão ser localizados nas paredes das escadas. (123.059-0 / I = 1)6) Os extintores sobre rodas deverão ter garantido sempre o livre acesso a qualquer ponto de fábrica.

(123.060-3 / I = 1)7) Os extintores não poderão ser encobertos por pilhas de materiais. (123.061-1 / I = 1)8) Nos estabelecimentos de riscos elevados ou médios, deverá haver um sistema de alarme capaz de dar

sinais perceptíveis em todos os locais da construção. (123.062-0 / I = 3)9) Cada pavimento do estabelecimento deverá ser provido de um número suficiente de pontos capazes de

pôr em ação o sistema de alarme adotado. (123.063-8 / I = 2)As campainhas ou sirenes de alarme deverão emitir um som distinto em tonalidade e altura, de todos os outros dispositivos acústicos do estabelecimento. (123.064-6 / I = 1)

Tabela 5 – Tabela de Unidades Extintoras.

SUBSTÂNCIAS CAPACIDADE DOS EXTINTORES

NÚMERO DE EXTINTORES QUE CONSTITUEM UNIDADE

EXTINTORA

Espuma 10 litros5 litros

12

Água Pressurizada ou Àgua Gás

10 litros 12

Gás Carbônico (CO2)

6 quilos4 quilos2 quilos1 quilo

1234

Pó Químico Seco4 quilos2 quilos1 quilo

123

ÁREA COBERTA P/ UNIDADE DE EXTINTORES

RISCO DE FOGO

CLASSE DE OCUPAÇÃO

- Segundo Tarifa de Seguro Incêndio do

Brasil - IRB(*)

DISTÂNCIA MÁXIMA A SER PERCORRIDA

500 m2 pequeno "A" - 01 e 02 20 metros250 m2 médio "B" - 02, 04, 05 ou 06 10 metros

150 m2 grande "C" - 07, 08, 09, 10, 11, 12 e 13 10 metros

(*) Instituto de Resseguros do Brasil

3.2 Normas de SegurançaExiste um conjunto de normas bastante extenso sobre segurança contra incêndios. A distinção fundamental entre Normas e Regulamentos, ressalvadas a sua área de influência, está em que as Normas estabelecem as exigências mínimas a serem observadas pelos projetistas e instaladores dos Sistemas de Prevenção Contra Incêndio, enquanto que Regulamentos fixam, não só o que deve ser protegido, como os tipos de equipamentos a serem utilizados em cada sistema, uma vez qua cada estabelecimento seja classificado nas classes de risco. Além disso, no interesse de redução do valor do prêmio do seguro contra incêndio, é conveniente complementar essas exigências com aquelas contidas em publicações da Superintendência de Seguros Provados (SUSEP).14

14 A SUSEP é o órgão responsável pelo controle e fiscalização dos mercados de seguro, previdência privada aberta, capitalização e resseguro. Autarquia vinculada ao Ministério da Fazenda, foi criada pelo Decreto-lei nº 73, de 21 de novembro de 1966, que também instituiu o Sistema Nacional de Seguros Privados, do qual fazem parte o Conselho Nacional de Seguros Privados - CNSP, o IRB Brasil Resseguros S.A. - IRB Brasil Re, as sociedades autorizadas a operar em seguros privados e capitalização, as entidades de previdência privada aberta e os corretores habilitados. Com a edição da Medida Provisória nº 1940-17, de 06.01.2000, o CNSP teve sua composição alterada. (http://www.susep.gov.br).

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Como ilustração, apresentam-se na Tabela 6 algumas normas da ABNT que relacionam-se a seguranca contra incêndio. O engenheiro de segurança deve manter-se constantemente atualizado pois o processo de normalização é dinâmico, e normas são substituídas, revisadas, emendadas e canceladas.

Tabela 6 – Exemplos de Normas Brasileiras/ABNT relacionadas à Segurança contra Incêndio

NORMASABNT DESCRIÇÃO

NBR5628 Componentes construtivos estruturais - Determinação da resistência ao fogoNBR5667 Hidrantes urbanos de incêndio de ferro fundido dúctil - Partes 1-3NBR6125 Chuveiros automáticos para extinção de incêndio: Métodos de EnsaioNBR6135 Chuveiros automáticos para extinção de incêndio: EspecificaçãoNBR6479 Portas e vedadores - Determinação da resistência ao fogoNBR6527 Interruptores para instalação elétrica fixa doméstica e análoga - EspecificaçãoNBR7500 Identificação para o transporte terrestre, manuseio, movimentação e armazenamento de produtos

NBR8222 Execução de sistemas de prevenção contra explosão e incêndio, por impedimento de sobrepressões decorrentes de arcos elétricos internos em transformadores e reatores de potência.

NBR8660 Revestimento de piso - Determinação da densidade crítica de fluxo de energia térmica

NBR8674 Execução de sistemas fixos automáticos de proteção contra incêndio, com água nebulizada para transformadores e reatores de potência

NBR9077 Saídas de emergência em edifíciosNBR9441 Execução de sistemas de detecção e alarme de incêndio

NBR9442 Materiais de construção - Determinação do índice de propagação superficial de chama pelo método do painel radiante

NBR9443 Extintor de incêndio classe A - Ensaio de fogo em engradado de madeiraNBR9444 Extintor de incêndio classe B - Ensaio de fogo em líquido inflamávelNBR9472 Embalagem - Determinação da resistência ao fogoNBR9654 Indicador de pressão para extintores de incêndioNBR9695 Pó para extinção de incêndioNBR10301 Fios e cabos elétricos - Resistência ao fogoNBR10636 Paredes divisórias sem função estrutural - Determinação da resistência ao fogoNBR10720 Prevenção e proteção contra incêndio em instalações aeroportuáriasNBR10721 Extintores de incêndio com carga de póNBR10866 Portas classe A e classe B para construção naval - Ensaio de resistência ao fogoNBR10897 Proteção contra incêndio por chuveiro automáticoNBR10898 Sistema de iluminação de emergência

NBR11232 Revestimentos têxteis de piso - Comportamento ao fogo - Ensaio da pastilha em temperatura ambiente

NBR11711 Portas e vedadores corta-fogo com núcleo de madeira para isolamento de riscos em ambientes comerciais e industriais.

NBR11715 Extintores de incêndio com carga d'águaNBR11716 Extintores de incêndio com carga de dióxido de carbono (gás carbônico)NBR11742 Porta corta-fogo para saída de emergênciaNBR11751 Extintores de incêndio com carga para espuma mecânicaNBR11762 Extintores de incêndio portáteis com carga de halogenadoNBR11785 Barra antipânico – RequisitosNBR11830 Líquido gerador de espuma de película aquosa (AFFF) a 6 por cento para uso aeronáuticoNORMAS

ABNT DESCRIÇÃO (continuação)

NBR11836 Detectores automáticos de fumaça para proteção contra incêndioNBR11861 Mangueira de incêndio - Requisitos e métodos de ensaio

NBR12232 Execução de sistemas fixos automáticos de proteção contra incêndio com gás carbônico (CO2) em transformadores e reatores de potência contendo óleo isolante

NBR12252 Tática de salvamento e combate a incêndios em aeroportosNBR12285 Proteção contra incêndio em depósitos de combustíveis de aviaçãoNBR12615 Sistema de combate a incêndio por espumaNBR12693 Sistemas de proteção por extintores de incêndioNBR12779 Mangueiras de incêndio – Inspeção, manutenção e cuidadosNBR12962 Inspeção, manutenção e recarga em extintores de incêndio

14


NBR12992 Extintor de incêndio classe C - Ensaio de condutividade elétricaNBR13231 Proteção contra incêndio em subestações elétricas de geração, transmissão e distribuiçãoNBR13418 Cabos resistentes ao fogo para instalações de segurançaNBR13434 Sinalização de segurança contra incêndio e pânico - Partes 1-3NBR13436 Líquido gerador de espuma de película aquosa (AFFF) a 3 por cento para uso aeronáuticoNBR13485 Manutenção de terceiro nível (vistoria) em extintores de incêndioNBR13714 Sistemas de hidrantes e de mangotinhos para combate a incêndioNBR13768 Acessórios destinados à porta corta-fogo para saída de emergência - Requisitos

NBR13792 Proteção contra incêndio, por sistema de chuveiros automáticos, para áreas de armazenamento em geral - Procedimento

NBR13848 Acionador manual para utilização em sistemas de detecção e alarme de incêndioNBR13859 Proteção contra incêndio em subestações elétricas de distribuiçãoNBR13860 Glossário de termos relacionados com a segurança contra incêndioNBR14023 Registro de atividades de bombeirosNBR14096 Viaturas de combate a incêndioNBR14100 Proteção contra incêndio - Símbolos gráficos para projetoNBR14276 Brigada de incêndio - Requisitos NBR14277 Instalações e equipamentos para treinamento de combate a incêndio -RequisitosNBR14349 União para mangueira de incêndio - Requisitos e métodos de ensaioNBR14323 Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio - ProcedimentoNBR14432 Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações - ProcedimentoNBR14561 Veículos para atendimento a emergências médicas e resgateNBR14608 Bombeiro profissional civil (PROJETO EM CONSULTA NACIONAL ATÉ 11.05.2007)NBR14870 Esguichos de jato regulável para combate a incêndioNBR14880 Saídas de emergência em edifícios - Escadas de segurança - Controle de fumaça por pressurizaçãoNBR14925 Unidades envidraçadas resistentes ao fogo para uso em edificaçõesNBR15219 Plano de emergência contra incêndio - Requisitos

NBR15247 Unidades de armazenagem segura - Salas-cofre e cofres para hardware - Classificação e métodos de ensaio de resistência ao fogo

NBR15281 Porta corta-fogo para entrada de unidades autônomas e de compartimentos específicos de edificações

NBR17505 Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis Partes 1-7

3.2.1 Classificação dos Incêndios

De forma geral, o INCÊNDIO é uma combustão sem controle. A Classificação apresentada a seguir foi elaborada pela NFPA - Associação Nacional de Proteção a Incêndios/EUA, e adotada pelas: IFSTA - Associação Internacional para o Treinamento de Bombeiros/EUA, ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas/BR e Corpos de Bombeiros/BR. Os incêndios são classificados de acordo com os materiais neles envolvidos, bem como a situação em que se encontram. Essa classificação determina a necessidade do agente extintor adequado.

CLASSE “A”: Combustíveis sólidos, ex. madeiras, papel, tecido, borracha etc., caracterizado pelas cinzas e brasas que deixam como resíduos, sendo que a queima se dá na superfície e em profundidade.

CLASSE “B”: Líquidos inflamáveis, graxas e gases combustíveis, caracterizados por não deixar resíduos e queimar apenas na superfície exposta.

CLASSE “C”: Material e equipamentos energizados, caracterizado pelo risco de vida que oferece. CLASSE “D”: Metais combustíveis, ex. magnésio, selênio, antimônio, lítio, potássio, alumínio

fragmentado, zinco, titânio, sódio e zircônio, caracterizado pela queima em altas temperaturas e por reagir com agentes extintores comuns principalmente se contém água.

3.2.2 Métodos de ExtinçãoNo passado, o único método para se controlar fogo e explosão era a eliminação ou redução das fontes de ignição. A experiência tem mostrado, entretanto, que essa abordagem não é robusta o suficiente, pois as energias de ignição para a maioria das substâncias inflamáveis são muito baixas e as possibilidades de fontes de ignição são bastante amplas. Como resultado, a prática corrente é a prevenção de fogo e explosão pela continuada eliminação de fontes de ignição enquanto também se concentram esforços na prevenção de misturas inflamáveis. Assim como método de extinção usa-se:

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Retirada do material combustível, é o método mais simples de se extinguir um incêndio, baseia-se na retirada do material combustível, ainda não atingido, da área de propagação do fogo.

Resfriamento (é o método mais utilizado), consiste em diminuir a temperatura do material combustível que esta queimando, diminuindo, conseqüentemente, a liberação de gases ou vapores inflamáveis.

Abafamento consiste em impedir ou diminuir o contato do comburente com o material combustível. Extinção química consiste na utilização de certos componentes químicos, que lançados sobre o

fogo, interrompem a reação em cadeia.

Dentre os AGENTES EXTINTORES destacam-se: Água: Utilizado nos incêndios de classe: A Espuma: Utilizado nos incêndios de classe: A e B Gás Carbônico (CO2): Utilizado nos incêndios de classe: A, B e C Pó Químico seco: Utilizado nos incêndios de classe: B e C (na classe D é utilizado pó químico

especial) Gases Nobres limpos: Utilizado nos incêndios de classe: A, B e C

3.2.3 Extintores

a) Extintor de Água PressurizadaEste é o extintor mais indicado para o combate a príncipio de incêndio em materiais da classe “A” (sólidos); não deverá ser usado em hipótese alguma em materiais da classe “C” (elétricos energizados), pois a água é excelente condutor de eletricidade, o que acarretará no aumento do fogo; deve-se evitar também seu uso em produtos da classe “D” (materiais pirofóricos), como o magnésio, pó de alumínio e o carbonato de potássio, pois em contato com a água eles reagem de forma violenta.A água agirá por resfriamento e abafamento.Procedimentos para uso:- retirar o pino de segurança;- empunhar a mangueira e o gatilho; e- apertar o gatilho e dirigir o jato para a base do fogo.

b) Extintor de Água Pressurizável (Pressão Injetada)Seu uso é equivalente ao de água pressurizada, diferindo-se apenas externamente pelo pequeno cilindro contendo gás propelente, cuja válvula deve ser aberta no ato de sua utilização, a fim de pressurizar o ambiente interno do extintor, permitindo o seu funcionamento. O agente propulsor (propulente) é o gás carbônico (CO2).Procedimentos de uso:- abrir a válvula do cilindro de gás;- empunhar a mangueira e o gatilho; e- apertar o gatilho e dirigir o jato para a base do fogo.

c) Extintor de Pó Químico Seco (PQS)É o mais indicado para ação em materiais da classe “B” (líquidos inflamáveis), mas também pode ser usado em materiais classe “A” e em último caso, na classe “C”. Age por abafamento, isolando o oxígênio e liberando gás carbônico assim que entra em contato com o fogo.Procedimentos para uso:- retirar o pino de segurança;- empunhar a pistola difusora; e- atacar o fogo acionando o gatilho.

d) Extintor de PQS com Pressão InjetávelAs mesmas características do PQS pressurizado, mas mantendo externamente uma ampola de gás para a pressurização no instante do uso.Procedimentos para uso:- abrir a ampola de gás;- empunhar a pistola difusora; e- apertar o gatilho e dirigir a nuvem de pó para a base do fogo.

e) Extintor de Espuma Mecânica PressurizadaA espuma é gerada pelo batimento da água com o líquido gerador de espuma e ar (a mistura da água e do líquido gerador de espuma está sob pressão, sendo expelida ao acionamento do gatilho, juntando-se então ao arrastamento do ar atmosférico em sua passagem pelo esguicho). Será usado em princípios de incêndio das classes “A” e “B”.

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Procedimentos de uso:- retirar o pino de segurança;- empunhar o gatilho e o esguicho; e- apertar o gatilho, lançando a espuma contra o fogo.

f) Extintor de Espuma Mecânica com Pressão InjetadaAs mesmas características do pressurizado, mas mantendo a ampola externa para a pressurização no instante do uso.Procedimentos para uso:- abrir a válvula do cilindro de gás;- retirar o pino de segurança;- empunhar o gatilho e o esguicho; e- apertar o gatilho, lançando a espuma contra o fogo.

g) Extintor de Espuma QuímicaEmbora esteja em desuso no mercado, ainda é possível encontrá-lo em edificações. Seu funcionamento é possível devido a colocação do mesmo de “cabeça para baixo”, formando a reação de soluções aquosas de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio. Depois de iniciado o funcionamento, não é possível a interrupção da descarga. Deve ser usado em princípios de incêndio das classes “A” e “B”.Procedimentos para uso:- não deitar ou virar o extintor antes de chegar ao local do fogo;- no local, inverter a posição do cilindro; e- lançar a espuma contra o fogo.

h) Extintor de Gás Carbônico (CO2)É o mais indicado para a extinção de princípio de incêndio em materiais da classe “C” ( elétricos energizados ), podendo ser usado também na classe “B”.Procedimentos para uso:- retirar o pino de segurança;- empunhar o gatilho e o difusor; e- apertar o gatilho, dirigindo o difusor por toda a extensão do fogo.

i) Extintor de Halogenado (Halon)Composto por elementos halogênios (flúor, cloro, bromo e iodo). Atua por abafamento, quebrando a reação em cadeia que alimenta o fogo.Ideal para o combate a princípios de incêndio em materiais da classe “C”.Procedimentos para uso:- retirar o pino de segurança;- empunhar o gatilho e o difusor; e- acionar o gatilho, dirigindo o jato para a base do fogo.

j) Extintor Sobre Rodas (Carreta)A diferença dos extintores em geral é a sua capacidade. Devido ao seu tamanho, sua operação requer duas pessoas.As carretas podem ser:- de água;- de espuma mecânica;- de espuma química;- de pó químico seco; e- de gás carbônico.

A Tabela 7 apresenta o uso de agentes extintores conforma a classe de incêndio.

Tabela 7 - Uso de agentes extintoresClasse de Incêndio ÁGUA ESPUMA PQS CO² HALON

A SIMExcelente

SIM Regular

Somentena

superfície

Somentena

superfície

Somentena

superfícieB NÃO SIM

ExcelenteSIM

ExcelenteSIMBom

SIMExcelente

C NÃO NÃO SIMBom

SIMExcelente

SIMExcelente

D NÃO NÃO PQSEspecial NÃO NÃO

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UNIDADEEXTINTORA 10 litros 9 litros 4 Kg 6 Kg 2 KgALCANCEMÉDIO DO

JATO10 m 5 m 5 m 2,5 m 3,5 m

TEMPO DEDESCARGA 60 seg 60 seg 15 seg 25 seg 15 seg

3.2.4 Sistemas de Proteção contra Incêndio

A - HidrantesSistema de proteção por hidrantes é o conjunto de canalizações metálicas, abastecimento de água, válvulas ou registros, colunas, mangueiras de incêndio, esguichos (para dirigir e controlar a água) e meio de aviso e alarme. Esses sistemas de proteção conduzem água sob presão desde reservatórios até terminais onde são acoplados a acessrórios de combate a incêndio. Os hidrantes podem ser dos tipos: (i) subterrâneos, (ii) de coluna/emergentes (simples ou duplo) e (iii) de parede. Os jatos de água usados no combate de incêndios são dos tipos: (i) jato sólido: jato compacto de água produzido por esguicho de orifício circular para se atingir maior distância e penetração. Usado para extinção de incêndios de classe “A”; (ii) jato chuveiro: formado com a utilização de esguichos reguláveis para maior cobertura de área do fogo. Usado para extinção de incêndios de classe “A”; (iii) Jato neblina: formado com a utilização de esguichos especiais que fracionam a água em gotículas para resfriar o ambiente e abafar. Usado para extinção de incêndios de classes “A” e ”B”. Existe ainda o esguicho “universal“ one se pode acoplar dispositivos especiais a depender das necessidades.

B – Chuveiros Automáticos (Sprinklers) O sistema consiste na distribuição de encanamentos em ramificações com a instalação de bicos (Figura 4) que dão vazão á água, cuja quantidade e o tipo variam de acordo com o risco a proteger. O sistema consta basicamente com encanamento de alta pressão com saídas que entram em funcionamento a partir de uma determinada temperatura, programada de acordo com a área a ser protegida. O sistema em geral baseia-se em dilatação com quebra de mecanismo de vidro/ampola para liberação da água ou liga termossensível. No caso da ampola estilhaçável de vidro tem-se uma cor de acordo com a temperatura de ruptura, indo usualmente na escala: 57oC (cor laranja), 68oC (cor vermelha), 79oC (cor amarela), 93oC (cor verde), 141oC (cor azul), 182 oC (cor roxa) e 204/260 oC (cor preta). C – Outros componentes do Sistema de ProteçãoExistem vários outros componentes do sistema de proteção, entre os princiapais destacam-se: (i) Iluminação de emergência; (ii) Alarme de Incêndio; (iii) Porta Corta-fogo; (iv) Escada de Emergência; (v) Plano de Abandono; (vi) Brigada de Abandono; (vii) Equipamentos de Proteção Individual do Bombeiro e Brigadista e (viii) mangueiras de incêndio.

3.2.5 Simbologia Usada em Segurança

Em geral cada, estado possui Instrução Técnica que estabelece os símbolos gráficos a serem utilizados nos projetos de segurança contra incêndio das edificações e áreas de risco, atendendo ao previsto em leis e decretos estaduais, essas regulamentações em geral adotam a NBR 14100 – Proteção contra incêndio – Símbolos gráficos, com as inclusões e adequações de exigências constantes em instruções locais. Existem ainda, símbolos bastante comuns que todo cidadão precisa conhecer. Os Quadros 1-3 apresentam exemplos desses símbolos.

Figura 4 – Chuveiro automático (sprinkler) .

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Quadro 1 - Sinais de Segurança de Uso Geral

Radiação Risco Biológico Segurança do Trabalho ou CIPA

Material Reciclável Não Fumar Perigo

Quadro 2 – Símbologia usada para alguns extintores.

Extintor de Água Pressurizada Extintor de Pó Químico Extintor de Espuma

QuímicaExtintor de Espuma

Mecânica

Extintor de Gás Carbônico

Extintor de Hidrocarbonetos Halogenados Extintor Sobre Rodas

Quadro 3 – Alguns símbolos usados no Projeto de Sistemas de Segurança Contra Incêndio

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Além dos aspectos toxicológicos, as substâncias químicas também podem apresentar risco nas formas expressivos sob a forma de fogo e explosão. A ordem mais comum para essas formas de acidentes com substâncias químicas é dada por: incêndio, explosões e vazamentos, sendo que os solventes orgânicos é a fonte de maior freqüência para os incêndios e explosões nas indústrias químicas. As perdas devido a incêndio e explosão atingem altas quantias na maioria dos ramos indústriais. As perdas adicionais de vida e de contratos são também substanciais. Para a prevenção do acidente resultante de incêndio e explosão, o engenheiro de segurança deve estar familiarizado com: (a) as propriedades dos materiais perante o fogo e explosões; (b) a natureza do fogo e dos processos de explosão, (c) os procedimentos para a redução dos riscos de incêndio e explosão e (d) a legislação e normas pertinentes. A cada classe e divisão de risco para uma substância, corresponde um símbolo pictográfico indicativo do tipo de risco oferecido. Essa representação é obrigatória e a construção dos mesmos é descrita pelas normas de referência e pela NBR7500- Simbologia (Quadro 4).

Quadro 4 – NBR 7500: SÍMBOLO DE RISCO E MANUSEIO PARA TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO DE MATERIAIS

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Classe 1 – Explosivos - Símbolo (bomba explodindo): Fundo: laranja

Classe 2Gases Inflamáveis - Símbolo (chama): preto ou brancoGases não Inflamáveis ComprimidosGases Tóxicos

Classe 3 - Líquidos Inflamáveis

Fundo: vermelho. Fundo Branco Fundo verde Fundo: vermelho.Classe 4

Sólidos InflamáveisEspontaneamente Combustíveis

Perigosos Quando Molhados

Classe 5Agentes Oxidantes

Peróxidos Orgânicos

Fundo branco Fundo branco Fundo azul/listras vermelhas vermelho chama branca ou preta Fundo amarelo

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Classe 6Tóxicos

InfecciososClasse 7 – Radiativos (I-II-III)

Fundo branco Fundo: branco amarelo/branco amarelo/branco

Classe 8 - Corrosivos Classe 9 - Miscelânea

Fundo branco/preto Fundo branco/listras pretas

4. Explosões

O conceito de explosão não é de todo não ambíguo. Várias enciclopédias fornecem várias definições que caem em duas categorias principais. A primeira focaliza no ruído devido à onda de pressão que ocorre nesses processos. Nesse caso, a origem dessa onda de pressão, se resultante do desprendimento de energia resultante de um fenômeno químico ou mecânico é de importância secundária. Essa definição está de acordo com o significado da palavra (‘deflagração acompanhada de grande ruído’). A segunda classificação para o termos explosão refere-se ao desprendimento de energia química. Isso inclui a explosão de gases, pós e sólidos explosivos. A ênfase nessa definição é em geral colocada na liberação da própria energia química. Uma possível definição poderia ser: “Uma explosão é um processo químico exotérmico que, quando ocorrendo a volume constante, resulta numa elevação rápida e significante da pressão”. Nesse curso, as definições de explosão abordarão as duas alternativas, focalizando algumas vezes na causa, outras no efeito, a depender do contexto.As explosões podem ser classificadas como detonações, se a velocidade da fronteira da chama ( flame front)15 é maior do que a velocidade do som no meio da explosão, ou, quando aa velocidade da fronteira da chama é menor que a velocidade do som, deflagração. As detonações são muito mais destrutivas que as deflagrações. O comportamento de explosões depende de uma grande variedade de parâmetros e é difícil de caracterizar. Os parametros qe afetam significativamente as explosões são:

Temperatura ambiente Pressão ambiente Composição do material explosivo Propriedades físicas do material explosivo Natureza da fointe de ignição: tipo, energia e duração Geometria das vizinhanças: confinamento ou não Quantidade de material combustível Turbulência de material combustível Tempo antes da ignição Taxa no qual o material combustível é liberado

A explosão resulta de uma rápida liberação de energia. A energia liberada deve ser rápida o suficiente para que se tenha um acúmulo de energia no local da explosão. Essa energia é então dissipada por uma variedade de mecanismos, incluindo a formação de ondas de pressão, projétis, radiação térmica e nergia acústica. Os danos da explosão se relacionam pela dissipação de energia. Se uma explosão ocorre num gás, a energia causa a rápida expansão de mesmo, foçcando as visinhanças e iniciando uma onda de pressão que move rapidamente para fora da centro de explosão. A onda de pressão contém energia que

15 A interface na qual a combustão ocorre.

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resulta em danificar as vizinhanças. Para se entender o ijmpacto de uam explosão precisa-se entender a dinâmica de uma onda de pressão.

4.1. Explosões Confinadas

As explosões confinadas ocorrem em espaços confinados, tais como vasos ou edificações. As duas formas mais comuns de explosões confinadas envolvem a explosão de vapores e de pós (dust explosions). Como visto anteriormente, a principal diferença entre o fogo e a explosão é taxa de liberação de energia do evento Nessa seção estamos interessados na explosão de pós. 4.1.1 O pó nas atividades industriais

Materiais pulverulentos (reduzidos a pó) que se apresentam nas mais diversas atividades industriais, em função de suas características físico químicas podem apresentar alguns problemas de ordem legal e ocupacional Sob o ponto de vista da Saúde Ocupacional o pó em suspensão, interagindo com os operários envolvidos, pode afetá-los das seguintes formas:. Absorção - o poluente ocupacional, ao entrar em contato com a pele, órgão de maior superfície do corpo humano, pode ser absorvido causando diversas formas de alergias, ulcerações, dermatoses e outras doenças ocupacionais que atingem este tecido.. Inalação - ao penetrar no organismo pelos pulmões, o material se deposita neles, podendo ser ou não metabolizado, e dependendo de suas características, constituição e procedência podem levar a doenças profissionais como: siliciose, asbestose, infecções por agentes biológicos etc.. Ingestão - após a jornada de trabalho, durante as refeições, se a higiene não foi bem feita, traços do produto poderão ser ingeridos e, dependendo de suas características de origem, poderá haver comprometimentos diversos, de complicações digestivas a outras doenças de caráter irreversível.Além dos aspectos relacionados acima, as indústrias que processam produtos que em alguma de suas fases se apresentem na forma de pó, são indústrias de alto potencial de risco quanto a incêndios e explosões, e devem, antes de sua implantação, efetuar uma análise detalhada dos mesmos e tomar as precauções cabíveis, pois na fase de projeto as soluções são mais simples e econômicas, porém as indústrias já implantadas, com o auxílio de um profissional competente, poderão equacionar razoavelmente bem os problemas, diminuindo os riscos inerentes. Abaixo, citamos algumas atividades industriais reconhecidamente perigosas quanto aos riscos de incêndios e explosões.- Indústrias de beneficiamento de produtos agrícolas;- Indústrias fabricantes de rações animais;- Indústrias alimentícias;- Indústrias metalúrgicas;- Indústrias farmacêuticas;- Indústrias plásticas;- Indústrias de beneficiamento de madeira;- Indústrias do carvão;

. Incêndios - Os incêndios ocorrem com todas as poeiras combustíveis, porém, para que tal aconteça é necessário que a quantidade de material combustível seja muito grande, e as partículas tenham pouco espaço entre si, impedindo um contato direto e abundante com o oxigênio do ar. As partículas devem, porém, estar afastadas entre si, de maneira que, apesar da existência da fonte de ignição e da conseqüente combustão local, não seja permitida a propagação instantânea do calor de combustão às partículas localizadas nas camadas mais internas, devido à insuficiência de ar.Desta forma, a queima se dá por camadas, em locais onde poeiras estejam depositadas ao longo das jornadas de trabalho, ou numa das seguintes formas: empilhados, em camadas, armazenados em tulhas, depósitos, outros. A ignição que ocorre em camadas deve ser controlada com cuidado para evitar que o material depositado em estruturas, tubulações e locais de difícil visualização e limpeza, sejam colocados em suspensão, formando uma nuvem de poeira, que evoluirá para explosão, pois há no ambiente os fatores de deflagração da mesma, isto é, fogo e energia. O incêndio por camadas, outrossim, é de difícil extinção, podendo prolongar-se por várias horas após seu controle.

. Explosão - O fenômeno conhecido como explosão de pós (“dust explosion”) é de fato muito simples e fácil de imaginar com base nas experiências diárias de vida. Qualquer material sólido que pode queimar no ar o fará com a violência e velocidade que aumento com o aumento do grau de subdivisão do material. A figura (5a) ilustra como um pedaço de madeira, uma vez colocado em ignição, queima lentamente, liberando seu calor num longo período de tempo. Quando se corta o material em pedaços, como ilustrado na Figura (5b), a velocidade de combustão aumenta devido ao fato de que a superfície de contato total entre a madeira e o ar aumenta. Assim, a queima da madeira torna-ser mais fácil. Se a subdivisão é feita até o nível de

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partículas de tamanho da ordem de 0,1 mm ou menores e as partículas são suspensas em um volume de ar para dar a cada partícula um espaço suficiente para sua queima sem restrição, a combustão será muito mais rápida e a energia requerida para a ignição muito menor. Essa nuvem de pós queimando é conhecida como explosão de pós (Figura 5c). Em geral as nuvens de pós sofrem ignição mais facilmente e queimam mais violentamente quanto menores forem as partículas de pó, até um tamanho limite de partícula que depende do tipo de material.

Figura 5 - (a) combustão a baixa taxa, fogo lento. (b) combustão mais rápida. (c) explosão.

A mudança de incêndio para explosão, pode ocorrer facilmente, desde que poeiras depositadas nas cercanias do fogo sejam agitadas, entrem em suspensão, ganhem concentração mínima, e como o local já está com os ingredientes necessários, o próximo passo é o desencadeamento das subseqüentes explosões. Ao contrário, se as poeiras em suspensão causarem uma explosão, as partículas de poeira que estão queimando saem da suspensão e espalham o fogo. Nestes termos, os danos podem ser consideravelmente maiores.

A Tabela 8 apresenta uma classificação de explosões relativas aos índices: Si - sensibilidade de ignição, Ge - Gravidade de explosão e Ie - Índice de explosividade.

Tabela 8 - Classificação dos Tipos de Explosão16

Tipo de explosão Si Ge Ie

Fraca <0,2 <0,5 <0,1

Moderada 0,2 - 1,0 0,5 - 1,0 0,1 - 1,0

Forte 1,0 - 5,0 1,0 - 2,0 1,0 - 10

Muito forte >5,0 >2,0 >10 Fonte: Fire Protection Handbook.

4.2. Explosão de nuvens de pó

As explosões de pós na indústria são responsáveis, nos últimos 20 anos, por centenas de mortes e por milhões de dólares de prejuízo. No entanto, elas são consideradas como as menos reconhecidas fontes de perigos de fogo na indústria. As explosões de pós podem ocorrer dentro de todo o processo onde um pó 17

combustível é produzido, e podem ser provocadas por qualquer fonte de energia, incluindo faíscas, fricção e materiais incandescentes. É pouco provável que as explosões de pós causem detonações devido ao processo de combustão de partículas sólidas ser relativamente lento18.Para que ocorra uma explosão com pó é necessário que estejam presentes alguns fatores, tais como:

16 Veja no Anexo III uma tabela com índices para diversos materiais.17 O termo poeira ou pó, refere-se a partículas de material combustível capazes de serem transportadas por via aérea (suspensão) com um tamanho de partícula inferior a 500µm. O sistema de teste britânico padrão define como pó a qualquer partícula de matéria que pode passar através de um teste de peneira de 75µm, contudo tem-se observado que pós (qualquer partícula com diâmetro médio inferior a 1000µm) e grãos (partícula duras como diâmetro médio superior a 75µm) de tamanhos maiores (até 500µm) podem estar envolvidas em explosões de pós. Poeiras são fisicamente o mesmo que pó, mas em geral refere-se a pó aquelas que possuem valor econômico.18 A interface de combustão move através da nuvem de partículas fazendo com que as partículas sofram combustão.

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. Mistura de Pó e Ar sob forma de nuvem - caracterizado por quantidade de material em suspensão dentro da faixa de explosividade, suas características e condições ambientais.. Fonte de Energia de Ativação - qualquer elemento do sistema que possa causar uma centelha que se situe dentro dos padrões de inflamabilidade e energia de ativação, ou ainda de cargas eletrostáticas inerentes do processo de produção ou de elementos do transporte pneumáticos, como motores e faiscamentos por atrito entre partes metálicas, rotor e carcaça de ventilador.. Presença de Oxigênio - em concentração mínima para a combustão total da massa de pó.. Grau de Concentração - é a quantidade de material em suspensão em gr/m3, dentro de uma faixa passível de explodir. Definida como Limites de Explosividade superior e inferior abaixo ou acima do qual não ocorre explosão.. Umidade - quanto maior a umidade do material bem como a do ar mais difícil se torna a deflagração do mesmo, pois a água residual ao evaporar, empobrece o ambiente, deslocando o oxigênio existente. Quanto mais seco, porém, mais suscetível fica.. Granulometria - quanto mais fina, maior o poder de deflagração do pó e maior a velocidade da mesma. Materiais compactos, de grande massa e de pouca superfície específica não são passíveis de explosão, mas sim de incêndio, podendo queimar por diversas horas, e de difícil extinção.

Assim, há algumas regras básicas a se observar para a verificação da possibilidade de um pó causar uma explosão: O pó deve ser combustível. O pó deve ser capaz de tornar-se transportado por via aérea. O pó deve ter uma distribuição de tamanhos capaz da propagação da chama. A concentração do pó deve estar dentro da faixa de explosividade. Uma fonte de ignição deve estar presente. A atmosfera deve conter oxigênio suficiente para suportar e sustentar a combustão.

Se todos estes critérios forem atendidos então uma explosão de pó pode ocorrer. A melhor maneira de se evitar as explosões de pó consiste na invalidação das circunstâncias que geram essas condições. Embora não deva ter sido o primeiro a ocorrer, historicamente, o primeiro incidente registrado de uma explosão de pó ocorreu em Turin na Itália, em um moinho de farinha, em 14/12/1785. As explosões de pós são um risco na indústria de grãos desde que o homem começou a fazer pão e continuará a ser enquanto as pessoas comerem sanduíches. Cerca de 50 explosões são registradas por ano, desde pequenas deflagrações a detonações destruidoras, com grande número de fatalidades. Essas explosões são em geral associadas com as indústrias de grãos e mineração, contudo elas podem ocorrer em situações que um processo possui material particulado, seja como alimentação, intermediários ou produtos.

Uma explosão de pó é muito similar a uma explosão de uma nuvem de vapor ou gás, ou seja, quando um volume de uma mistura inflamável sofre ignição, resulta numa rápida elevação da pressão e fogo movendo-se através da nuvem. Uma explosão de pó ocorre quando um material combustível encontra-se disperso no ar formando uma nuvem inflamável e uma chama se propaga através dela. Isso naturalmente depende da disponibilidade de oxigênio para o fogo, e a concentração do combustível, se qualquer um deles encontrar-se em valores muito elevados ou muito baixos, então a explosão não acontecerá. Como apresentado anteriormente, qualquer material que pode queimar no ar, queimará com uma taxa que aumentará com o aumento da área superficial. Se a área disponível para combustão é alta o bastante, então a chama propagar-se-á através da mistura combustível a altas velocidades. Se a quantidade de calor desprendido é suficiente para causar combustão posterior, então a reação continuará. Se o calor desprendido produz mais combustão do que o que ele consumiu, então ele fará com o que o fogo não apenas continue, mas que ele cresça muito rapidamente. Se esse fenômeno é suficientemente rápido, o fogo se tornará uma explosão. A pressão máxima numa explosão de pós é aproximadamente de 5-12bar(g). As explosões podem ser divididas em três etapas: devolatização (onde voláteis são evaporados das partículas, ou partículas são vaporizadas), mistura da fase gás e combustão da fase gasosa.

As explosões de pó ocorrem freqüentemente em pontos das instalações onde haja moagem, descarga, movimentação, transporte etc., desde que sem controle de exaustão e desde que, obviamente, existam os fatores desencadeantes. Além disso, ocorrem freqüentemente em instalações onde são processadas: farinhas de trigo, milho, soja, cereais, etc; particulados: açúcar, arroz, chá, cacau, couro, carvão, madeira, enxofre, magnésio, eletrometal (ligas). A poeira depositada ao longo do tempo nos mais diversos locais da planta industrial, quando agitada ou colocada em suspensão e na presença de uma fonte de ignição com energia suficiente para a primeira deflagração, poderá explodir, causando vibrações subsequentes pela onda de choque. Isto fará com que mais pó depositado entre em suspensão e mais explosões aconteçam, cada qual mais devastadora que a anterior, causando prejuízos irreversíveis ao patrimônio, paradas no processo produtivo e o pior, vidas são ceifadas ou ficam alijadas de sua capacidade laborativa com as conseqüências por todos conhecidas (incapacidades totais e permanentes).

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No caso da explosão em cadeia a deflagração inicial numa explosão em pó evolui para detonação nas fases posteriores. A velocidade da chama não é constante e depende de fatores como: composição química do pó e do oxidante, calor de combustão, umidade e granulometria. Além disso, a velocidade dependerá da turbulência do gás na qual a poeira está dispersa, porque o aumento da turbulência conduz ao aumento da velocidade da chama. Um outro aspecto importante a ser considerado é a temperatura. A temperatura mínima de ignição é a temperatura mínima em que pode ocorrer a combustão da poeira, que não poderá ser alcançada em situações normais. É um limitador para as temperaturas do processo. A segunda utilidade é o comparativo entre as diversas poeiras, uma temperatura de 250º C é segura como limite comum a todos materiais em forma de pó. Quando ocorre uma explosão em uma indústria, os fatores desencadeantes são: calor, luz, gases, pressão máxima de explosão e velocidade máxima de aumento da pressão, e estes valores podem atingir cifras de grande valor para os quais os efeitos são devastadores. Se isto ocorrer em um ambiente confinado, estas pressões, buscando equilíbrio natural, provocam o aparecimento de forças descomunais nos obstáculos que existem para serem vencidos até chegar ao ambiente externo. Prédios inteiros poderão ser destruídos em poucos segundos. Quando estruturas são projetadas para compensar em parte esses esforços, os telhados são destruídos, pois são pontos principais das fugas de pressão, bem como outros obstáculos quando no caminho do sinistro.

4.2.1 A área superficial específica de partículas

O grau de subdivisão de um sólido pode ser expresso em termos de um tamanho característico da partícula, ou através da área superficial total por unidade de volume ou unidade de massa de um sólido. A última característica é chamada de área superficial específica do sólido subdividido.

A figura abaixo ilustra a relação entre o tamanho de uma partícula e a área superficial específica. Após subdivisão do cubo original apresentado na Figura (6a) em oito cubos de dimensão linear dada pela metade daquela do cubo original, Figura (6b), a área superficial total aumentou por um fator de dois, o que indica que a área superficial específica é simplesmente proporcional ao recíproco da dimensão linear do cubo. Assim, o cubo da Figura (6a) possui a metade da área superficial daquele da Figura (6b) , que por sua vez possui a metade da área superficial do cubo mostrado na Figura (6c).

Figura 6 - Ilustração do aumento da área superficial de um sólido com o aumento da subdivisão.

A relação entre as áreas da Figura 5 pode ser confirmada simplesmente expressando a área superficial S como a razão entre a área superficial e o volume de um simples cubo de comprimento da face igual a x. Assim:

Isso é também verdade para partículas esféricas, onde x é o diâmetro:

Para uma partícula na forma de floco, onde a espessura x é muito menor que o diâmetro característico do floco,

Se a partícula são fibras de comprimento muito maior que o diâmetro x, então:

Se uma partícula esférica de diâmetro, por exemplo, 5m, é comprimida e deformada plasticamente para um floco de espessura de por exemplo 0,2m (com diâmetro de aproximadamente 20m). Então da observação das equações e :

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Ou seja, a área superficial aumenta de um fator de 8,3319

Pode-se ver então, que o grau de subdivisão de um sólido dita a probabilidade de uma explosão e que uma maneira usual dessa medida é através da área superficial específica, que permite ver exatamente quanta área superficial existe por unidade de massa. Portanto, tem-se uma maneira conveniente de se estimar rapidamente a área superficial específica com base no diâmetro e características básicas da partícula. Essencialmente, quanto maior a área superficial específica maior perigo se tem de um pó estar envolvido numa explosão, embora partículas muito pequenas podem se aglomerar e assim reduzindo a possibilidade de explosão do pó.

4.2.2 Fatores que afetam a sensibilidade da ignição e a violência da explosão

Embora a razão (tamanho da partícula)/ (área superficial específica) seja o principal fator na estimativa de possibilidade de uma explosão de pós, existem outros fatores que influenciarão esse processo: Composição química do pó (e seu conteúdo de umidade) Composição química, pressão e temperatura do gás Forma da partícula e distribuição de tamanhos Grau de dispersão da nuvem de pó Distribuição de concentração na nuvem de pó Turbulência na nuvem de pó Quantidade de turbulência causada pela explosão em partes não queimadas da nuvem Distorção da fronteira da chama por outros mecanismos além da turbulência Transferência radiativa de calor da chama (dependente da temperatura de chama que por sua vez depende de aspectos químicos da partícula)

4.2.3 Materiais que podem causar explosões de pós

Em geral as explosões de pós surgem de uma simples química de combustão:Combustível + Oxigênio Óxidos + Calor

Algumas vezes pós de materiais metálicos podem também reagir exotermicamente com N2 ou CO2, mas isso ocorre em casos muitos especiais. Isto significa que somente materiais que não são óxidos estáveis podem ocasionar explosão de pós. Portanto os materiais a seguir não são capazes de gerar explosão de pós:(i) silicatos ; (ii)sulfatos; (iii) nitratos; (iv) carbonatos e (v) fosfatos. Assim, não existem riscos de explosões em indústrias como: produtoras de cimento, escavação de pedra calcárea etc.Materiais que podem causar explosões de pós: Materiais orgânicos naturais (grãos, linho, açúcar etc) Materiais orgânicos sintéticos (plásticos, pigmentos orgânicos, pesticidas etc) Carvão e turfa Metais (alumínio, zinco, ferro etc) A severidade das explosões resultantes está relacionada ao calor liberado na combustão desses materiais. A melhor forma de se olhar isso é através da observação a quantidade de calor liberado por mol de oxigênio. Quanto maior o calor de combustão, mais provável que ele seja capaz de sustentar uma explosão de pós. Pode-se observar da Tabela 9 que os metais são os pós mais perigosos de um ponto de vista puramente energético.

Para gases ideais pode-se relacionar o calor liberado com o aumento de pressão usando a equação:

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Onde P é a pressão do gás, T é a temperatura, n é o número de moles presentes, R é a constante universal dos gases (8,3145 Joules/ (mole K) nas CNTP20) e V é o volume do gás. A volume constante a pressão é proporcional a n e T. Então, encontrando-se a elevação da temperatura resultante da combustão do pó pode-se estimar a elevação de pressão devido a explosão (supondo volume constante).Mudanças na temperatura afetam significativamente a elevação da pressão, uma vez que o número de moles presentes depende da reação química.

Tabela 9 – Calor de combustão de várias substâncias por mol de O2 consumido.Substância Produto da Oxidação KJ/mole O2

Ca CaO 1270Mg MgO 1240Al Al2O3 1100Si SiO2 830Cr Cr2O3 750Zn ZnO 700Fe Fe2O3 530Cu CuO 300Sacarose CO2 e H2O 470Amido CO2 e H2O 470Polietileno CO2 e H2O 390Carbono CO2 400Carvão CO2 e H2O 400Enxofre SO2 300

Por exemplo, se pó metálico sofre combustão, todo o oxigênio será convertido a óxido reduzindo n pois nenhum gás é produzido para substituir o oxigênio. Contudo, na combustão com um pó orgânico (composto por carbono e hidrogênio) o aumento do volume será grande. Para toda molécula de oxigênio consumida, duas moléculas de água (como gás/vapor) serão formadas ou uma molécula de dióxido de carbono será formada. O raciocínio apresentado neste parágrafo supõe combustão completa de todo o oxigênio (não há formação de monóxido de carbono). Assim, um dos fatores mais importantes para se decidir se o material pode causar uma explosão de pó é o calor de combustão.

4.3 Concentração Explosível

A explosão de nuvens de pós pode ocorrer somente se a concentração de pós encontra-se dentro de certos limites. Isso é análogo ao conceito de limites de flamabilidade superior e inferior de misturas de gases (ou vapores) e ar. Em geral, a menor concentração de pó que pode originar uma explosão de pó é em torno de 50-100g/m3 e a máxima é de 2-3kg/m3. Esses limites são dependentes da substância química em questão e da distribuição de tamanhos de partículas; Contudo, eles são incluídos aqui para dar uma idéia das ordens de magnitude envolvidas no processo de formação da explosão de pó. É em geral fácil de ver se uma nuvem é explosível, uma vez que a visibilidade através de uma nuvem de pó, mesmo no seu limite de mínima concentração, é muito prejudicada. Além disso, essas concentrações são mais elevadas do que aquelas recomendadas por padrões de higiene industrial, assim essas concentrações não deveriam ocorrer de qualquer maneira no ambiente industrial. Assim, os limites aceitáveis de concentração de poeira no ambiente industrial são muito menores que os limites usuais para explosão de pós. A Figura 7 apresenta ilustração para os limites de explosividade de partículas orgânicas típicas nas CNTP comparadas com os limites usuais aceitáveis para a higiene industrial e o limite de depósito para essas partículas.

4.4 Explosões primárias e secundárias

As concentrações necessárias para a explosão de pós são raramente vistas fora de vasos de processos, assim a maioria das explosões severas de pós se iniciam dentro de um equipamento (tais como moinhos, misturadores, telas, secadores, ciclones, funis, filtros, elevadores, silos, dutos de aspiração, e sistemas de transporte pneumático). Esses eventos são conhecidos como Explosões Primárias (Figura 8). É importante observar que uma das principais diferenças entre a explosão de pó e o perigo da flamabilidade

20 CNTP: Condições Normais de Temperatura e Pressão.

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de gás é que a explosão de gás/vapor raramente acontece dentro de vasos devido a falta de ar para suportar a explosão. Contudo com pó ele é geralmente suspenso no ar em equipamentos de processos (a menos que o vaso opera em atmosfera pura de nitrogênio, que pode ainda levar a problemas com pós de metais) que podem permitir a explosão de pós ocorrer. Isso pode então causar uma ruptura do vaso se ele tem insuficientes equipamentos de alívio de pressão ou se a pressão de projeto é muito baixa.

Figura 7 - Limites típicos de faixas de explosividade para pós de materiais orgânicos nas CNTP.

Uma regra prática geral é que se uma lâmpada de 25W pode ser vista através de 2m de nuvem de pó, então a concentração de pó encontra-se inferior a 40g/m3. Não é provável que se encontre uma nuvem com essa concentração no ambiente de trabalho, e isso deve acontecer somente em vasos de processos.

Figura 8 - Ilustração de explosão primária e secundária.

Um aspecto importante para se evitar a explosão de pós é se limitar a possibilidade da explosão primária, contudo mais importante é reduzir a possibilidade da ocorrência de uma explosão secundária.As explosões secundárias são causadas (neste contexto) quando pós depositados são perturbados pela explosão primária e forma uma segunda nuvem de pós que então entra em ignição pelo calor liberado pela explosão primária. O problema é que pequenas quantidades de pó depositado ocupam um espaço pequeno, mas quando perturbados podem facilmente formar nuvens perigosas. Uma camada de 1mm de pó de 500kg/m3 pode formar a nuvem de 5m de profundidade com 100g/m3.A equação:

relaciona h, a espessura da camada de pó com H, a altura da nuvem produzida e bulk, a concentração bulk da poeira. Pode acontecer uma série grande de explosões dessa maneira, levando a efeitos devastadores se existe uma grande quantidade de pó depositado quando é perturbado. Assim, a quantidade de pó deve ser minimizada da melhor forma possível.

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Deve ser dada atenção à eliminação completa das poeiras dos edifícios que compõem a planta industrial, pois as explosões secundárias nos prédios vizinhos são potencialmente mais destruidoras. A acumulação de poeira pode ser prevenida combinando-se um bom projeto de limpeza. Quando há formação de depósitos de poeira, a limpeza deve ser feita tanto mais cedo quanto possível. Quando pós se acumulam, com exceção das unidades previstas para o seu armazenamento, tais como silos, os depósitos de pó devem ser removidos regularmente. Esta exigência se aplica também para unidades de despoeiramento como: filtros, ciclones, precipitadores, câmaras inerciais, etc, que não devem reter poeiras quando desligados.

4.5 Ignição

Uma nuvem de pó, dentro do seu limite de explosividade, não queimará a menos que energia suficiente seja fornecida para a sua ignição. As fontes possíveis de ignição incluem: Chamas abertas (soldagem, corte, fósforos, etc) Superfícies quentes (secadores, aquecedores, rolamentos, etc) Calor de impacto mecânico Descarga Elétrica Descarga Eletrostática Poeiras queimando ou ardendo sem chamas

4.5.1 Chamas abertasChamas de operações de corte ou soldagem são em geral suficientes para causar uma explosão de pó. Tochas de Oxi-acetileno são particularmente perigosas pois elas fornecem oxigênio para a área, e quanto maior a quantidade de oxigênio presente, menor a quantidade de calor necessário para acontecer uma explosão. Assim, não deve acontecer nenhuma tocha de soldagem ou de corte em unidade onde o pó é processado ou produzido no processo. Fumar deve ser proibido em toda a planta uma vez que uma chama de palito de fósforo gera 100W de energia de calor, que e mais que suficiente para a ignição de uma nuvem de pó.

4.5.2 Superfícies quentesSuperfícies quentes podem causar ignição de duas maneiras, a primeira causando a queima de pó depositado, e a segunda por direto contacto com a nuvem de pó. As chances de ignição de uma nuvem de pó são menores, uma vez que elas necessitam de temperaturas de superfície superiores a 400°C para fornecerem calor suficiente para a ignição.

4.5.3 Calor originado de impactos mecânicosFreqüentemente chamada de faísca ocasionada por fricção, os impactos mecânicos podem causar ignição. Isso não deve ser confundido com a queima por fricção (ou seja, onde uma correia desliza e lentamente se aquece) que é muito menos provável de causar uma fonte de ignição. Faíscas de fricção podem ser particularmente perigosas se elas são feitas entre dois metais (combinação de alumínio e oxidação pode causar thermite reactions) e elas podem fornecer calor suficiente para iniciar uma explosão de pós. Isso pode ser causado por queda de objetos (tais como porcas ou parafusos) ou pelo contato de equipamentos em movimento com itens da planta.

4.5.4. Faíscas elétricasFaíscas originárias de equipamentos elétricos defeituosos podem causar algumas vezes as explosões de pós, especialmente se um equipamento de alta voltagem falha ou um cabo é separado. Uma faísca de qualquer coisa acima de 1mJ pode causar a ignição de uma nuvem de pó, e isso é facilmente produzido se um equipamento como um motor falha numa planta industrial.

4.5.5 Descargas eletrostáticasDurante muito tempo, esses tipos de faíscas foram consideradas incapazes de provocar a ignição de nuvens de pós. Atualmente sabe-se que elas já provocaram explosões de pós em equipamentos não foram apropriadamente aterrados. A eletricidade estática no processamento de pós pode ser elevada, uma vez que cargas são transferidas das partículas para os vasos. Existem vários tipos de descargas eletrostáticas, o tipo mais perigoso são as descargas elétricas, que ocorrem quando carga é acumulada em itens condutores não aterrados e então descarregados para a terra através de pequenas aberturas como uma faísca.

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Figura 9 - Descarga estática entre um funil não aterrado e um vaso aterrado.

4.5.6 Pós ardendo sem chamasIsso pode ocorrer quando pós depositam em montes ou camadas, sob determinadas condições, sofre combustão lenta internamente. devido a baixa transferência de calor através de pós, a temperatura no monte causará uma elevação da temperatura, o que por sua vez provocará uma queima contínua se tiver oxigênio suficiente para tal. Isso se torna um agente perigoso para a explosão de pós se eles são perturbados de tal forma que possam levar uma nuvem de pós à ignição.

4.6. Propriedades da nuvem de pó que afetam o perigo de explosão de pó Existem alguns fatores que influenciam a combustibilidade de pós, muitos deles ainda não são perfeitamente entendidos, e usualmente o único caminho de saber dados relativos a um pó específico é através de testes analíticos com aquela substância. A maioria dos livros sobre explosão de pós contém dados da concentração mínima e outras propriedades de pós comuns. Nesta seção discutem-se brevemente os diferentes fatores que afetam a explosibilidade de um pó, assim não se pretende fazer um guia completo sobre o tema, mas somente a tendência geral do seu comportamento.

4.6.1 Química dos pós e umidadeSe o pó não é combustível, então não poderá ocorrer uma explosão. A química de pós é afetada por elementos que compõem a molécula e sua específica configuração molecular. A química de pós é um dos aspectos mais fundamentais quando se investiga explosões de pós. Ela influencia diretamente a termodinâmica, a quantidade de calor liberada, a cinética e a velocidade de liberação do calor, o que por sua vez atuam diretamente na severidade da explosão. O calor de combustão por mol de O 2 usado é comumente disponível e útil para o cálculo do calor total liberado numa explosão de pós.Dados são usualmente disponíveis em tabelas especificando essas quantidades. Contudo, seja observando em tabelas ou realizando experimentos em uma Boomba de Hartmann21, é muito difícil predizer quantitativamente (para detalhes consulte R. Eckoff "Dust Explosions in the Process Industries") quanto explosivo um dado pó será.O conteúdo de umidade de um pó afetará a habilidade da nuvem de pó de sofrer ignição e sua habilidade de sustentar uma explosão. O aumento de umidade de um pó aumenta exponencialmente a energia de ignição necessária para alguns pós. A umidade tem várias ações no pó. O aquecimento e evaporação da umidade proporcionam um sorvedor de energia. Uma vez a água evaporada se mistura com o gás de

21 Um aparato comercial usado para medir as propriedades explosivas de um pó, com a habilidade de medir temperatura e pressão de uma explosão. Existem outros aparatos para a medição dessas propriedades, tais como tubos verticais cheios com nuvens de pós, contudo os dados conseguidos com esses sistemas são mais para uma análise qualitativa de um pó (usualmente usados para encontrar os limites inferior e superior de concentração explosiva).

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pirólise e o faz menos reativos e pode também aumentar a coesão intermolecular do pó levando a um maior tamanha efetivo de partículas.

4.6.2 Tamanho de partículas e área superficial específicaNão importa quanto explosivo seja uma poeira, se ela está aglomerada em grandes pedaços não causará uma explosão de pó. Embora exista uma clara dependência sobre o tamanho e área superficial da partícula de pó, ela não varia linearmente com a explosividade dos pós. Em geral os pós (por exemplo pós de carvão) se tornarão mais e mais explosivo até que atinja um certo limite após o qual atinge um platô. A razão pela qual a área superficial afeta a violência de uma explosão é que a razão (tamanho de partícula)/(área superficial) influencia a velocidade no qual voláteis são extraídos das partículas (ou qual a velocidade em que partícula se vaporiza) antes que ela queime. Como esse é um fator limitante na combustão, reduzindo o tamanho da partícula aumentará a severidade da explosão. Até que a velocidade de mistura do gás ou de combustão real dos voláteis seja o fator limitante, o tamanho da partícula torna-se irrelevante (embora isso aconteça para tamanhos muito menores que 50m). Esse limite pode ser diferente para elevadas concentrações de pós onde as explosões são mais violentas.

4.6.3 Concentração de pós

A explosão de pós pode ocorrer somente se a concentração de pó encontra-se dentro de certos limites. Esses limites dependem da substância química e na sua distribuição granulométrica. Os piores casos são usualmente quando a concentração de pó é levemente acima daquela estequiométrica. Limites superiores de concentração para a explosividade são ditados pela quantidade mínima de oxigênio necessária para a explosão, e os limites inferiores de explosividade são dominados pela quantidade mínima de partículas necessária para sustentar uma combustão.

4.6.4 TurbulênciaUma nuvem de pós mais turbulenta resultará numa explosão mais severa, devido a uma concentração mais homogênea na nuvem e grau de dispersão a fronteira da chama moverá mais rapidamente através da nuvem de poeira. Contudo, uma nuvem menos turbulenta sofre ignição mais facilmente pois a dispersão de calor acontece numa menor velocidade. Assim o calor inicialmente liberado encontra-se mais localmente concentrado, levando a elevadas possibilidades de ignição.

4.6.5 Conteúdo de oxigênio no gás OxidanteMenor quantidade de oxigênio no ar causa a explosão ser menos severa pois isso limita a velocidade de combustão do pó, desta forma limitando o oxigênio em vasos de processos pode minimizar a possibilidade de uma explosão de pó (fogo pode ser sustentado somente se a concentração de oxigênio for maior que 10% no ar).

4.6.6 Grau de dispersão do pó

Dispersão e grau de aglomeração afetam a combustão pois elas mudam a concentração efetiva local de pós e o tamanho efetivo da partícula, respectivamente. Um pó mais homogeneamente disperso queimará mais facilmente. O grau de dispersão é usualmente dependente do mecanismo da dispersão e da turbulência do sistema.

4.7 Evitando explosões de póA Tabela 10 apresenta uma revisão dos diferentes métodos para prevenir e minimizar os estragos resultantes da explosão de pó. A prevenção encontra-se dividida em duas categorias: prevenção de fontes de ignição e prevenção de formação de nuvens de pós com características explosivas A minimização dos efeitos da explosão de pós pode ser feita de várias maneiras, sendo que os mecanismos mais importantes são baseados na interrupção da explosão ou alívio da pressão que a mesma causa antes que a mesma cause maiores danos.

4.8 Prevenindo fontes de Ignição

Para a maioria dos processos onde a mínima energia de ignição por faísca do pó de interesse é consideravelmente superior a 10mJ, a eliminação de fontes de ignição é uma proteção satisfatória para a se evitar as explosões de pó.As fontes de ignição podem ser divididas em dois grupos. O primeiro grupo consiste daquelas que são causadas pelo trabalho na planta (fumar, soldar etc.)

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Essas fontes podem ser eliminadas com treinamento dos trabalhadores e definição de regras adequadas para rotinas de trabalho. O segundo grupo de fontes de ignição relaciona-se aquelas fontes do próprio processo (chamas abertas, superfícies quentes, calor oriundo de impacto mecânico etc).Essas condições de ignição estão presentes nos processos reais e então necessitam ser resolvidas de várias formas.

Tabela 10 – Prevenção e Mitigação de Estragos Resultantes da Explosão de Pós.Prevenção

Minimiza EstragosPrevenindo fontesde Ignição

Prevenindo nuvens de pós explosíveis

Combustão sem chamas Adição de Inertes N2, CO2 e gases raros Adição de gases inertes com

efeito parcialOutras chamas Abertas Tornando inerte intrinsecamente Isolamento

Superfície quentes Adição de pó inerte Ventilação

Faíscas Concentração de pó fora da região de explosividade

Construção resistente à pressão

Calor de impacto mecânico Supressão Automática

Higiene Industrial

4.8.1 ChamasChamas abertas são mais facilmente evitadas com um controle rigoroso do ato de fumar na área do processo. Trabalhos quentes22 não devem ser realizados a menos que, qualquer área que possa ser direta ou indiretamente afetada, esteja inteiramente livre de pós. Tochas de corte com gás que usam excesso de oxigênio deve ser evitadas devido a maior chance de ignição que elas ocasionam.

4.8.2 Surperfícies quentesSuperfícies quentes ocorrem em equipamentos de processo que usam calor, tais como aquecedores, secadores, tubulações de vapor, equipamentos elétricos, etc. Eles também podem ocorrer em lugares menos óbvios, tais como: motores, sopradores, misturadores, lâmpadas não protegidas, etc. Outras superfícies quentes podem ser criadas durante trabalhos quentes que podem proporcionar bastante calor para ignição.Pó depositado sobre superfícies quentes pode entrar em ignição, similarmente a pó em uma nuvem de pó. Assim levando a explosões de pó. Pó depositado sobre superfícies quentes também podem atuar como isolantes assim podendo provocar falhas em equipamentos.As medidas abaixo podem minimizar as chances de ignição em superfícies quentes: Remoção de todo pó antes de realizar trabalhos quentes Prevenir/Remover pós de superfícies quentes Isolar ou proteger superfícies quentes Somente usar equipamentos elétricos aprovados para uso na presença de pó combustível Usar equipamentos como baixa chance de superaquecimento Promover inspeção e manutenção detalhada regularmente

4.8.3 Auto aquecimento e queima sem chama (ardente) de pósPreponderância para auto aquecimento é determinada em geral pelas características do pó, mas existem várias maneiras de minimizar as chances do mesmo ocorrer: Controle de temperatura do pó, unidade etc. antes de estocagem Ter certeza que nenhum corpo quente está em contado com o pós estocado Monitoramento de temperatura do pó estocado Monitoramento do pó estocado com relação a gases de combustão Adicione gás inerte para fazer atmosfera inerte no material (ex.. nitrogênio) A adição de água não é recomendada, pois isso pode causar problemas mecânicos com o transporte de pós (ele aglomera). A adição de nitrogênio como gás inerte é a melhor maneira de se evitar fogo sem

22 Trabalhos quentes incluem qualquer trabalho/manutenção que produz muito calor. Exemplos incluem soldagem, disco de corte etc..

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chama, contudo aumenta o perigo de fazer a atmosfera não respirável. Se uma massa em chama ardente ocorre a primeira coisa a fazer é parar qualquer reação exotérmica, então reduzir a temperatura do resto do pó. Deve-se também verificar se existe qualquer produto tóxico de combustão. Os equipamentos devem ser verificados cuidadosamente quanto a presença de chama ardente uma vez que isso pode significativamente reduzir a resistência dos vasos.

4.8.4 Impactos mecânicosImpactos mecânicos podem produzir tanto faíscas quanto pontos quentes onde o impacto ocorre. Em geral essas faíscas não são suficientemente energéticas para provocar a ignição, mas em casos de impactos repetidos ou quando metais exóticos são usados, então existe o risco de ignição. Para melhor se evitar essas faíscas recomenda-se que: Remove objetos estranhos das correntes de processo o mais rápido possível Evitar qualquer material de construção que possa fornecer faíscas Inspecione ruídos para verificar se eles são causados por impacto, e em caso positivo resolva a situação de maneira segura. 4.8.5 Faíscas elétricas/eletrostáticasAs faíscas elétricas podem ser minimizadas através da observação de normas para equipamentos elétricos em áreas com pós e assegurando que qualquer item elétrico obedeça a essas normas. Garantir que os trabalhadores estejam atentos aos equipamentos elétricos e que saibam usá-los com segurança é também aconselhável. Faíscas eletrostáticas são menos entendidas e existem muitas formas de minimizar a sua formação. Recomenda-se que: Use materiais condutores para itens da planta com objetivo de se evitar formação de carga Aterrar qualquer equipamento que pode ficar carregado Fazer com que os trabalhadores não acumulem carga no manuseio de instrumentos etc. Se na dúvida sobre um equipamento, aterre-o.

4.9 Previna nuvens explosivas de pósExistem três formas principais para se evitar a criação de poeira explosível sem modificar a poeira: Adicionar gás inerte na atmosfera Garantir que o pó esteja fora da faixa de concentração explosível Adicionar poeira inerte. 4.9.1 Adicione gás inerteDiminuir a concentração de oxigênio em uma área de processo ou vaso pode diminuir as chances de uma explosão de pó. A maneira mais fácil de se fazer isso é através da adição de gás inerte ao sistema. As escolhas possíveis incluem: Nitrogênio Gás Carbônico Vapor de água Gases rarosEm geral nitrogênio ou gás carbônico são as melhores escolhas. Porém eles podem ser incompatíveis com alguns pós e nesses casos devem-se usar gases mais caros. Para introdução de uma nova atmosfera ao uma parte do processo recomenda-se que sistema seja levemente evacuada e então se adiciona o gás inerte até que a pressão retorne ao valor desejado. Isso deve ser repetido até que a atmosfera desejada seja atingida. Se o sistema funciona a elevadas pressões basta que se adicione o gás inerte ao sistema até que a pressão desejada seja atingida.Uma vez que a atmosfera desejada é gerada é importante que se garanta que não ocorram vazamentos de ar para o processo e que se gás é inserido no processo com pós que ele também seja feito sob atmosfera inerte. Em geral utiliza-se essa estratégia de forma parcial pois a preparação de uma atmosfera totalmente inerte pode torna-se muito cara, isso não remoeve a chance de explosão, mas limitam a grandemente.

4.9.2 Garanta que o pó esteja fora da faixa de explosividadeIsso é extremamente difícil de fazer na prática e não é geralmente usado como técnica uma vez que a concentração de pós num vaso é de difícil predição e muito difícil de se medir com precisão. Contudo, evitando-se a entrada de pós a todo o instante, e assim fazendo com que a concentração de pós atinja valores elevados, pode-se usar os princípios dessa metodologia. Isto pode ser conseguido através de cuidadoso projeto de equipamentos, mas é difícil se pós muito finos forem envolvidos. Deve-se observar que embora isso possa evitar explosões primárias, as explosões secundárias podem ainda acontecer quando depósitos de pós são agitados em partes da planta.

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4.9.3 Adicione pó inerteEsse método de se evitar a formação de nuvens explosiva de poeira é usado com sucesso nas minas de carvão. Uma camada de pó de rocha entra através de uma onda de ar formando uma atmosfera incombustível, e isso apaga a chama. A adição de inerte nem sempre é possível uma vez que ela contamina o produto.

5. Isolamento de explosõesIsolar uma explosão pode restringir os estragos causados. Pois isso impede a explosão de atingir outras partes da planta através de tubulações ou dutos, também impede jatos de chamas no final de tubos longos e bloqueia a pressão de explosões primárias que podem originar explosões secundárias ainda mais violentas em outras partes do processo. O isolamento pode ser conseguido de duas maneiras distintas, passiva (ativada pela própria explosão) ou ativa (requerendo ativação através de sensor). Sistemas passivos são preferidos pois eles são mais simples e mais confiáveis se funcionam como projetados. Em geral, após acionados, esses sistemas jogarão agentes extintores no pó à frente da fronteira de chama parando a sua propagação. Alternativamente, eles podem simplesmente fechar uma válvula a frente da fronteira de chama (embora isso pode gerar problemas de pressão que devem ser previstos no projeto) Existem um número de itens numa planta que evitarão a propagação de chama através do sistema. Isso inclui roscas sem fim impulsionadas por ondas de choque (Figura 10a), bloquadores de ar (Figura 10b), e discos bloquedores (Figura 11) que envolvem a reversão do fluxo.

Figura 10 - (a) Sistema de roscas sem fim pode impedir que a fronteira de chama ultrapasse. (b) Bloqueador de ar

Figura 11 - Disco bloqueador (Bursting disk) instalado numa tubulação para interromper a propagação de chama através da reversão da direção de escoamento

5.1 Equipamentos resistentes à pressão

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A melhor forma de contensão da explosão primária de pó é através de equipamentos de processo suficientemente robustos para conter a mesma. A pressão de explosões de pó usualmente situa-se na faixa de 5-12bar(g).Resistência a ondas de choque é distinta daquela de pressões normais, a pressão de choque será por um tempo pequeno enquanto as altas pressões de operação têm longa duração. Projetar equipamentos da planta como se eles fossem vaso de pressão fará com que eles sejam muitos caros. A maioria dos vasos com risco de explosão é projetada de forma que sob a máxima pressão numa explosão, eles se distorcem mas não se rompam. Ocasionalmente, se o risco de uma explosão de pó é muito elevado, o vaso pode ser construído para resistir à pressão de uma explosão como se ela fosse uma pressão contínua.

5.2 Explosão de alívio

A explosão de alívio (venting) é uma das mais baratas, mas efetivas formas de alívio de pressão em situações de explosão (Figura 12). Porém é difícil dimensioná-lo precisamente para permitir suficiente alívio de pressão, pois ele deve permitir suficiente saída de pó queimado e ar para aliviar a pressão sendo gerada pelo calor da explosão. Em geral venting são projetados de forma que a pressão seja mantida abaixo de algum valor limite (que é inferior à resistência do vaso). Se o pó do processo possui características tóxicas, a descarga na atmosfera não é possível, assim utiliza-se o venting para uma área selada. Existem várias formas de projeto de venting, incluindo painéis que são ejetados etc. A cobertura de vent em geral dá-se por clips ou selos que se sabe que falharão nas condições de explosão.

Figura 12 - Uma explosão de pó com alívio de pressão, Pred é a pressão de resistência do vaso.

5.3 Dimensionamento de áreas de vent

O dimensionamento de vent depende de: Volume do sistema Resistência das paredes do sistema Resistência da cobertura do vent Taxa de queima de nuvens de pó

Existem algumas regras práticas para dimensionamento de vents. Pode-se usar as razões de vent da Tabela 11.

Tabela 11 – Dimensionamento de vent – Regras PráticasMax taxa of elevação de Pressão (bar/s) Razão de Vent (m-1)

< 345 1 / 6,1345 - 690 1 / 4,6

> 690 1 / 3,1

A razão do vent é a razão entre área do vent e volume do vaso. Pode-se também usar o gráfico da Figura 14 para o dimensionamento aproximado dos vents.

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Para vasos grandes, maiores que 30m3, a razão do vent pode ser reduzida, devido ao fato de que não é provável que um vaso desse volume esteja cheio de uma mistura explosiva, assim a pressão não aumentará linearmente com o volume. Métodos mais precisos podem ser encontrados na referência citada nesse material.

Figura 13 - Situações de pressures em vasos: (a) sem proteção por vent, (b) proteção insuficiente, (c) com vent correto

Figura 14 - Dimensionamento aproximado de vents.

5.4 Perigos causados por venting

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O alívio de pressão com venting minimiza a probabilidade de um equipamento ser destruído por explosão, porém ele adiciona os seguintes inconvenientes: Ejeção de chamas pelas aberturas do venting Emissão de ondas de explosão através da abertura do vent Forças de reação sobre o equipamento, induzido pelo processo de venting Emissão de objetos sólidos (partes do vaso, tampas de vent, etc) O processo de venting em ambientes fechados pode ocasionar explosões secundárias Bolas de fogo podem ser ejetadas. O uso de dutos para vent (dutos de mesma área do vent) pode minimizar alguns dos problemas por fazer com que a explosão ocorra em lugar fechado, mas isso ocupa um grande lugar no espaço e ainda requer que a pressão seja aliviada em algum outro lugar.

5.5 Boa limpeza da área industrial

Boa limpeza refere-se a remoção de acúmulos de pós dentro da planta. remoção cuidadosa de depósitos de pó pode eliminar a possibilidade de explosões secundárias, e também auxiliar na prevenção de algumas fontes de ignição. Sopradores de ar comprimido não devem ser usados pois eles apenas mudam o pó de posição dentro da planta, deve-se usar uma máquina que extraia o pó depositado do ambiente.

5.6 Controle de pó através da adição de líquido

A adição de líquido (em geral água, se a mesma não trouxer problemas adicionais) a um pó pode reduzir o risco de explosão de pó de várias formas, ele aumenta a possibilidade de aglomeração do pó e pode diminuir a quantidade de pó fino criado na colisão de partículas. Uma vez que é melhor se trabalhar com pastas do que com pó.

5.7 Supressão automática de explosão de pósA rápida supressão de fogo pode ser usado para interromper a explosão de pós, eles possuem três considerações principais: (a) Agentes de extinção encontram-se permanentemente pressurizados; (b) Grandes diâmetros de orifício de descarga; e (c) Válvulas de abertura rápida (usualmente através de uma carga detonada). Essas considerações são usadas e projeta-se um sistema que obedeça a essas regras e pode ser acionado por pressão (com setpoint ajustado para que não ocorra acionamento acidental) ou sensor de chama (em geral ambos são usados para evitar alarmes falsos). Pode-se verificar isso na Figura 15:

5.8 Layout de plantas

Os prédios usados em plantas processadoras de pó podem correr perigo de explosão de pó e deve ser projetado dentro dos mesmos princípios. Em geral distante de outros prédios da planta e preferencialmente de um único andar, e se isso não é possível a parte mais susceptível a explosão deve estar na parte superior (preferencialmente no teto) para a minimização de colapso do prédio. Dentre os outros aspectos mais importantes que devem ser incluídos no projeto desses prédios estão: rotas de saída de emergência seguras, materiais de construção resistentes ao fogo, portas resistentes ao fogo e alta qualidade de isolamento de sistemas elétricos.

5.9 Fatores humanos

Existem muitas pessoas trabalhando numa planta, incluindo engenheiros, técnicos, responsáveis por vendas e gerência, é importantíssimo que exista uma boa comunicação entre essas várias categorias. Trabalhadores devem ter conhecimento, motivação e confiança na tomada de decisões quando estas se fizerem necessárias. Deve-se ter treinamento e instrução para todos os trabalhadores que os possibilitem a desenvolver e serem capazes de administrar situações de uma explosão de pó.

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Figura 15 - Sistema de supressão de explosões

5.10 Escolha de uma solução segura

Após termos visto nas seções anteriores as várias maneiras que se pode evitar ou minimizar os estragos resultantes das explosões de pós, os engenheiros precisam identificar o que é realmente necessário para a sua planta. Existem várias maneiras de fazer isso, o que acaba numa decisão econômica de custo versus análise de segurança e risco para verificação se uma solução é prática ou não. Tem-se sugerido que o problema seja dividido em partes fundamentais: A efetividade do sistema de proteção Viabilidade técnica Aceitabilidade ambiental Aceitabilidade econômica A efetividade de um sistema sempre será função do grau de entendimento sobre o processo e a qualidade do projeto do sistema de segurança. Considerações ambientais devem também está na mente do projetista a todo o momento pois não é razoável arriscar um desastre ambiental para economizar algumas centenas de quilo de pó do processo. O projeto/seleção de um sistema depende da especificação e em geral resulta de considerações econômicas acopladas a uma análise de riscos. O diagrama da Figura 16 apresenta uma estratégia bastante útil.Hazard analysis sempre se constituem em uma etapa importante para a seleção de um sistema de segurança para uma planta. Nesse aspecto as seguintes abordagens principais são geralmente seguidas:

a) Levantamento de Perigos em PotencialTeve-se fazer um levantamento dos materiais perigosos existentes no local antes de iniciar a operação do processo e qual é inventário dessas substâncias com a planta em operação.b) HAZOPHAZOP analysis deve ser realizada para se identificar qualquer área onde situações perigosas podem ocorrer antes mesmo da planta ter sido construída. c) Análise de árvore de falhas (Fault tree analysis)Isso permitirá aos projetistas a consideração de combinação de condições que levam a explosão ou outras situações perigosas

e) Auditoria de Segurança

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Auditoria de segurança deve ser realizada para se garantir que alto padrão de segurança seja mantido padrão dentro de processo.

Figura 16 - Estratégia para solução segura (R. K. Eckoff).

6. Comentários finais sobre Explosões de Pós

Conclui-se que não pode ser feita uma generalização de métodos de proteção em relação ao risco de explosão, porque a mesma dependerá das propriedades da poeira, tipo de projeto, planta industrial, equipamentos existentes, risco de instalações vizinhas, e valor do equipamento em risco. Por estes motivos, os métodos são agrupados em seis categorias, mas os mesmos não são todos alternativos. Alguns se usados em comum podem conferir mais segurança.

Deve ser dada atenção à eliminação completa das poeiras dos edifícios que compõem a planta industrial, pois as explosões secundárias nos prédios vizinhos são potencialmente mais destruidoras. A acumulação de poeira pode ser prevenida combinando-se um bom projeto de limpeza. Quando há formação de depósitos de poeira, a limpeza deve ser feita tanto mais cedo quanto possível. Quando pós se acumulam, com exceção das unidades previstas para o seu armazenamento, tais como silos, os depósitos de pó devem ser removidos regularmente. Esta exigência se aplica também para unidades de despoeiramento como: filtros, ciclones, precipitadores, câmaras inerciais, etc, que não devem reter poeiras quando desligados.

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Superdimensionamento - Face ao alto custo inicial e às periódicas manutenções exigidas por um superdimensionamento estrutural e dos equipamentos, esse método somente é recomendável em situações onde outros métodos alternativos não são interessantes pela localização particular de certas unidades.

Uma explosão de pó pode gerar pressões na ordem de até 7 kg/cm2 em recintos fechados como em linhas de transporte pneumático, Redlers, silos, roscas transportadoras etc. Portanto, para evitar danos maiores, estes elementos devem prover válvulas de alívio, contra aumento de pressões. Um recinto fabril raramente resistiria a tal pressão - as máximas são de 0,2 kg/cm2. Portanto, devem ter: telhados, aberturas, portas e outros itens de resistência inferior às da construção, sob pena de haver perdas totais em tais eventos.

As explosões de poeiras podem ser prevenidas com o emprego de gases ou poeiras inertes, os quais reduzem a concentração de oxigênio no interior do prédio, de maneira que não haja propagação de chama através da nuvem de pó. Algumas vantagens deste processo: a explosão pode ser evitada; a atmosfera inerte pode ser empregada para controle e extinção de incêndios que podem se desenvolver na poeira; pode ser usado onde o método de ventilação é ineficiente. Algumas desvantagens: rígido controle para a manutenção da composição do gás e dos sensores e custo mais elevado do que para implantação do sistema de ventilação local exaustora.

Supressão automática - O mecanismo de dispersão do agente supressor deve funcionar a alta velocidade, para chegar em milésimo de segundos ao recinto. A atuação do equipamento deve ser iniciada pelo próprio sensor, para evitar defasagem. O agente supressor deve ser disperso em forma de neblina ou pó muito fino, com grande rapidez, aproveitando a própria força da explosão inicial. Dois tipos são conhecidos:(a) Frágeis - São constituídos por depósitos de fina parede no qual se introduz uma carga explosiva, que é detonada pelo sensor. Como o recipiente não é pressurizado, é a carga explosiva que rompe as paredes e expande a carga supressora.(b) Pressurizados - Extintores de grande velocidade de descarga contém agente supressor sob pressão de Nitrogênio. A abertura é por carga explosiva, é mais lento que o frágil, porém adequado para pressões médias ou lentas.

Agente supressor - O agente supressor deve apresentar as seguintes características: líquido compatível como processo de combustão, pós específicos ou agentes halogenados. Esta substância deverá estar dentro de um recipiente selado colocado na parte superior do pavilhão e deve descarregar rapidamente seu conteúdo através de detonador acionado eletricamente em presença de fogo.

Fatores intervenientes - Inertização do combustível, resfriamento, abafamento e inibição da combustão.Ventilação - As medidas de ventilação local exaustora nos processos de geração de pó, além de usar menores vazões, evitam que o pó se disperse no ambiente, formando depósitos indesejáveis sobre estruturas, tubulações e muitos outros locais de difícil acesso, porém com enorme potencial de incêndio e explosões. Dessa forma, medidas devem ser observadas no sentido de se adequar um eficiente sistema exaustor para os locais onde haja formação de pó.Estas medidas quando tomadas na fase do projeto são as que melhor satisfazem, além de minimizar o custo de implantação, pois evitam arranjos improvisados e pouco eficientes. Entretanto, em uma planta existente, um bom projetista poderá, com bom senso, conciliar sistemas seguros. O destino dos pós capturados devem ser objeto de estudo entre a empresa e o projetista em função de seu aproveitamento ou descarte. E importante também nesta fase conciliar o problema das emissões, após o tratamento, pois estes, quando não atendam aos padrões legais, poderão ser objeto de demandas judiciais, pela comunidade vizinha às instalações.

Sistemas de ventilaçãoUm bom sistema de ventilação visa equacionar o problema, sob os aspectos de: segurança contra incêndios e explosões, Higiene Ocupacional, controle de emissões externas, sem descuidar com o custo final do mesmo. Para tal, cuidados devem ser tomados para o equacionamento do problema e a solução correta das medidas saneadoras que abranjam todos os parâmetros.

Características físico-químicas do produto a exaurirPropriedades físicas: densidade aparente, granulometria, limites de explosividade g/l, ponto de fulgor em graus celsius, ponto de combustão em graus celsius, umidade, etc.Propriedades químicas: composição química, peso molecular, limites de tolerância biológica, etc.Detalhamento físico do local e máquinas envolvidas no processoLevantamento físico do local da instalação dos equipamentos objeto do sistema exaustor local, catálogo das máquinas envolvidas, local de fixação dos dutos de aspiração, local do equipamento de separação.

Projeto do captor

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Um bom captor é aquele que consegue aspirar o máximo de substâncias, com a menor vazão de ar, pois isto implica no tamanho do equipamento, potência absorvida e tamanho dos dutos de transporte, porém é importante que capture o máximo de substâncias indesejáveis. Deve também ser projetado para não prejudicar a operação, manutenção e visibilidade do operador.Projeto da rede com todos os pontos de aspiração envolvidosA tubulação condutora do ar dos pontos ao sistema de separação deve ser bem dimensionada, para que não haja depósitos de material ao longo da mesma, nem que haja formação de eletricidade estática. Deve ser provida de janelas de segurança e portas de inspeção. As velocidades de controle devem ser bem definidas para não usar potência em demasia, nem tão baixas que impliquem na ocupação de grandes áreas. Deve ser resistente aos esforços mecânicos das pressões envolvidas, dilatações, aterramento, etc.

Definição do equipamento de separaçãoOs equipamentos de separação deverão atender às normas de emissões externas, conforme legislação local. Deve ser compatível e seguro quanto ao produto em questão, estar localizado fora do ambiente fabril, ser seguro contra explosões e incêndio.Destino dos resíduos capturadosEste item é de vital importância e deve ser analisado em cima do risco benefício, pois quando é desejo de ser reaproveitado, implicará em sistemas secos, equipamentos estes mais suscetíveis de riscos de incêndio e explosão.Equipamento de separação Caso a opção seja via seca, a separação poderá ser via seca total: filtros de ar com limpeza por ar comprimido, eficiência de separação de até 97% e de trabalho contínuo. Via mista: separa-se entre 80 e 90% em ciclones e o resíduo final por lavagem. Caso a opção seja via úmida, o material será todo lavado, com elevada eficiência de separação, porém, seu aproveitamento é limitado.Observância das emissões externas conforme legislação, federal, estadual ou municipal e M.T.A preocupação final é atender aos padrões fixados pelas autoridades competentes, descantando no mínimo o valor teto, evitando-se, deste modo, as demandas judiciais que hoje inundam os tribunais. Estas simplesmente deixarão de existir, porque não haverá fundamento legal para embasar o pedido. Quanto ao ambiente interno onde estão os trabalhadores expostos, devem ser observadas as NRs, especificamente a NR-15, que define os limites máximos a que pode estar exposto o operador, sem o comprometimento de sua saúde.

7. Fundamentos e Princípios de Segurança Intrínseca

Para a categorização dos sistema de incêndio e das técnicas de prevenção, torna-se importante a verificação de principios da segurança intrínseca. 7.1- Classificação de ÁreasApós a II Guerra Mundial, o uso de derivados de petróleo estimulou o aparecimento de plantas para extração, transformação e refino de substâncias químicas necessárias para o desenvolvimento tecnológico e industrial. Nos processos industriais, surgiram áreas consideradas de risco, devido a presença de substâncias potencialmente explosivas, que confinavam a instrumentação à técnica pneumática, pois os instrumentos eletrônicos baseados na época em válvulas elétricas e grandes resistores de potência, propiciavam o risco de incêndio devido a possibilidade de faíscas elétricas e temperaturas elevadas destes componentes.Somente com o advento dos semicondutores (transistores e circuitos integrados), pode-se reduzir as potências dissipadas e tensões nos circuitos eletrônicos e viabilizar-se a aplicação de técnicas de limitação de energia, que simplificadamente podem ser implantadas nos equipamentos de instrumentação, dando origem assim a Segurança Intrínseca. O objetivo deste material é explicar os princípios da técnica de proteção, baseada no controle de energia, presentes nos equipamentos com Segurança Intrínseca.Entretanto antes de abordarmos os conceitos de Segurança Intrínseca faremos um breve resumo da classificação de áreas de risco segundo Normas Técnicas Européias e Americanas, além dos princípios das diversas formas de proteção para equipamentos elétricos.

7.2 - DefiniçõesA seguir estão alguns termos utilizados na identificação e classificação das áreas de risco, potencialmente explosivas:

7.2.1- Atmosfera Explosiva

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Em processos industriais, especialmente em petroquímicas e químicas, onde manipulam-se substâncias inflamáveis, podem ocorrer em determinadas áreas a presença de mistura de gases, vapores ou poeiras inflamáveis com o ar que, em proporções adequadas, formam a atmosfera potencialmente explosiva.

7.2.2- Área ClassificadaPode-se entender como um local aberto ou fechado, onde existe a possibilidade de formação de uma atmosfera explosiva, podendo ser dividido em zonas de diferentes riscos, sem que haja nenhuma barreira física.

A - CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO AS NORMAS EUROPÉIAS (IEC)A idéia de classificação das áreas de risco, visa agrupar as diversas áreas que possuem graus de riscos semelhantes, tornando possível utilizar equipamentos elétricos projetados especialmente para cada área.A classificação baseia-se no grau de periculosidade da substância combustível manipulada e na frequência de formação da atmosfera potencialmente explosiva. Visando a padronização dos procedimentos de classificação das áreas de risco, cada País adota as recomendações de Normas Técnicas. No Brasil a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) utiliza a coletânea de Normas Técnicas da IEC (International Electrical Commicion), que trata da classificação das áreas no volume IEC-79-10.

A.1- Classificação em ZonasA classificação em ZONAS baseia-se na frequência e duração com que ocorre a atmosfera explosiva.

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A.2- Classificação em GruposNa classificação em GRUPOS os diversos materiais são agrupados pelo grau de periculosidadeque proporcionam, conforme ilustra a tabela a seguir:

Os gases representativos são utilizados para ensaios de equipamentos em laboratório, pois são mais perigosos que as outras substâncias que representam.

B - CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO AS NORMAS AMERICANAS (NEC)A classificação de áreas de risco nos EUA é diferente da usada na Europa, pois seguem as normas técnicas americanas National Fire Protection Association NFPA 70 Artigo 500 do Nacional Electrical Code.

B.1- Classificação em DivisãoA classificação em divisão baseia-se na freqüência de formação da atmosfera.

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B.2- Classificação em ClassesA classificação das atmosferas explosivas em classes, determina o agrupamento dos materiais dependendo da natureza das substâncias.

B.3- Classificação em GruposAs classes I e II podem ser subdivididas em grupos:

C- COMPARAÇÃO ENTRE AS NORMAS EUROPÉIA E AMERICANAC.1- Quanto aos MateriaisA Tabela abaixo ilustra comparativamente a classificação dos elementos representativos de cada família segundo as normas IEC e NEC. Apresenta-se ainda a mínima energia necessária para provocar a detonação de uma atmosfera explosiva formada por estas substâncias.

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C.2- Quanto a PeriodicidadePode-se notar, na tabela a seguir, que a Zona 2 é praticamente igual a Divisão 2, e que a Divisão 1, corresponde a Zona 1 e 0, ou seja um instrumento projetado para a Zona 1 não pode ser aplicado na Divisão 1. Já um instrumento projetado para a Zona 0, não possui e nem armazena energia suficiente para causar a ignição de qualquer mistura explosiva.

D- TEMPERATURA DE IGNIÇÃO ESPONTÂNEAA temperatura de ignição de um gás, é a temperatura em que a mistura alto detona-se, sem que seja necessário adicionar energia. Este parâmetro é muito importante pois limita a máxima temperatura de superfície que pode ser desenvolvida por um equipamento que deve ser instalado em uma atmosfera potencialmente explosiva.

D.1- Temperatura de Superfície

Todo equipamento para instalação em áreas classificadas, independe do tipo de proteção, deve ser projetado e certificado por uma determinada categoria de temperatura de superfície, analisando-se sob condições normais ou não de operação, e não deve ser menor que a temperatura de ignição espontânea do gás.É importante notar que não existe correlação entre a energia de ignição do gás (grau de periculosidade) e a temperatura de ignição espontânea, exemplo dito é o Hidrogênio que necessita de 20 μJoule ou 560ºC, enquanto o Acetaldeido requer mais de 180 μJoule mas detona-se espontaneamente com 140ºC. É evidente que um equipamento classificado para uma determinada Categoria de Temperatura de Superfície, pode ser usado na presença de qualquer gás (de qualquer Grupo ou Classe) desde que tenha a temperatura de ignição espontânea maior que a categoria do instrumento.

D.2- MÉTODOS DE PROTEÇÃO

D.2.1- Métodos de PrevençãoExistem vários métodos de prevenção, que permitem a instalação de equipamentos elétricos geradores de faíscas elétricas e temperaturas de superfícies capazes de detonar a atmosfera potencialmente explosiva.Estes métodos de proteção baseiam-se em um dos princípios:a) Confinamento: este método evita a detonação da atmosfera, confinando a explosão em um compartimento capaz de resistir a pressão desenvolvida durante uma possível explosão, não permitindo a propagação para as áreas vizinhas. (exemplo: equipamentos à prova de explosão).b) Segregação: é a técnica que visa separar fisicamente a atmosfera potencialmente explosiva da fonte de ignição. (exemplo: equipamentos pressurizados, imersos e encapsulados).c) Prevenção: neste método controla-se a fonte de ignição de forma a não possuir energia elétrica e térmica suficiente para detonar a atmosfera explosiva. (exemplo: equipamentos intrinsecamente seguros).

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D.2.2- À Prova de Explosão (Ex d)Este método de proteção baseia-se totalmente no conceito de confinamento. A fonte de ignição pode permanecer em contato com a atmosfera explosiva, consequentemente pode ocorrer uma explosão interna ao equipamento.Um invólucro à prova de explosão deve suportar a pressão interna desenvolvida durante a explosão, impedindo a propagação das chamas, gases quentes ou temperaturas de superfície. Desta forma o invólucro à prova de explosão deve ser construído com um material muito resistente, normalmente alumínio ou ferro fundido, e deve possuir um interstício estreito e longo para que os gases quentes desenvolvidos durante uma possível explosão, possam ser resfriados, garantindo a integridade da atmosfera ao redor.

Os cabos elétricos que entra, e saem do invólucro devem ser conduzidos por eletrodutos metálico, pois também são considerados como uma fonte de ignição. Para evitar a propagação de uma explosão interna,

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através das entradas e saídas de cabo do invólucro, devem ser instalados Unidades Seladoras, que consistem de um tubo roscado para união do eletroduto com o invólucro, sendo preenchida com uma massa especial que impede a propagação das chamas através dos cabos.

D.2.3- CaracterísticasOs invólucros À Prova de Explosão não são permitidos, em zonas de alto risco (Zona 0), pois a integridade do grau de proteção depende de uma correta instalação e manutenção. Abaixo indicamos alguns desses problemas:a) A segurança do invólucro à prova de explosão depende da integridade mecânica, tornando necessário uma inspeção de controle periódica.b) Não é possível ajustar ou substituir componentes com o equipamento energizado, dificultando os processos de manutenção.c) Normalmente também encontram-se dificuldades de se remover a tampa frontal, pois necessita da ferramenta especial para retirar e colocar vários parafusos, sem contar o risco na integridade da junta(interstício).d) A umidade atmosférica e a condensação podem causar corrosões nos invólucros e seus eletrodutos, obrigando em casos especiais a construção do invólucro e metais nobres como o aço inoxidável, bronze, etc; tornando ainda mais caro os invólucros devido ao seu peso.

D.2.4- AplicaçõesEste tipo de proteção é indispensável nas instalações elétricas em atmosferas explosivas, principalmente nos equipamentos de potência, tais como: painéis de controle de motores, luminárias, chaves de comando, etc.

D.3- Pressurizado (Ex p)

A técnica de pressurização é baseada nos conceitos de segregação, onde o equipamento é construído de forma a não permitir que a atmosfera potencialmente explosiva penetre no equipamento que contém elementos faiscantes ou de superfícies quentes, que poderiam detonar a atmosfera.A atmosfera explosiva é impedida de penetrar no invólucro devido ao gás de proteção (ar ou gás inerte) que é mantido com uma pressão levemente maior que a da atmosfera externa.A sobrepressão interna pode ser mantida com ou sem fluxo contínuo, e não requer nenhuma característica adicional de resistência do invólucro, mas recomenda-se a utilização de dispositivos de alarme que detectam alguma anormalidade da pressão interna do invólucro e desenergizam os equipamentos imediatamente após detectada a falha.Esta técnica pode ser aplicada a painéis elétricos de modo geral e principalmente como uma solução para salas de controle, que podem ser montadas próximo as áreas de risco.

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O processo de diluição contínua deve ser empregado, quando a sala pressurizada possuir equipamentos que produzam a mistura explosiva, tais como: sala cirúrgicas, analisadores de gases, etc. Desta forma o gás inerte deve ser mantido em quantidade tal que a concentração da mistura nunca alcance 25% do limite inferior da explosividade do gás gerado. O sistema de alarme neste caso deve ser baseado na quantidade relativa do gás de proteção na atmosfera, atuando também na desenergização da alimentação.

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D.4- Encapsulado (Ex m)Este tipo de proteção, também é baseado no princípio da segregação, prevendo que os componentes elétricos dos equipamentos sejam envolvidos por uma resina, de tal forma que a atmosfera explosiva externa não seja inflamada durante a operação. Normalmente esse tipo de proteção é complementar em outros métodos, e visa evitar o curto circuito acidental.Este método pode ser aplicado a reed relé, botoeiras com cúpula do contato encapsulado, sensores de proximidade e obrigatoriamente nas barreiras zener.

D.5- Imerso em Óleo (Ex o)Também neste tipo de proteção, o princípio baseia-se na segregação, evitando que a atmosfera potencialmente explosiva atinja as partes do equipamento elétrico que possam provocar a detonação. A segregação é obtida emergindo as partes “vivas” (que podem provocar faíscas ou as superfícies quentes) em um invólucro com óleo. Normalmente é utilizado em grandes transformadores, disjuntores e similares com peças móveis, aconselhado para equipamentos que não requerem manutenção frequente.

D.6- Enchimento de Areia (Ex q)Similar ao anterior sendo que a segregação é obtida com o preenchimento do invólucro com pó,normalmente o pó do quartz ou areia, evitando desta forma inflamar da chama, quer pelatemperatura excessiva das paredes do invólucro ou da superfície. Encontrado como forma deproteção para leito de cabos no piso.

D.7- Segurança Intrínseca (Ex i)A Segurança Intrínseca é o método representativo do conceito de prevenção da ignição, através da limitação da energia elétrica.O princípio de funcionamento baseia-se em manipular e estocar baixa energia elétrica, que deve ser incapaz de provocar a detonação da atmosfera explosiva, quer por efeito térmico ou por faíscas elétricas. Em geral pode ser aplicado a vários equipamentos e sistemas de instrumentação, pois a energia elétrica só pode ser controlada a baixos níveis em instrumentos, tais como: transmissores eletrônicos de corrente,

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conversores eletropneumáticos, chaves-fim-de-curso, sinaleiros luminosos, etc. Este método será amplamente abordado no próximo capítulo.

D.8- Segurança Aumentada (Ex e)Este método de proteção nos conceitos de supressão da fonte de ignição, aplicável que em condições normais de operação, não produza arcos, faíscas ou superfícies quentes que podem causar a ignição da atmosfera explosiva para a qual ele foi projetado. São tomadas ainda medidas adicionais durante a construção, com elevados fatores de segurança, visando a proteção sob condições de sobrecargas previsíveis.Esta técnica pode ser aplicada a motores de indução, luminárias, solenóides, botões de comando, terminais e blocos de conexão e principalmente em conjunto com outros tipos de proteção. A normas técnicas prevêem grande flexibilidade para os equipamentos de Segurança Aumentada, pois permitem sua instalação em Zonas 1 e 2, onde todos os cabos podem ser conectados aos equipamentos através de pensa-cabos, não necessitando mais dos eletrodutos metálicos e suas unidades seladoras.

D.9- Não Acendível (Ex n)Também baseado nos conceitos de supressão da fonte de ignição, os equipamentos não acendível são similares aos de Segurança Aumentada. Este método os equipamentos não possui energia suficiente para provocar a detonação da atmosfera explosiva, como os de Segurança Intrínseca, mas não prevêem nenhuma condição de falha ou defeito.Sua utilização será restrita à Zona 2, onde existe pouca probabilidade de formação da atmosfera potencialmente explosiva, o que pode parecer um fator limitante, mas se observar que a maior parte dos equipamentos elétricos estão localizados nesta zona, pode-se tornar muito interessante. Um exemplo importantes dos equipamentos não acendível são os multiplex, instalados na Zona 2, que manipulam sinais das Zonas 1 e os transmite para a sala de controle, com uma combinação perfeita para a Segurança Intrínseca, tornando a solução mais simples e econômica.

D.10- Proteção Especial (Ex s)Este método de proteção, de origem alemã, não está coberto por nenhuma norma técnica e foi desenvolvido para permitir a certificação de equipamentos que não sigam nenhum método de proteção, e possam ser considerados seguros para a instalação em áreas classificadas, por meios de testes e análises do projeto, visando não limitar a inventividade humana.

D.11- Combinações das ProteçõesO uso de mais um tipo de proteção aplicado a um mesmo equipamento é uma prática comum. Como exemplo temos: os motores À prova de Explosão com caixa de terminais Segurança Aumentada, os botões de comando com cúpula dos contatos separados por invólucro Encapsulado; os circuitos Intrinsecamente Seguros onde a barreira limitadora de energia é montada em um painel pressurizado ou em um invólucro À Prova de Explosão.

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D.12- Aplicação dos Métodos de ProteçãoA aplicação dos métodos de proteção está prevista nas normas técnicas, e regulamenta as áreas de risco onde os diversos métodos de proteção podem ser utilizados, pois o fator e risco de cada área foi levado em conta na elaboração das respectivas normas.

7.3- Segurança Intrínseca (Exi)

A origem da segurança intrínseca data do início do século na Inglaterra, quando uma explosão em uma mina de carvão mineral provocou a perda de muitas vidas. Uma comissão foi formada para investigar as causas do acidente, começou-se então a analisar a possibilidade da ignição ter sido provocada por uma faísca elétrica, no circuito de baixa tensão que era utilizado na época.Os mineiros acionavam uma campainha avisando os trabalhadores da superfície, que os vagões estavam carregados com o minério.

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Uma pesquisa posterior provou que o fator mais importante, afim de considerar um circuito seguro é a energia que ele armazena. No caso da mina a energia estava armazenada no indutor da campainha e nos longos fios de interligação. A circulação da corrente no ponto de chaveamento, se não for devidamente limitada, pode gerar níveis de energia capazes de provocar uma arco elétrico, com potência suficiente para detonar uma mistura explosiva. O conceito de Segurança Intrínseca havia nascido, Desde então os equipamentos elétricos e seus circuitos, tinham de ser projetados de forma a não produzir arcos capazes de detonar as substâncias potencialmente explosivas.Estava criado o primeiro órgão de teste e certificação de sistemas de sinalização para minas. Os estudos subsequentes e a aplicação de componentes eletrônicos permitiu a utilização dos conceitos para as indústrias e superfícies.

7.3.1- Energia de IgniçãoOs circuitos de Segurança Intrínseca sempre manipulam e armazenam energias, abaixo do limite mínimo de explosividade dos gases representativos da cada família, considerando assim as concentrações mais perigosas. Desta forma mesmo em condições anormais de funcionamento dos equipamentos o circuitos de Segurança Intrínseca não provocam a ignição pois não possui energia suficiente para isto, tronando a instalação segura permitindo montagens até mesmo na Zona 0.

7.3.2- PrincípiosO princípio básico de segurança intrínseca é manipular e armazenar baixa energia, de forma que o circuito instalado na área classificada nunca possua energia suficiente (manipulada e armazenada) capaz de provocar a ignição da atmosfera potencialmente explosiva.

7.3.3- Energia ElétricaDentro deste princípio, a energia total que o circuito intrinsecamente pode conter deve ser menor que a mínima energia de ignição MIE.Transportando a energia em potência elétrica, obtemos a curva abaixo, que ilustra as máximas tensões versus as máximas correntes de um circuito Exi. Existem três curvas, uma para cada grupo, pois quanto maior a periculosidade da mistura menor será a energia necessária para a ignição e menor a potência que pode ser seguramente manipulada, desta forma notamos que um equipamento projetado para IIC pode ser utilizado em IIB.

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Analisando a curva podemos notar que a segurança intrínseca pode ser aplicada com sucesso a equipamentos que consomem pouca energia, tornando-se uma opção para a instrumentação.

8. Comentários sobre o Combate ao Fogo

Alguns combatentes do fogo, já perderam as suas vidas ao adentrar em locais onde foram identificados focos de fumaça e fogo, simplesmente pelo fato de ABRIREM A PORTA.Mas o que acontece do outro lado da porta? O que acontece quando um ambiente fechado, e em chamas, recebe uma quantidade considerável de oxigênio? Tomemos com exemplo, uma sala de escritório de pequenas dimensões. Esta sala está completamente fechada, pois encerrou-se o expediente naquele local. À noite, ocorre um curto-circuito e as centalhas passam para a cortina, e da cortina para os móveis, e em alguns minutos, toda a sala está em chamas.Neste espaço de tempo, podemos notar a ocorrência de 3 fenômenos. São eles:

(i) O FLASH OVER: Corresponde ao acúmulo de gases inflamáveis no teto de um local fechado, durante um incêndio. Estes gases são desprendidos dos materiais em combustão.(ii) O ROLLOVER: Precede o flash over e corresponde à verdadeiras "bolas-de-fogo " deslizantes no teto, originadas dos gases inflamáveis acumulados. Dependendo das dimensões do local sinistrado, a temperatura poderá atingir 600 ºC em poucos minutos.(iii) O RETORNO DAS CHAMAS: Bem; nesta pequena sala, tem-se:- Calor.- Material combustível (cortina, móveis, papéis etc)- Baixa concentração de oxigênio.

O fato de gases inflamáveis terem-se acumulado no teto, foi devida à baixa concentração de oxigênio (3º lado do Triângulo do Fogo) na sala. Se houvesse uma concentração de oxigênio IDEAL, todo o gás desprendido seria consumido, e não ocorreria o Flash Over, nem muito menos, o Rollover.Com a chegada da equipe de Brigadistas, o primeiro passo será certamente "ABRIR A PORTA". Tal atitude permitirá que o Rollover se volte para o sentido da porta (entrada de Oxigênio) atingindo FATALMENTE a equipe de Combate.

O Combate Eficiente.

Coragem não é o mesmo que valentia, impulso momentâneo, nem muito menos a expressão: "Sei lá o foi que me deu naquela hora! Fui lá e fiz!" Neste ímpeto de tentar minimizar ou solucionar o problema do sinistro (incêndio), o indivíduo comum pode machucar-se, ou vir até mesmo a morrer, em decorrência desta "valentia" ou impulso momentâneo.

- "Coragem é a atitude CONSCIENTE." Não tenha medo do fogo. Respeite-o. Vá com cautela, sabendo previamente o que deve ser feito, pois o fogo queima.

O extintor de incêndio - O nome comercial é Extintor de Incêndio, mas tecnicamente, o nome correto é Extintor para Princípio de Incêndio, já que a sua finalidade é eliminar o sinistro no seu início. De nada vai adiantar por exemplo, lançar água de um extintor numa sala tomada pelas chamas, cuja temperatura chega à 600ºC (lembre-se que a água evapora à 100ºC).

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Bibliografia:

1- Fundamentos e Princípios de Segurança Intrínseca, SENAI – ES, 19992- Normas Regulamentadoras: (http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/default.asp)3- Crowl e Lower (2002). Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications. Prentice Hall.4- Normas Brasileiras da ABNT.5- Satyanarayana e Rao (1992) , Journal of Hazardous Materials 32: 81-856- F.T. Bodurtha, Industrial Explosion Prevention and Protection, McGraw-Hill.7- da Luz Neto, M. A. (1995):Condições de Segurança contra incêndio. Ministério da Saúde.8- Camillo Jr. A. B. (2006). Manual de Prevenção e Combate a Incêndios. 7a. Edição. Ed. SENAC, SP.9- Gomes, A. G. (1998). Sistemas de Prevenção contra Incêndios. Editora Interiência.10-Eckhoff, R. K. (1997). Dust Explosions in the Process Industries. Butterworth-Heinemann.11- Field P. (1982). Dust Explosions. Elsevier.12- Cashdollar-Herzberg (1986). Industrial Dust Explosions13- Palmer, K.N. (1973). Dust Explosions and Fires.14- Field , P. (1983). Explosibility assessment of industrial powders and dusts. HMSO15- Williamson, G. (2002). Introduction to Dust Cloud Explosions. 16- de Sá, A. (1997). Risco de explosão - Revista Proteção, número 61.17 - Fire Protection Handbook, Edição 2003. 2 volumes. 18- Artigos Técnicos.

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http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/default.asp


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Nota: CENELEC (Comité Europeu de Normalização Electrotécnica)

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ANEXO III

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Introduction to Dust Cloud Explosionsftp.feq.ufu.br/Luis_Claudio/Segurança/Mec-POS-2007ALL... ·...

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