Os ensaios em poeiras combustíveis

Há substâncias inflamáveis não só na forma líquida ou gasosa, mas, também, partículas sólidas, como poeiras e fibras que, ao combinadas com o oxigênio, podem acabar formando uma mistura explosiva.

Da Redação –

poeiras

Muitos pós que possuem essa característica explosiva ainda são desconhecidos, tornando-os ainda mais perigosos que as substâncias líquidas ou gasosas, como a gasolina, álcool ou gás de cozinha. Os ambientes mais comuns são polos industriais onde há produção e armazenamento de cereais, fabricação de ração e armazenagem de grãos, além de outros. Essas explosões causadas por poeira já deixaram diversas vítimas em diversas partes do mundo, além dos danos causados às instalações.

Cerca de 80% de todos os tipos de poeira industriais são combustíveis e são capazes de causar uma explosão se estiverem suspensas, em forma de pó fino ou poeira no ar ou em qualquer outra atmosfera comburente. Os materiais orgânicos como farinha, açúcar, amido e produtos farmacêuticos na forma de pó fino ou poeiras representam um grande risco de explosão. Além disso, metais em pó como alumínio ou magnésio também representam esse risco.

Os riscos de explosões são bem semelhantes ao que acontece com os combustíveis líquidos e gases inflamáveis. O pó ou a poeira combustível misturado com o ar, na presença de uma fonte de ignição pode provocar explosões.

Contudo, as características são diferentes das explosões de líquidos e gases e em alguns casos, os efeitos podem ser muito mais graves e devastadores. Por exemplo, se uma mistura de gás e ar é inflamada, a força da explosão faz com que a nuvem de gás se dissipe rapidamente, diminuindo sua concentração.

Já com a poeira combustível, a situação é diferente. Se essa mistura é inflamada, a partir da primeira explosão, várias outras irão ocorrer devido ao movimento do material em forma de pó, que formarão novas nuvens de poeiras suspensas na atmosfera. Ou seja, são várias explosões em série, com a intensidade suficiente para romper peças de máquinas ou instalações dentro de edifícios, que criam nuvens maiores, causando explosões secundárias.

Para existir riscos de explosões em ambientes onde estejam concentrados os produtos inflamáveis em forma de poeira, é preciso de partículas menores que 1 mm, o que não costuma ser raro em indústrias de processamento. Quanto mais fino é o pó, mais violenta é a explosão.

Essa concentração mínima também depende da granulometria, da energia mínima de ignição, da presença de oxigênio no ar e que esteja dentro de um ambiente confinado, onde é necessário para se obter as concentrações ideias, tanto do combustível quanto do comburente.

As poeiras também possuem um parâmetro de concentração com o ar, como os gases, que determina os limites inferiores e superiores de inflamabilidade. O limite inferior de inflamabilidade dos pós-industriais se situa numa faixa de 20 a 60 g/m³, nas mesmas condições ambientais de pressão e temperatura.

As poeiras também podem ser inflamadas estando suspensas no ar, na forma de nuvem, formando uma mistura de poeira-ar, ou através do acúmulo de poeiras no local de trabalho, depositada em pisos, elevadores, túneis e transportadores ao longo do tempo.

No caso de poeiras acumuladas, quando são aquecidas até o ponto de liberação de gases de combustão, poderão se inflamar com o auxílio de uma fonte de ignição. Quando esse pó se acumula sobre uma superfície aquecida, essa camada começa a se desidratar, iniciando um processo de combustão passiva ou sem chama.

Caso a poeira tenha características de isolante térmica, ela retém calor e a temperatura de combustão sem chama diminui, aumentando o risco de explosão. Basta apenas que haja uma movimentação do ar próximo ao local que esteja acontecendo o fenômeno para que uma chama se manifeste e então inicie um incêndio ou uma onda de choque, podendo levantar a poeira depositada em outros locais.

A NBR ISO/IEC 80079-20-2 de 05/2018 – Atmosferas explosivas – Parte 20-2: Características dos materiais – Métodos de ensaio de poeiras combustíveis descreve os métodos de ensaios para a identificação de poeiras combustíveis e camadas de poeiras combustíveis, de a forma a permitir a classificação de áreas onde tais materiais possam estar presentes, para a finalidade da adequada seleção e instalação de equipamentos elétricos e mecânicos para utilização na presença de poeiras combustíveis. As condições atmosféricas normais para a determinação das características das poeiras combustíveis são: temperatura: –20 °C a +60 °C, pressão: 80 kPa (0,8 bar) a 110 kPa (1,1 bar), e ar com conteúdo normal de oxigênio, tipicamente 21 % v/v.

Os métodos de ensaios definidos não são aplicáveis para: materiais explosivos reconhecidos, propelentes (por exemplo, pólvora, dinamite) ou substâncias ou misturas de substâncias que, sob determinadas circunstâncias, se comportam de forma similar, ou poeiras de explosivos e propelentes que não requerem a presença do oxigênio da atmosfera para a combustão, ou substâncias pirofóricas.

Pode-se definir a poeira combustível como as partículas sólidas finamente divididas, com diâmetro nominal de 500 μm ou menor, as quais podem formar misturas explosivas com o ar, nas condições normais de temperatura e pressão. Isto inclui poeiras e partículas combustíveis em suspensão, de acordo com o definido na ISO 4225. O termo partículas sólidas é destinado a se referir a partículas na fase sólida, embora não exclua uma partícula oca.

Para a receita da amostra para ensaio, deve-se ter uma ficha de dados de segurança ou equivalente com a amostra. O material de ensaio deve ser fornecido em uma embalagem adequada, etiquetada de acordo com as regras de etiquetagem aplicáveis, sendo apropriado para transporte. É usual o fornecimento de uma quantidade de no mínimo 0,5 kg para ensaios.

Se a preparação da amostra requerer uma quantidade maior, esta quantidade pode ser insuficiente. Se somente um pequeno volume do material for disponível, então pode não ser possível a execução de todos os ensaios. A amostra deve ser representativa do material, da forma como ele se apresenta na forma geral no processo que estiver sendo operado.

Muitas operações unitárias, como sistemas de extração, separam a poeira em frações mais finas que são presentes nos principais equipamentos de processo, e recomenda-se que seja levado em consideração quando da seleção da amostra. Se a amostra não for representativa do material como ele é encontrado no processo, então a preparação da amostra deve ser realizada de forma a considerar as condições de pior caso.

No mínimo as seguintes informações sobre a amostra devem ser fornecidas: tamanho mínimo da partícula, tamanho médio da partícula, tamanho máximo da partícula, distribuição da partícula, conteúdo de umidade, e método de determinação (por exemplo, métodos ópticos ou peneiramento). Se não for possível o fornecedor da amostra fornecer estes dados, então estes dados devem ser determinados separadamente.

Quanto à preparação da amostra, se não for possível ensaiar a amostra da forma como foi recebida, ou se a amostra não for mais representativa do material do processo, então pode ser necessário condicionar ou alterar a amostra para ensaio. Isto pode incluir: trituração e peneiramento, secagem e umidificação.

Qualquer alteração aparente verificada nas propriedades da poeira durante a preparação da amostra, por exemplo, devido ao peneiramento ou nas condições de temperatura ou umidade, deve ser relatada no relatório de ensaio. Na preparação da amostra, como durante as atividades de trituração, peneiramento ou secagem, as características do material podem ser alteradas.

Quando frações finas estão presentes em uma instalação, é apropriado captar amostras de partículas com diâmetros menores que 63 μm, de forma a possibilitar as misturas mais facilmente capazes de causar ignição. Quando a amostra é uma mistura de substâncias, a preparação da amostra pode resultar em uma alteração da composição da amostra. A presença de solventes pode se alterar durante o processo de preparação da amostra.

Os ensaios devem ser realizados a uma temperatura atmosférica padronizada de 20  +10-10 C e a uma pressão atmosférica padronizada de 80 kPa a 110 kPa (0,8 bar a 1,1 bar), a menos que especificado em contrário. A sequência seguida para a determinação das propriedades dos poeiras combustíveis e das partículas combustíveis em suspensão é apresentada em 5.2, Seção 6 e Figura 1, Figura 2 e Figura 3 (disponíveis na norma).

Consultar também as informações indicadas no Anexo G. 2 O ensaio no tubo de Hartmann é um método fechado. O procedimento pode ser diretamente iniciado com uma esfera de 20 L ou com um forno do tipo GG.

Os ensaios para determinar se um material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível podem ser feitos com uma inspeção visual. Fazer uma inspeção visual do material de ensaio (por meio de microscópio, se necessário), para determinar se o material consiste em material particulado combustível. Se o material consistir em material particulado combustível com poeira combustível, então continuar o procedimento de ensaio em um tubo de Hartmann (ver 5.2.3), para determinar se a combinação das duas é uma poeira combustível.

Se o material consistir somente em material particulado combustível, então continuar o procedimento de ensaio em um tubo de Hartmann (ver 5.2.3), para determinar que se trata de partículas combustíveis em suspensão. A determinação da distribuição da partícula, para materiais que não contenham partículas combustíveis em suspensão, verificar a distribuição do tamanho da partícula deve ser executada segundo algumas regras.

Se não existirem partículas menores que 500 μm em tamanho, então o material não é uma poeira combustível. Se existirem partículas menores que 500 μm em tamanho, continuar o procedimento de ensaio em um tubo de Hartmann, para determinar se o material é uma poeira combustível.

Para o ensaio em um tubo de Hartmann com uma centelha (ver 7.1), se a ignição ocorrer, o material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível (prosseguir para o procedimento de caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível (ver Seção 6)).

Se nenhuma ignição ocorrer: prosseguir para o ensaio em um tubo de Hartmann, com uma fonte de ignição por espira aquecida (ver 7.1); pode ser assumido, neste caso, que a energia mínima de ignição é maior que 1 J e que o material de ensaio é difícil de entrar em ignição.

Para o ensaio em um tubo de Hartmann com uma fonte de ignição por espira aquecida (ver 7.1), se a ignição ocorrer, o material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível, (prosseguir para a caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível (ver Seção 6)). Se nenhuma ignição ocorrer: prosseguir para o ensaio na esfera de 20 L (ver 7.2); pode ser assumido que a energia mínima de ignição é maior que 10 J.

Para o ensaio de ignição em uma esfera de 20 L, se a ignição ocorrer, o material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível (prosseguir para a caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível (ver Seção 6). Se nenhuma ignição ocorrer, então o material não é uma poeira combustível ou um material particulado combustível, e o procedimento de ensaio está concluído.

Embora o material não forme misturas explosivas com o ar, ele pode ainda causar a ignição de uma camada de poeira combustível. Se existir material insuficiente disponível para o ensaio em uma esfera de 20 L, então o ensaio de um forno do tipo Godbert-Greenwald (GG), a 1.000 °C, é uma alternativa aceitável (ver 7.3). Se nenhuma ignição ocorrer a 1 000 °C, então o material não é uma poeira combustível ou um material particulado combustível.

Se ocorrer uma ignição a 1.000 °C, então é recomendado que o material seja submetido a verificação adicional em uma esfera de 20 L antes deste material ser considerado combustível ou não combustível. O procedimento indicado a seguir é o procedimento para a caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível: ensaio para temperatura mínima de ignição de uma nuvem de poeira (MIT – minimum ignition temperature) (ver Seção 8): forno do tipo GG (ver 8.1.2), ou forno do tipo BAM (ver 8.1.3) ensaio para temperatura mínima de ignição (MIT) da camada de poeira (ver 8.2); o ensaio para a energia mínima de ignição (MIE) da nuvem de poeira (ver 8.3); e o ensaio para a resistividade de poeira a granel (ver 8.4).

poeira

Os dados das características das poeiras são conhecidos e variam muito de acordo com as propriedades da amostra, por exemplo, umidade e tamanho da partícula. Os dados apresentados neste banco de dados representam uma grande coleção de informações que podem ser utilizadas quando forem cuidadosamente avaliados para a devida aplicação para o material combustível em consideração disponível existente.

Em suma, as poeiras, em contato com fontes de ignição, podem apresentar condições tanto para iniciar incêndios (quando acumuladas em camadas) quanto para iniciar explosões (quando postas em suspensão, acidentalmente, ou mesmo por meio de uma operação normal, como a limpeza por varrição). Se uma nuvem de poeira potencialmente explosiva entrar em contato com uma fonte de ignição suficientemente poderosa (alguns milijoules são suficientes), uma ignição inicial será produzida.

Isso se chama explosão primária que, geralmente, se desenvolve com velocidade subsônica (deflagração), gerando um considerável volume de gases quentes que desenvolverão uma onda de pressão. Com isso, a poeira depositada nas proximidades entra também em suspensão, dando origem a uma nova nuvem de poeira à frente da chama, que agora passa a ser a fonte de ignição dessa nova nuvem (mistura inflamável). O processo se repete, produzindo uma sequência de várias explosões secundárias, liberando energia de forma crescente, que poderão ter como consequência a devastação da planta inteira.



Categorias:Metrologia, Normalização

Tags:, , , , ,

1 resposta

  1. Grande mestre Vicente Falconi , tive a satisfação de participar do curso TQC foi maravilhoso, continue com excelente capacidade de ensinar o que é bom, parabéns professor

Deixe uma resposta

%d blogueiros gostam disto: