Os riscos das atmosferas explosivas

Uma atmosfera explosiva é definida como uma mistura de substâncias perigosas com o ar, sob condições atmosféricas, na forma de gases, vapores, névoa ou poeira, na qual, após a ignição, a combustão se espalha para toda a mistura não queimada. Quanto à a selagem do processo entre um fluido de processo contendo uma substância inflamável e um sistema elétrico, poderá ocorrer uma falha que poderia permitir a migração do fluido do processo diretamente para as partes do sistema de fiação.

explosiva2As condições atmosféricas são comummente referidas como temperaturas e pressões ambientes, isto é, temperaturas de –20 ° C a 40 ° C e pressões de 0,8 a 1,1 bar. Muitos locais de trabalho podem conter ou ter atividades que produzem atmosferas explosivas ou potencialmente explosivas. Os exemplos incluem locais onde as atividades de trabalho criam ou liberam gases ou vapores inflamáveis, como pulverização de tinta em veículos, ou em locais de trabalho que manipulam pós orgânicos finos como farinha de grãos ou madeira.

As atmosferas explosivas ocorrem quando os gases inflamáveis, névoa, vapores ou poeira são misturados com o ar. Isso cria um risco de explosão. A quantidade de uma substância necessária para criar uma atmosfera explosiva depende da substância em questão  A área onde esta possibilidade existe é definida como uma atmosfera potencialmente explosiva.

Essas atmosferas podem ser encontradas em todas as indústrias, desde química, farmacêutica e alimentícia até a geração de energia e processamento de madeira. As áreas também podem ser conhecidas como áreas perigosas ou locais perigosos. O número de substâncias que são inflamáveis quando misturadas ao ar é muito grande.

Isso significa que há muitos setores industriais que podem ter uma atmosfera potencialmente explosiva em algum lugar de seu processo. Alguns deles não são tão óbvios. Por exemplo, as serrarias, por padrão, não são uma atmosfera potencialmente explosiva,

Pode-se definir como um local perigoso aquele onde pode ocorrer uma atmosfera explosiva em quantidades que requerem precauções especiais para proteger a saúde e a segurança dos trabalhadores. Um local onde não é esperado que uma atmosfera explosiva ocorra em quantidades que requeiram tais precauções especiais é considerado como não perigoso. A identificação de áreas perigosas ou não perigosas deve ser realizada de maneira sistemática. A avaliação de risco deve ser usada para determinar se existem áreas perigosas e, em seguida, atribuir zonas a essas áreas.

A avaliação deve considerar as propriedades perigosas das substâncias perigosas envolvidas; a quantidade de substâncias perigosas envolvidas; os processos de trabalho, como atividades de limpeza, reparo ou manutenção, que serão executados; as temperaturas e pressões em que as substâncias perigosas serão tratadas; o sistema de contenção e os controles fornecidos para evitar que líquidos, gases, vapores ou poeira escapem para a atmosfera geral do local de trabalho; qualquer atmosfera explosiva formada dentro de uma planta ou recipiente de armazenamento fechado; quaisquer medidas fornecidas para garantir que qualquer atmosfera explosiva não persista por um longo período de tempo, por exemplo, ventilação.

Também importa determinar as propriedades de uma substância perigosa que precisam ser conhecidas, o que inclui o ponto de ebulição e o ponto de inflamação de qualquer líquido inflamável e se qualquer gás ou vapor inflamável que possa estar envolvido é mais leve ou mais pesado que o ar. Para poeiras, serão necessárias informações sobre o tamanho e a densidade das partículas, uma vez que foi demonstrado que uma determinada poeira pode formar uma atmosfera explosiva. Muitas vezes, as informações relevantes estão contidas em uma ficha de dados de segurança fornecida com o produto.

Algumas fontes potenciais de liberação podem ser tão pequenas que não há necessidade de especificar uma área perigosa. Este será o caso se a consequência de uma ignição após um lançamento não for susceptível de causar perigo às pessoas nas proximidades.

Contudo, nas circunstâncias erradas, a ignição de quantidades muito pequenas de gás/vapor inflamável misturado com o ar pode causar perigo a qualquer pessoa nas imediações. Quando este é o caso, como em um local relativamente confinado, do qual a fuga rápida seria difícil, a classificação da área pode ser necessária mesmo quando quantidades muito pequenas de substâncias perigosas estão presentes. O tamanho de qualquer atmosfera explosiva potencial está, em parte, relacionado à quantidade de substâncias perigosas presentes.

Igualmente, deve-se atentar para as informações relacionadas aos processos que envolvem as substâncias perigosas, incluindo as temperaturas e as pressões usadas no processo, pois isso influenciará na natureza e na extensão de qualquer liberação, bem como a extensão de quaisquer áreas perigosas subsequentes. Algumas substâncias não formam atmosferas explosivas, a menos que sejam aquecidas, e alguns líquidos, se liberados sob pressão, formarão uma névoa fina que pode explodir, mesmo se houver vapor insuficiente.

Além disso, a ventilação, natural ou produzida mecanicamente (por exemplo, por ventiladores), pode diluir fontes de liberação e remover substâncias perigosas de uma área fechada. Como resultado, há uma estreita ligação entre a ventilação em qualquer local e a classificação e extensão de uma zona em torno de uma fonte potencial de liberação. A ventilação bem projetada pode impedir a necessidade de qualquer área classificada ou reduzi-la de forma que ela tenha uma extensão insignificante.

Soma-se a isso a realização de uma avaliação precisa que busca identificar as áreas dentro de um local de trabalho que estejam conectadas a lugares onde possa ocorrer uma atmosfera explosiva. Isso fornecerá informações sobre quaisquer áreas longe da fonte do perigo ao qual uma atmosfera explosiva pode se espalhar, por exemplo, através de dutos.

Enfim, ao considerar o potencial de atmosferas explosivas, é importante considerar todas as substâncias perigosas que podem estar presentes no local de trabalho, incluindo produtos residuais, resíduos industriais, materiais usados para limpeza ou manutenção e qualquer um usado apenas como combustível. Além disso, algumas combinações de substâncias perigosas podem reagir juntas, formando uma fonte de ignição ou em combinação podem formar uma atmosfera explosiva, onde isso não ocorre isoladamente.

Quanto à selagem do processo entre um fluido de processo contendo uma substância inflamável e um sistema elétrico, a ABNT IEC/TS 60079-40 de 12/2016 – Atmosferas explosivas – Parte 40: Requisitos para selagem do processo entre fluidos inflamáveis do processo e sistema elétricos apresenta os requisitos específicos para a selagem do processo entre um fluido de processo contendo uma substância inflamável e um sistema elétrico, no qual a ocorrência de uma falha poderia permitir a migração do fluido do processo diretamente para as partes do sistema de fiação. Algumas definições fazem uma diferenciação entre os termos líquidos inflamáveis e combustíveis, tendo como base os seus pontos de fulgor. Os líquidos combustíveis, sob condições de elevada pressão ou elevada temperatura, podem levar à formação de névoas inflamáveis e aerossóis, os quais estão no escopo desta especificação técnica.

Este documento apresenta requisitos para a avaliação, fabricação e ensaios de equipamentos com selos simples para o processo, selos duplos para o processo e selos adicionais secundários para o processo. Os requisitos deste documento não são aplicáveis para a selagem de unidades seladoras de eletrodutos, de prensa-cabos e outros métodos de selagem de fiação indicados em outras normas da série NBR IEC 60079.

Os requisitos para a segurança elétrica básica e proteção contra a ocorrência de uma explosão não são abordados neste documento, os quais podem ser aplicáveis aos equipamentos que estejam sendo considerados. Os efeitos do vazamento para o meio ambiente não são abordados por este documento.

A especificação do selo do processo do fabricante deve incluir as seguintes informações: faixa de temperatura do processo (a temperatura do selo do processo pode ser diferente daquela informada para a faixa de temperatura do processo para o equipamento); faixa de pressão de trabalho; os materiais de fabricação umedecidos pelo fluido do processo. É assumido, para os efeitos deste documento, que as pessoas responsáveis pelas atividades de instalação seguem as boas práticas de engenharia e atuam de acordo com as normas industriais para a seleção, instalação e operação de equipamentos que contenham selos do processo.

Sob condições normais de operação, fluidos inflamáveis do processo não podem ser liberados para a atmosfera. Não é um requisito desta especificação técnica que sejam verificados os meios para evitar vazamentos de fluidos do processo para a atmosfera.

Os equipamentos com selo único do processo devem ser submetidos aos ensaios de condicionamento e de aceitação indicados. Os equipamentos com selo único do processo não podem depender de tubos de Bourdon ou de selos do processo com partes móveis que atuem como selo primário do processo.

Os equipamentos com selo duplo do processo devem ser ensaiados de acordo com 5.3. Os equipamentos com selo duplo do processo que incorporem um sistema de pressurização ou de purga do espaço entre os selos primário e secundário do processo devem atender aos requisitos da NBR IEC 60079-2, relativos aos equipamentos de pressurização e de purga.

O projeto e a fabricação de selos incorporados aos equipamentos sem anunciadores e sem purga devem minimizar a probabilidade de ocorrência de um modo comum de falha. Para os equipamentos com selo duplo do processo que incorporam um anunciador da falha de um selo primário do processo, não é considerada a degradação de longo prazo dos selos primários e secundários do processo de equipamentos com selo duplo do processo. Regulamentos regionais, nacionais aos requisitos de usuários podem indicar requisitos adicionais.

Os equipamentos que são projetados para uma pressão manométrica máxima do processo de 1,5 kPa não necessitam ser submetidos aos requisitos de condicionamento e de ensaios desta Especificação Técnica e são considerados como atendendo aos seus requisitos. Os equipamentos projetados para uma pressão manométrica máxima acima de 1,5 kPa e providos de um dreno, de um vent ou respiro ou outro meio suficiente para evitar a pressurização dos componentes de fiação com uma pressão acima de 1,5 kPa, no evento de uma falha do selo primário do processo, devem ser avaliados de acordo com 5.4.

Os equipamentos conectados ao processo que utilizam invólucros com fluxo contínuo de ventilação ou purga ou equipamentos pressurizados com uma contenção infalível que atendem aos requisitos da NBR IEC 60079-2, ou técnicas similares nas quais um vazamento do sistema de contenção não possa gerar uma mistura inflamável no interior do invólucro não necessitam ser submetidos aos requisitos de condicionamento e ensaios indicados nesta especificação técnica e são considerados como atendendo aos seus requisitos.

Este requisito não se destina a ser aplicado a ambientes pressurizados ou ventilados, os quais são abordados na NBR IEC 60079-13 e no ABNT IEC/TR 60079-16. Os anunciadores de vazamento podem ser representados por meio da instalação de um vent ou respiro ou de um dreno entre os selos primário e secundário do processo ou por sensores eletrônicos ou outros meios adequados.

Os métodos de anúncio de vazamento incluem, mas não estão limitados a: buzina ou apito audível; ruptura ou vazamento visível; detecção eletrônica; e falha detectável do equipamento em operar como pretendido. Antes do condicionamento e do ensaio, a amostra deve ser inspecionada visualmente para assegurar que está de acordo com os documentos de projeto. Uma amostra única representativa deve ser submetida aos ensaios recomendados, dependendo se a amostra será avaliada como equipamento de selo único ou selo duplo do processo.

Em cada ensaio que requeira a aplicação de pressão ao selo do processo ou a parte do selo do processo, um fluido adequado deve ser utilizado. A menos que especificado de outra forma, todos os ensaios indicados neste documento devem ser realizados a uma temperatura de (20 ± 5) °C e à pressão atmosférica padrão, como indicado na NBR IEC 60079-0. Um fluxograma para o processo de condicionamento e ensaios pode ser encontrado abaixo.

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Uma amostra de ensaio deve ser submetida ao condicionamento requerido, na seguinte sequência: ciclo de temperatura; ciclo de pressão. Após o condicionamento indicado ter sido concluído, a amostra de ensaio deve ser submetida aos ensaios de pressão de vazamento e pressão de ruptura indicados.

Para os equipamentos contendo selos do processo com partes não metálicas, excluindo vidro e cerâmica, uma amostra representativa do selo do processo deve ser submetida ao condicionamento de ciclo de temperatura como indicado a seguir. Normalmente, o equipamento ou partes do equipamento contendo um selo do processo sob ensaio é colocado em uma câmera climática. Este ensaio não é destinado a ser realizado para aplicar choques térmicos ou gradientes térmicos ao selo do processo.

Duração: Um mínimo de duas semanas ou 150 ciclos (o que ocorrer primeiro).

Temperatura máxima (Tmáx.): Temperatura de projeto máxima do fabricante do selo do processo, acrescentada por pelo menos 10 K e não mais que 15 K.

Temperatura mínima (Tmin): Temperatura de projeto mínima do fabricante do selo do processo, diminuída por pelo menos 5 K não mais que 10 K.

Estabilização: A temperatura final é considerada como tendo sido alcançada quando a variação da temperatura não excede 2 K/h.

Se, sob condições normais de operação, a temperatura do selo do processo for mantida de forma que a flutuação máxima seja limitada a 10 K, o ciclo de temperatura pode ser dispensado. Os selos do processo devem ser submetidos a um ciclo de pressão.

Uma amostra representativa do selo do processo deve ser ciclicamente pressurizada e despressurizada, como indicado a seguir:

Duração: Pelo menos 100.000 ciclos.

Pressão máxima (Pmáx.): Pressão nominal de trabalho máxima do fabricante.

Pressão mínima (Pmin): Pressão nominal de trabalho mínima do fabricante (aplicações com vácuo).

Tempo de permanência: Durante os primeiros 10.000 ciclos: Pelo menos durante 1 min na pressão máxima, seguida por pelo menos 1 min na pressão mínima.

Durante os 90.000 ciclos seguintes: pelo menos durante 5 s na pressão máxima, seguida por pelo menos 5 s na pressão mínima.

Para equipamentos não projetados para aplicações no vácuo, o tempo de permanência na pressão mínima pode ser reduzido para 1 s. Os ciclos de pressão positiva e negativa podem ser executados em ciclos separados. Os selos do processo não precisam ser submetidos a condicionamento de pressão a vácuo, se a faixa de pressão a vácuo for menor que 5 % da faixa total de pressão de trabalho do equipamento.

Se, sob condições normais de operação, a pressão aplicada ao selo do processo for mantida de tal forma que a flutuação máxima seja limitada a 34,5 kPa, o ciclo de pressão pode ser dispensado. Como uma alternativa para o condicionamento de pressão acima indicado, o fabricante pode apresentar evidências para assegurar a capacidade do selo do processo de suportar os efeitos previstos de variação de pressão.

Quando um vent ou dreno é instalado entre o selo primário e o selo secundário do processo, a selagem secundária do processo e o vent devem ser demonstrados por meio de ensaios para evidenciar que são compatíveis com as condições que possam estar presentes no caso de uma falha do selo primário do processo. Uma avaliação ou ensaio deve ser conduzido para determinar o pior caso de uma falha do selo primário de processo.

Isto deve ser a pressão aplicada ao selo secundário de processo para um curto período até que o método de revelação tenha mostrado a falha do selo primário de processo. Este ensaio deve levar em consideração a pressão e a capacidade de vazão da condição de pior caso para a falha do selo primário do processo, como especificado pelo fabricante, e a pressão e a capacidade de vazão do mecanismo do vent.

A pressão de alívio no vent pode ser determinada por meios teóricos. Em casos onde a ruptura de uma parede externa do invólucro do equipamento for considerada um vent, este ensaio deve verificar a pressão de ruptura do invólucro. Para selos secundários do processo adicionais, não é possível determinar a pressão reduzida de alívio do vent devido às características desconhecidas do equipamento não especificado conectado ao processo.

Em muitos casos, a falha do selo primário do processo é considerada um vazamento lento e a pressão no vent e considerada a mesma pressão na qual o vent abre. Adicionalmente à marcação requerida pelas outras normas aplicáveis, o equipamento deve ser claramente marcado com as seguintes informações: faixa de temperatura do processo; faixa da pressão de trabalho; para equipamentos elétricos incorporando selos do processo: “Selado do processo”; para selos secundários do processo adicionais, o seguinte termo: “Selo secundário do processo”; consultar as instruções do fabricante.

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Hayrton Rodrigues do Prado Filho

hayrton@hayrtonprado.jor.br



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