Detecção de Gases _ YORGOS AMBIENTAL

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É possível que vazamento de gases possa vir a causar um acidente ?

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NBR 14787 – Monitoração de Gases 4.5 Antes de um trabalhador entrar em um espaço confinado, a atmosfera interna deverá ser testada por trabalhador autorizado e treinado, com um instrumento de leitura direta, calibrado e testado antes do uso, adequado para trabalho em áreas potencialmente explosivas, intrinsecamente seguro, protegido contra emissões eletromagnéticas ou interferências de radiofrequências, calibrado e testado antes da utilização para as seguintes condições : a) Concentração de Oxigênio b) Gases e vapores inflamáveis c) Contaminantes do ar potencialmente tóxicos 3

Atmosfera de Risco

• A presença de gases e vapores perigosos em um Espaço Confinado, podem trazer prejuízos à integridade da vida humana.

• A exata natureza deste perigo, depende do tipo de gás que está presente, mas em geral, nós dividimos em três classes: 4

Atmosfera de Risco (Gás – Vapor – Névoa)

inflamáveis metano(CH4);hidrogênio(H2);propano; butano; etano; hexano; metanol; octano. tóxicos (CO); (H2S); (SO2); (Cl2); asfixiantes (N2);(Argônio)

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Oxigênio (Deficiência ou Enriquecimento)

O2 6

AR ATMOSFÉRICO (O ar que respiramos é formado por:)

78 %

O2

- Nitrogênio – N2

20,9 % - Oxigênio – O2 1 % - Argônio 0,1% - Outros gases = 100% em Volume

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Oxigênio

O2

• A Concentração de Oxigênio encontrada em nossa atmosfera é de 20,9% em volume;

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Oxigênio Os Alarmes de concentração de oxigênio devem ser ajustados para alarmar com valores abaixo de 19,5 % ou acima de 23 % em volume;

23,0% v/v 20,9% v/v 19,5% v/v

O2

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Atmosfera Deficiente de Oxigênio IPVS = < 12,5% Volume ao nível do mar.

Teores abaixo de 19,5% podem causar: Alteração da respiração e estado emocional, fadiga anormal em qualquer atividade (12 a 16%), Aumento da respiração e pulsação, coordenação motora prejudicada, euforia e possível dor de cabeça (10 a 11%), Náusea e vômitos, incapacidade de realizar movimentos, possível inconsciência, possível colapso enquanto consciente mas sem socorro (6 a 10%), Respiração ofegante; paradas respiratórias seguidas de parada cardíaca; morte em minutos (< 6%).

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Gases Asfixiantes Os Gases Asfixiantes são aqueles que tomam o lugar do Oxigênio e podem tornar a atmosfera deficiente de oxigênio.

Podemos citar alguns mais comuns: - Nitrogênio (N2) - Argônio (Ar) 11

Atmosferas deficientes em oxigênio Combustão de substâncias inflamáveis:

Como pode se desenvolver em - Solda oxi-acetilênica

– – – –

Espaço Confinado uma atmosfera com pouco Oxigênio ?

Corte oxi-acetilênico Aquecimento com chama Estanhagem Outros

Reações químicas: – Oxidação de superfícies – Secagem de pinturas 12

Atmosferas deficientes em oxigênio Ação de bactérias: – Fermentação de materiais orgânicos em decomposição.

Consumo Humano: – Muitas pessoas trabalhando pesado no interior do espaço confinado.

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Gases e Líquidos Inflamáveis

Os Gases e Líquidos Inflamáveis são substâncias que misturadas ao ar e recebendo calor adequado entram em combustão.

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Gases Inflamáveis Para que ocorra a combustão de um gás são necessárias três condições: A presença de gás em quantidade suficiente; A presença de ar em quantidade suficiente; A presença de uma fonte de ignição;

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Limites de Inflamabilidade Inferior/Superior Par entendermos melhor os limites de inflamabilidade, tomamos como exemplo o funcionamento de um motor a combustão: A faísca é a fonte de ignição, O combustível é comprimido até se tornar vapor. O oxigênio vai completar a mistura da câmara.

O • • •

motor não funcionará (não há combustão) se: não houver faísca, não houver combustível. a mistura ar e combustível estiver pobre ou rica.

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Limites de Inflamabilidade L.S.I. é o ponto máximo onde ainda existe uma concentração de mistura de ar + gás/vapor capaz de se inflamar.

Combustível 0%

Pouco Gás POBRE

L.I.I.

100%

EXPLOSIVA EXPLOSIVA RICA

100% Ar L.I.I. é o ponto onde existe a mínima concentração para que uma mistura de ar + gás/vapor se inflame.

L.S.I.

Muito Gás e pouco Ar

0%

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Limite de Inflamabilidade : Metano - CH4 5%

15%

0%

100% POBRE

EXPLOSIVA

RICA

Metano

EXPLOSIVA

L.I.I.

L.S.I.

L.I.I. 0%

50 %

100%

L.I.I. = Limite Inferior de Inflamabilidade

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Limite de Inflamabilidade : Hexano â&#x20AC;&#x201C; C2H6 1,2%

6,9 %

0%

100% POBRE

EXPLOSIVA

L.I.I.

RICA

L.S.I.

Hexano EXPLOSIVA

L.I.I. 0%

100%

L.I.E. = Limite Inferior de Inflamabilidade 19

Medindo Hexano com um Instrumento calibrado para Metano 0%

0,5 % 1,25%

5% POBRE

15%

EXPLOSIVA

100% RICA

Metano

EXPLOSIVA

0%

1,2% POBRE

6,9 % EXPLOSIVA

100% RICA

Hexano

41,6% 104 % 50 % L.I.I. 0% 10% 25% A1

100%

A2

ALARMES

20

0%

10%L.I.I.

Metano

5%

Propano

1,8%

Butano

1,5%

Pentano

1,4%

Hidrogênio

4%

Metanol Octano

6,7% 1%

Etano Hexano

3% 1,2%

Correlação entre os 100% dos L.I.I. dos gases Inflamáveis 21

Atmosfera de Risco (Gases Tóxicos)

 Os gases tóxicos podem causar vários efeitos prejudiciais à saúde humana.  Os efeitos dos gases tóxicos no organismo humano dependem diretamente da concentração (Risco Imediato) e do tempo de exposição (Efeito Acumulativo).

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Vamos citar alguns exemplos de Gases Tóxicos ?

Monóxido de Carbono (CO) Cloro (Cl2) Dióxido de Enxofre (SO2) Amônia (Nh3) Gás Sulfídrico (H2S) Gás Cianídrico (HCN) 23

Atmosfera de Risco

(Gases Tóxicos-Efeito Acumulativo)

 Devemos levar em conta o tempo de exposição aos gases tóxicos.  Os limites dos gases tóxicos em relação ao tempo é dado pela sigla TWA (Time Weight Averange Concentration) – Concentração Média Ponderada no Tempo LTEL - (8 Horas) - Limite de Exposição por Longo Período STEL - (15 minutos) Limite de Exposição por Curto Período  Os gases tóxicos são usualmente medidos em partes por milhão – ppm (1% volume = 10.000 ppm) 24

Monóxido de Carbono (CO) O Monóxido de Carbono pode “aparecer” em um Espaço Confinado, resultante do processo, como resultado de queima, solda, motores ou proveniente de local interferente ou outros...

Por não possuir cheiro, nem cor, podemos não perceber sua presença, não prevendo a ventilação do local.

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Efeitos da Asfixia Bioquímica pelo Monóxido de Carbono É absorvido pelo pulmão até 100 vezes mais rápido que o Oxigênio.

IPVS 1200 ppm Limite de Tolerância (BRA)=39 ppm;

CO x Tempo:

TLV(EUA)= 25 ppm

Ligeira dor de cabeça, desconforto (200ppm x 3hs) Dor de cabeça, desconforto (600ppm x 1 h) Confusão, dor de cabeça (1000 a 2.000 ppm x 2 hs) Tendência a cambalear (1.000 a 2.000 ppm x 1,5 hs) Palpitação leve (1.000 a 2.000 ppm x 30 minutos); Inconsciência (2.000 a 5.000 ppm);

Fatal (10.000 ppm).

Limites de inflamabilidade no ar: Limite Superior: 75 % Limite Inferior: 12 % (=120.000 ppm)

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Gás Sulfídrico (H2S)

O Gás Sulfídrico (H2S) pode “aparecer” em um Espaço Confinado, como resultante do processo,formação bacteriológica, água e esgoto ou proveniente de local interferente ou outros...

Apresenta cheiro de ovo podre Inibe o olfato após exposição 27

Gás Sulfídrico (H2S) Considerado um dos piores agentes ambientais agressivos ao ser humano.

• Efeitos : Irritação de garganta e olhos, seguida de

paralisia respiratória

morte por

H2S x Tempo Nenhum (8 ppm x 8 horas); Irritação moderada nos olhos e garganta (50 a 100 ppm x 1 hora); Forte irritação (200 a 300 ppm x 1 hora); Inconsciência e morte por paralisia respiratória (500 a 700 ppm x 1,5 hora);

Inconsciência e morte por paralisia

respiratória

(Acima de 1000 ppm x minutos);

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Por que não devemos medir gases tóxicos fazendo uso de apenas um oxímetro?

78 % volume N2 na Atmosfera 20,9% volume O2 na Atmosfera 1% volume Argônio, na Atmosfera 0,1 % volume de Outros Gases na Atmosfera = 100% Ar Atmosférico Entra 1,0% volume = 10.000 ppm de um gás qualquer = O2 cai para 20,6% v/v O2 (proporcional) Alarme de O2 = 19,5% IPVS CO = 1.200 ppm MORTE CO = 10.000 ppm IPVS H2S = 100 ppm MORTE H2S = 500 - 700 ppm 29

Propriedades do Gás: (Densidade) Conhecer a densidade de um gás é importante para podermos identificar se este gás , ao vazar, irá subir, ou depositar-se nas partes mais baixas do ambiente.

Densidade do ar = 1 Densidade < 1 = Gás mais leve que o ar Densidade > 1 = Gás mais pesado que o ar 30

Teste seu conhecimento de Densidade:

Ar Atmosférico=1

Monóxido de Carbono (CO) =0,97 Metano (CH4) =0,55 Gás Sulfídrico (H2S) =1,19 Hidrogênio (H2) =0,07 GLP=Butano =2,05

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Propriedade do Gás: (Ponto de Fulgor) • Ponto de Fulgor é a menor temperatura na qual um liquido libera vapor/gás em quantidade suficiente para formar uma mistura inflamável.

• Explo: Considerando a temperatura ambiente numa região de 25º C e ocorrendo um vazamento de um produto com ponto de fulgor de 15º C, significa que o produto nessas condições está liberando vapores inflamáveis, bastando apenas uma fonte de ignição para que haja a ocorrência de um incêndio ou de uma explosão. Por outro lado, se o ponto de fulgor do produto for de 30º C, significa que este não estará liberando vapores inflamáveis.

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Propriedade do Gás:

(Auto Ignição)

Auto Ignição é a temperatura na qual uma concentração de gás inflamável explode sem a presença de uma fonte de ignição.

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Ponto de Fulgor X Auto Ignição

Gás/Vapor Metano Hidrogênio Acetileno Alcool (Etanol) Butano Querosene

PF(oC) AI(oC) -595 -560 -305 12 425 -60 365 38 210 34

O Detector

(Limites de Alarmes) Os limites de alarmes dos monitores de gases, devem ser ajustados segundo as normas vigentes NR 15 ou ACGIH. Importante observar valores mais restritivos.

Gases combustíveis – 10% do L.I.E. Oxigênio – 19,5% e 23% Vol. Monóxido de Carbono – Instantâneo – 58ppm STEL – 45ppm LTEL – 39ppm Gás Sulfídrico – Instantâneo – 16ppm STEL – 10ppm LTEL – 8ppm

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Antes de falarmos sobre o detector é importante entender como o sensor “enxerga” o gás e quais são suas limitações...

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Sensores

(Eletroquímicos) • São os mais confiáveis para a medição de gases tóxicos (H2S,CO,NH3...), por apresentarem alta seletividade, baixo efeito as variações de umidade e temperatura.

Limitações: Vida Útil de 2 anos, necessidade de calibrações periódicas, contaminação por outros gases, sensibilidade cruzada e saturação à grandes concentrações.

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Sensores

(Catalíticos) Utilizado nos detectores portáteis, para a medição de gases inflamáveis (Hidrocarbonetos, Hidrogênio, Gasolina,GLP, Gás Natural).

Princípio de Funcionamento: Se utiliza do princípio de combustão.

Dentro de uma pequena câmara porosa,um filamento metálico é embebido com catalizador. A combustão acontece quando o gás inflamável encontra este filamento, que está energizado. A temperatura é elevada a aprox. 400 graus dentro da câmara. A elevação da temperatura, altera a resistência de um dos elementos, desequilibrando a ponte de Wheatstone.

Proporcionalmente a corrente deste circuito é alterada. Este sinal elétrico é tratado de forma que seja feita a medida de 0 a 100% L.I.I. 38

Sensores

(Catalíticos) Limitações: • Vida Útil limitada de 2 a 3 anos, necessidade de calibrações periódicas.

•

Por funcionar pelo princípio de combustão, é necessário que exista o oxigênio para seu funcionamento. Em atmosferas inertes - Sem Oxigênio - não há medição.

•

Envenenamento por altas concentrações de compostos sulfurosos, fosforosos e chumbo.

•

É inibido por produto clorados e fluorados, bem como produtos que contenham silicone.

•

Satura em grandes concentrações de Hidrocarbonetos 39

O Detector

(Teste de Resposta) Consiste em testar os sensores com gás padrão, assegurando que estes respondem à presença de gás.

Esta é a única maneira segura de garantir que os sensores estão ativos.

É de fundamental importância testar os sensores antes de cada aplicação.

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O Detector

(Calibração) Calibração é o instrumento, que assegura legalmente que os valores medidos pelo detector estão conforme informado pelo fabricante. É emitido um certificado periódico.

Normalmente este procedimento é realizado por intermédio de um software.

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O Detector

(Leitura Direta)

Medir “continuamente” o Espaço Confinado Oxigênio : 0 a 25% Vol

H2S : 0 a 50 PPM

Inflamáveis : 0 a 100% LII

CO : 0 a 500 PPM 42

O Detector

(Bomba de Amostragem)

Medir (Succionar a amostra), em diferentes “alturas” antes de entrar no Espaço Confinado.

Bomba Manual

Bomba Elétrica -Automática

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Instrutor: Ricardo Yorgos Yorgos Ambiental Ltda.

Diretor Comercial E-mail: ricardo@yorgos.com.br Tel.: 011 9119 9162 44