Proteção para Poeiras Combustíveis – Eng. Fabio Belezoni

17 Proteção para Poeiras Combustíveis

Eng. Fabio Belezoni

IEP Technologies (Latam) Hoerbiger Safety Solutions fabio.belezoni@hoerbiger.com

A Poeira Combustível

Acredito que nunca vivemos um tempo em que nossa saúde fosse alvo de tanta atenção e preocupação por parte da humanidade em geral, seja ela tratada de forma individual ou coletiva. Isso ficou ainda mais evidenciado pelos acontecimentos recentes pelos quais passamos. Porém precisamos ter um olhar um pouco mais abrangente e expandir o tema também aos quesitos de segurança que têm impacto direto em nossa saúde, seja no âmbito pessoal ou profissional.

Assim como nos cuidamos e tomamos medidas em nosso dia a dia para prevenir acidentes, ou mitigar possíveis consequências caso um acidente aconteça; precisamos também estar atentos às nossas atividades profissionais dentro do ambiente industrial para que os riscos presentes não se tornem eventos reais de acidentes, os quais podem ter consequências devastadoras. Como em um automóvel por exemplo, dirigir respeitando as leis de trânsito e os limites de velocidade não nos exime do risco de estar envolvido em um acidente, seja por falha mecânica ou humana. Por isso, além da necessidade de mantermos a manutenção do veículo em dia, também dispomos de dispositivos para nos proteger, como o cinto de segurança e o air bag!

Em plantas industriais, especialmente as que trabalham com armazenamento e processamento de grãos, temos um agente quase invisível, que muitas vezes passa despercebido mas que está sempre presente e pode nos colocar na iminência de um desastre. Colocando em risco tanto nossas vidas quanto nossos ativos, estou falando das poeiras combustíveis, o pó!

Fazendo uma analogia ao exemplo do automóvel, boas práticas de housekeeping, planos de manutenção eficazes e treinamentos operacionais de segurança, são algumas importantes medidas que

ajudam mitigar os riscos de uma explosão. Porém apenas estas medidas não são suficientes para evitar que uma explosão ocorra.

Antes de falar sobre as soluções em proteção para poeiras combustíveis, primeiro precisamos entender o que é uma explosão. Brevemente vou comentar sobre o evento de uma explosão: o que é; quais seus componentes; como e onde pode acontecer uma explosão; as consequências que podem acarretar; e o mais importante, as soluções!

Com base nas informações e dados técnicos do equipamento a ser protegido juntamente com as características do material em processamento que nós da IEP Technologies trabalhamos para desenvolver um projeto de Proteção Contra Explosão. Este sistema é totalmente customizado e otimizado para atender cada aplicação específica. Também vou falar sobre as soluções que oferecemos, a IEP Technologies possui o mais completo portfólio de produtos para sistemas de prevenção e proteção contra explosões.

A IEP Technologies é líder glener2obal em fornecimento de sistemas e serviços de proteção contra explosões. Há mais de 60 anos, fornecemos soluções de proteção que podem suprimir, aliviar e isolar explosões de poeira combustível em processos industriais.

A Anatomia de uma Explosão

Uma explosão depende de cinco elementos: combustível, comburente, fonte de ignição, dispersão e um espaço confinado. Os 3 primeiros elementos constituem o que conhecemos como o triângulo do fogo; ao adicionarmos os outros 2 elementos temos a formação do pentágono da explosão, o qual tem comportamento análogo ao triângulo do fogo. Ou seja, é necessário a presença dos cinco elementos para que o evento seja caracterizado como uma explosão; e da mesma forma como no incêndio, se eliminarmos um destes componentes da cadeia, a explosão não acontecerá.

Quando os cinco elementos se juntam, existe o potencial para explosão em sua fábrica. Seu processo possui esses elementos? • O combustível é o próprio material em processamento; • O oxigênio presente na maioria dos processos industriais servirá como comburente; • A dispersão pode ocorrer durante o seu processo de fabricação, transporte ou armazenamento, gerando nuvens de poeira; • O enclausuramento pode ser propiciado pela maioria dos equipamentos industriais, como um silo, por exemplo; • A fonte de ignição pode ser gerada por atividades ou situações cotidianas como por exemplo faíscas provenientes da fricção de partes mecânicas; sobreaquecimento de mancais de rolamentos; eletricidade estática; aquecimento devido trabalhos a quente (solda); entre outras;

Uma vez completo o pentágono da explosão, o que vem a seguir será o seu desenvolvimento propriamente dito, inicialmente ocorre a expansão dos gases seguido por uma onda de choque, que é que o deslocamento do ar e também a geração da chama.

Utilize este QR Code e veja uma animação para um melhor entendimento deste evento.

Inicialmente, a chama se propaga a uma baixa velocidade, porém esta velocidade aumenta rapidamente o que forma a alta pressão ou onda de choque. Como a maioria dos equipamentos não foram projetados para suportar a pressão gerada por uma explosão, a ruptura deste equipamento é eminente, e consequentemente a liberação desta onda de choque e chama para o ambiente externo ao equipamento.

Como gerenciar o risco de explosão por meio de alívio, supressão e isolamento

Cada instalação de processamento de grãos é candidata a uma explosão devastadora, simplesmente porque todos os elementos citados anteriormente estão presentes o tempo todo. Nessas instalações, os equipamentos mais tipicamente associados a explosões de pó incluem: coletores de pó, moinhos, depósitos ou silos de armazenamento e elevadores de caneca. Todos eles podem ter pó de grãos em suspensão, seja durante as operações normais ou em

O Triângulo do Fogo e o Pentágono da Explosão

uma condição alterada. Uma vez que a poeira do grão está suspensa em uma nuvem de poeira, basta uma fonte de ignição para iniciar a deflagração. Quando todos esses elementos se juntam, sua empresa corre o risco de colocar seus colaboradores e processos em perigo, sem falar na associação de manchetes negativas à sua marca.

Uma sequência típica de uma explosão de poeira inclui: • Ignição da nuvem de poeira; • A pressão da deflagração resulta na ruptura do equipamento; • A onda de choque deste equipamento rompido libera poeira que se acumulou nas superfícies da área de processo, como a poeira presente sobre vigas, dutos, transportadores e até mesmo luminárias, fazendo com que ela fique suspensa na área de processo;

Fluxograma

• A chama que escapa deste equipamento atinge a nuvem de poeira que acaba de ficar suspensa no ambiente da área de processo, causando uma explosão secundária que pode destruir o edifício; • A propagação da chama para outros equipamentos do processo, a qual ocorre através de dutos, calhas ou transportadores interconectados, resultando em explosões adicionais.

Neste QR Code, você pode verificar uma animação de uma explosão em um processo industrial que não conta com um sistema de proteção contra explosão e como a chama pode se propagar através dos dutos para outros equipamentos do processo.

Três métodos eficazes de mitigar os riscos de uma explosão

Como mencionei anteriormente, controle de fontes de ignição, manutenção adequada com boas práticas de housekeeping da poeira residual e treinamento contínuo de segurança dos colaboradores são essenciais para ajudar a prevenir a ocorrência de uma explosão em condições normais de operação. Infelizmente, condições anormais que resultam em uma explosão podem ocorrer em qualquer processo.

Existem três tipos mais comuns de proteção empregados para mitigar os riscos de uma explosão, que são: alívio, supressão e isolamento. O fluxograma abaixo utiliza um coletor de pó como aplicação típica para mostrar o processo que nós da IEP Technologies utilizamos para selecionar o sistema mais apropriado à sua aplicação. Estamos sempre disponíveis para auxiliar você a determinar o melhor sistema de acordo com suas necessidades.

Alívio da Explosão

O alívio de explosão é um dos métodos mais amplamente usados para mitigar explosões de poeiras combustíveis. A aplicação requer que uma janela de alívio seja instalada na parede do equipamento. Esta janela é projetada para se romper no estágio inicial de uma explosão e é montada de forma a direcionar a sobrepressão e a chama, provenientes da explosão à uma área segura e também garante que o aumento da pressão não exceda a resistência do equipamento.

Alívio da Explosão com Corta Chamas

O alívio de explosão com corta chamas protege o equipamento que esteja instalado internamente ou quando a chama não pode ser direcionada à uma área segura. Estes dispositivos além da janela de alívio, contam com um abafador que tem a função de extinguir a chama. Desta forma, o alívio com corta chamas libera apenas sobrepressão e gases aquecidos para o ambiente; um perímetro de segurança deve ser estabelecido ao redor do dispositivo para proteger os trabalhadores dessa descarga.

Veja aqui neste QR Code como nosso alívio para explosão com corta chamas (válvula EVN) funciona; seu mecanismo de acionamento interno e também uma simulação de alívio de explosão com a extinção da chama gerada.

É importante compreender que o alívio de explosão, seja com ou sem o corta chamas, apenas alivia a pressão da explosão do equipamento protegido. Ele não impede a propagação da chama por qualquer duto interconectado, nem mesmo extingue o incêndio que pode ocorrer pós-explosão. Outras medidas de proteção são necessárias para lidar com essas ameaças.

Supressão da Explosão

Os sistemas de supressão de explosão são frequentemente instalados em aplicações onde não é possível aplicar o alívio com segurança. O sistema detecta a formação de uma explosão em questão de milissegundos, logo após a ignição. Descarregando em seguida um agente extintor químico rápido o suficiente dentro do equipamento para extinguir a deflagração antes que uma sobrepressão destrutiva se desenvolva. Normalmente, os sistemas de supressão de explosão também incluem isolamento de explosão para dutos interconectados através dos quais a propagação da chama pode ocorrer.

A principal vantagem da supressão de explosão é que nenhuma chama é propagada do equipamento protegido e o risco de um evento térmico pós-deflagração é bastante reduzido. descarregando rapidamente um agente extintor químico, como o bicarbonato de sódio, na tubulação de conexão para mitigar a propagação da chama;

Mecânicos: uma opção de isolamento mecânico pode ser a válvula de isolamento de alta velocidade, milissegundos após a detecção da explosão a válvula de alta velocidade se fecha, estabelecendo assim uma barreira mecânica através dos dutos de conexão.

Além das opções de isolamento ativo, existem meios de isolamento passivo disponíveis para mitigar a propagação da chama. A válvula passiva, que possui um flap, é atuada automaticamente pelo fluxo de ar da deflagração, portanto, não requer detectores ou controladores. Normalmente usado para isolar equipamentos de manuseio com cargas de poeira relativamente baixas.

Isolamento da Explosão

Dispositivos de isolamento de explosão evitam que a deflagração em um equipamento se propague através de tubulações, calhas ou transportadores para outros equipamentos, onde poderia causar explosões subsequentes. Estes dispositivos funcionam mitigando a propagação da chama e o acúmulo de pressão entre os equipamentos conectados e podem ser classificados como ativo ou passivo.

Um dispositivo ativo tem componentes de detecção, incluindo detectores de pressão e/ ou chama e um painel de controle. Os detectores detectam a pressão ou a chama proveniente da explosão e enviam um sinal ao painel de controle para acionar rapidamente o dispositivo de isolamento. Dispositivos ativos podem ser de dois tipos:

Químicos: que funcionam

Neste QR Code mostramos o mesmo processo do exemplo anterior agora equipado com um sistema de supressão e respectivos isolamentos nos dutos que interconectam os equipamentos de processo.

Exemplo de Aplicação de Alívio da Explosão

Exemplo de Aplicação de Supressão da Explosão

Neste QR Code é possível verificar o funcionamento da nossa válvula de isolamento passivo IsoFlap aplicada à uma tubulação!

Em resumo, apesar dos riscos citados à cima estarem sempre presentes em nosso dia a dia podemos contar com soluções robustas de alta tecnologia; as quais são aplicadas em larga escala no mundo todo sempre seguindo as mais criteriosas legislações e normas! Esta tecnologia também está presente aqui no Brasil através da IEP Technologies.

Além da experiência de mais de 60 anos provendo soluções em proteção contra explosão e uma gama diversificada de produtos, contamos com um time dedicado de engenheiros de aplicação, vendas e serviços, com vasto conhecimento técnico nas mais diversas aplicações em proteção contra explosão. Isso tudo para entender cada necessidade e atender da melhor forma possível as expectativas, salvando vidas e protegendo patrimônios!

Fabio Belezoni é responsável pelas áreas de Serviço e Engenharia da IEP Technologies (Latam), parte da Hoerbiger Safety Solutions, o maior grupo de proteção contra explosão industrial do mundo. Formado em Engenharia de Controle e Automação com MBA em Gestão Empresarial, possui mais de sete anos na área de Proteção contra Explosão. Fabio está na IEP Technologies desde 2016, atuou como engenheiro de serviços em campo e engenheiro de projetos nos EUA. É membro ativo no comitê CB-24 da ABNT desde 2020.