As famílias de gases e a segurança em laboratório
Trabalhar com gases comprimidos ou criogénicos em laboratório exige um conhecimento rigoroso dos riscos para garantir a segurança das equipas e das instalações. Este artigo detalha as seis grandes famílias de gases (inertes, inflamáveis, comburentes, criogénicos, tóxicos e corrosivos), incluindo os seus riscos específicos (medidas de segurança na utilização de gases em garrafa) e as melhores práticas de manuseamento para transformar o seu ambiente de trabalho num modelo de prevenção.
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A utilização de gases está no centro da atividade diária dos laboratórios, seja para cromatografia, síntese química ou conservação biológica. Entre a alta pressão das garrafas e as propriedades físico-químicas próprias de cada fluido, a margem de erro é reduzida. As consequências de um incidente podem ser graves, resultando por vezes em danos corporais severos ou danos materiais importantes. O controlo do seu ambiente de trabalho começa com uma compreensão detalhada das propriedades de cada fluido e das regras de prevenção específicas para a sua utilização.
Como especialista, a Air Liquide ajuda-o a conhecer as regras e requisitos essenciais para garantir a segurança das suas instalações e dos seus colaboradores, bem como a escolher o acondicionamento adequado às suas necessidades reais.
Conheça as diferentes famílias de gases e os seus riscos
O risco associado aos gases em laboratório provém de quatro fontes principais: a própria natureza do gás, o seu modo de acondicionamento (frequentemente sob alta pressão), os métodos de utilização e o ambiente de trabalho. Para simplificar a gestão da segurança, os gases são classificados em seis famílias distintas, baseadas nos seus principais riscos.
Gases inertes ou neutros, asfixiantes
À temperatura e pressão normais, os gases inertes não reagem com outros materiais. São incolores, inodoros, não inflamáveis e não tóxicos. Em laboratório, os gases mais utilizados são o azoto (N₂), o árgon (Ar) e o hélio (He). Servem principalmente como gases de transporte para cromatografia gasosa ou para a inertização de amostras sensíveis ao ar.
Riscos inerentes aos gases inertes
O risco principal dos gases inertes é a asfixia por anoxia. Em caso de fuga num espaço confinado, o gás inerte desloca o oxigénio presente. Este risco é particularmente perigoso porque é insidioso: o ar diluído continua inodoro e incolor, e apenas três inalações numa atmosfera pobre em oxigénio podem ser suficientes para provocar uma perda de consciência súbita. Uma atmosfera é considerada de risco assim que o teor de oxigénio desce abaixo dos 19,5%.
Medidas de precaução na utilização de gases inertes: ventilação e controlo da concentração de oxigénio no ar.
- Nunca entrar numa zona de risco (por exemplo: um reservatório, um fosso ou zona confinada) onde seja possível a presença de um gás inerte, sem um aparelho de respiração autónomo (ARA) e/ou sem ter verificado previamente a concentração de oxigénio.
- Sinalizar as zonas de risco com a ajuda de painéis de «Risco de asfixia».
- Equipar, se necessário, a zona com uma central de deteção do teor de oxigénio.
Gases inflamáveis, combustíveis
Estes gases formam uma mistura capaz de se inflamar se forem misturados com o ar em proporções precisas. Entre eles encontram-se o hidrogénio (H₂), o acetileno (C₂H₂), o metano (CH₄) e o propano (C₃H₈). O seu nível de risco depende do seu intervalo de inflamabilidade, definido pelo Limite Inferior de Explosividade (LIE) e pelo Limite Superior de Explosividade (LSE).
Riscos inerentes aos gases inflamáveis
O risco principal reside no incêndio ou na explosão em caso de contacto com uma fonte de energia (faísca, chama nua, superfície quente). O acetileno é um caso crítico: é muito instável e pode decompor-se de forma explosiva se a sua pressão for superior a 2 bar. O hidrogénio, por sua vez, é tão leve (d=0,07) que se acumula preferencialmente nos pontos altos dos locais, criando bolsas explosivas invisíveis.
Medidas de precaução na utilização de gases inflamáveis, combustíveis:
Importante! Todas as eventuais fontes de ignição devem ser eliminadas através da conceção de espaços e locais adequados, nomeadamente com a proibição de fumar e de produzir chamas nuas, ou mesmo de telefonar. É essencial instalar, nas zonas onde se utilizam e armazenam gases inflamáveis, um detetor de gás inflamável e um extintor.
Gases oxidantes e comburentes
Também designados por gases comburentes, estes gases não ardem por si mesmos, mas permitem e alimentam intensamente a combustão de outros produtos. O oxigénio (O₂) e o protóxido de azoto (N₂O) são os principais gases desta categoria. Estes gases podem reagir de forma extremamente violenta na presença de combustíveis.
Riscos inerentes aos gases oxidantes
O oxigénio puro provoca uma inflamação acelerada dos combustíveis. A partir de um teor de 30% de oxigénio no ar, a combustão torna-se intensa e, a 50%, torna-se instantânea. O risco mais grave é a ignição espontânea: a inflamação súbita e violenta de gorduras, óleos ou poeiras orgânicas em presença de oxigénio sob pressão, podendo projetar metal em fusão.
Medidas de precaução na utilização de gases oxidantes
Eliminar todos os riscos de sobreoxigenação das zonas de trabalho; o teor máximo de oxigénio deve ser de 25%. Acima deste limite, a combustão é rápida. As pessoas expostas não devem fumar nem usar vestuário de têxteis inflamáveis. Evitar qualquer contacto de matérias gordas, oleosas ou combustíveis com gases oxidantes (utilizar sempre equipamentos concebidos para oxigénio e compatíveis com o gás) de forma a evitar riscos de auto-ignição.
Gases criogénicos
Estes gases são refrigerados a temperaturas extremamente baixas para serem mantidos no estado líquido, como o azoto líquido a -196 °C. São indispensáveis para a conservação de amostras biológicas ou para o arrefecimento de sistemas magnéticos. Embora sejam frequentemente quimicamente neutros, a sua temperatura física representa um risco imediato.
Riscos inerentes aos gases criogénicos
A manipulação de líquidos criogénicos apresenta três importantes riscos:
- Queimaduras criogénicas: o contacto com o líquido ou com superfícies não isoladas provoca lesões cutâneas profundas, frequentemente comparáveis a queimaduras de terceiro grau. Ao contrário do calor, o frio intenso provoca muitas vezes um entorpecimento em vez de uma dor imediata, mascarando a gravidade da lesão.
- Asfixia: a taxa de expansão é elevada; 1 litro de azoto líquido evapora-se em 680 litros de gás, saturando muito rapidamente um local com gás asfixiante.
- Sobrepressão: se o líquido for encerrado numa conduta sem válvula de segurança, a sua evaporação natural pode fazer explodir o equipamento devido à subida da pressão.
Gases tóxicos ou nocivos
Estes fluidos possuem efeitos tóxicos para o organismo assim que é atingida uma determinada concentração no ar inalado. O monóxido de azoto (NO), o dióxido de azoto (NO₂) e o amoníaco (NH₃) fazem parte desta família. O nível de risco depende da toxicidade intrínseca do gás, da sua concentração e da duração da exposição. A toxicidade é definida por um Valor Limite de Exposição Profissional (VLEP). Isto corresponde à concentração média admissível à qual um trabalhador pode estar exposto durante 8 horas. Estes gases podem igualmente ser inflamáveis ou oxidantes.
Riscos inerentes aos gases tóxicos
A intoxicação pode ser aguda ou crónica. As fugas, mesmo mínimas, podem contaminar a atmosfera de trabalho. É imperativo respeitar os Valores Limite de Exposição Profissional (VLEP) para um período de trabalho de 8 horas e os Valores Limite de Exposição de Curta Duração (VLE-CD) para uma exposição máxima de 15 minutos.
Medidas de precaução na utilização de gases tóxicos
A regra é evitar qualquer exposição e verificar a concentração se necessário. As instalações de gases tóxicos devem ser imperativamente confiadas a especialistas. As pessoas expostas acidentalmente a um gás tóxico devem consultar imediatamente um médico.
Gases corrosivos
Estes gases atacam quimicamente os materiais ou os tecidos vivos, particularmente na presença de humidade. Entre eles encontram-se frequentemente o cloro (Cl₂), o amoníaco (NH₃) ou o dióxido de enxofre (SO₂). Os seus efeitos agressivos podem causar danos irreversíveis nos pulmões, nas mucosas e nos olhos.
Riscos inerentes aos gases corrosivos
Estes gases provocam a corrosão dos materiais da instalação, podendo originar a rotura de tubagens. No ser humano, causam irritações e queimaduras químicas graves nos tecidos oculares e respiratórios. O seu nível de risco é exacerbado pela humidade ambiente.
Medidas de precaução na utilização de gases corrosivos
Usar vestuário de proteção adequado; lavar abundantemente com água em caso de projeções. As pessoas expostas acidentalmente a estes gases devem consultar imediatamente um médico.
Tem alguma questão sobre o manuseamento de gases de laboratório e as respetivas medidas de segurança?
Conheça o gás, conheça os riscos
Precauções a tomar para trabalhar em total segurança
A segurança baseia-se no conhecimento prévio do fluido utilizado. Antes de qualquer manuseamento, o utilizador deve obrigatoriamente:
- Consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) : este documento regulamentar fornece todas as informações sobre os riscos e os meios de prevenção. As FDS da Air Liquide estão acessíveis na página web.
- Ler o rótulo das garrafas de gás: este identifica o gás e os seus símbolos de risco associados.
- Identificar a cor da ogiva: a parte superior das garrafas de gás está codificada por cores de acordo com o risco principal (norma EN 1089-3): por exemplo, o verde para os gases inertes/asfixiantes, o vermelho para os inflamáveis e o amarelo para os tóxicos/corrosivos.
Evite os erros para evitar os acidentes
Os acidentes resultam frequentemente de erros recorrentes de manuseamento ou de instalação. De seguida encontram-se algumas medidas de segurança para utilização de gases em garrafa:
- Garrafas sem fixação: uma garrafa de alta pressão pode transformar-se num projétil se cair e a sua válvula se partir. É necessário garantir que esta se encontra fixada corretamente e de forma segura.
- Capacete de proteção: o capacete deve estar sempre colocado para proteger a válvula durante o armazenamento e as deslocações.
- Armazenamento de gases incompatíveis: é estritamente proibido armazenar em conjunto gases inflamáveis (hidrogénio) e oxidantes (oxigénio).
- Lubrificação de válvulas, raccords e acessórios utilizados com oxigénio: utilizar lubrificantes convencionais em contacto com oxigénio provoca uma explosão imediata.
- Reparações improvisadas do equipamento: nunca tentar reparar um redutor ou reapertar uma ligação com fuga enquanto esta estiver sob pressão.
Boas práticas ligadas à utilização de gases
Para garantir um elevado nível de segurança, respeite estas regras fundamentais:
- Ventilação permanente: os locais de armazenamento e de utilização devem ser ventilados para evitar qualquer acumulação de gás.
- Equipamentos de Proteção Individual (EPI): o uso de óculos de proteção, luvas adequadas e calçado de segurança é indispensável durante o manuseamento das garrafas.
- Sistema de deteção adequado: instale detetores de oxigénio nas zonas de armazenamento de gases inertes e detetores específicos para os gases tóxicos.
- Controlo da pressão (medidas de segurança na utilização de gases em garrafa): utilize exclusivamente redutores homologados e em bom estado para regular a pressão da garrafa (até 200 ou 300 bar) para a pressão de utilização.
- Armazenamento otimizado: coloque as garrafas, idealmente, no exterior do edifício sob um abrigo, ou no interior de armários ventilados resistentes ao fogo e separe as garrafas vazias das garrafas cheias.
Perguntas frequentes
Respostas rápidas às suas dúvidas sobre o manuseamento de gases e as precauções de segurança
P: Porque é que nunca se deve utilizar gordura com o oxigénio?
R: Em presença de oxigénio puro sob pressão, as gorduras e os óleos inflamam-se espontaneamente de forma violenta, provocando um incidente térmico grave designado por ignição espontânea.
P: O que fazer se o teor de oxigénio descer abaixo dos 19,5% num local?
R: Nunca entrar sem um equipamento de respiração autónomo (E.R.A.). A atmosfera é considerada Imediatamente Perigosa para a Vida ou Saúde (IPVS).
P: Como verificar a estanquidade de uma ligação de gás?
R: Utilize exclusivamente um produto de deteção de fugas certificado e nunca tente ajustar o aperto de uma ligação sob pressão.
P: Pode-se transportar uma garrafa de acetileno deitada?
R: Não, esta deve ser sempre transportada e armazenada na vertical para evitar o arrastamento do solvente. Em caso de queda, aguarde uma hora com a garrafa na posição vertical antes de a utilizar.
P: Porque é que um simples manuseamento de azoto gasoso numa divisão pequena pode ser fatal?
R: O risco é a anoxia por baixa quantidade de oxigénio. Por exemplo, se ocorrer uma fuga num local interior não ventilado, o azoto desloca o ar ambiente. Como é inodoro e incolor, não se apercebe da descida do teor de oxigénio. Se este teor descer abaixo dos 19,5%, o risco de morte é imediato: apenas três inspirações podem ser suficientes para provocar a perda de consciência, sem qualquer sinal precursor.
P: Porque é que o hidrogénio exige uma vigilância particular junto ao teto dos laboratórios?
R: O hidrogénio é o gás mais leve de todos, com uma densidade em relação ao ar de apenas 0,07. Em caso de fuga, não se espalha pelo chão, mas acumula-se instantaneamente nos pontos altos e nos tetos falsos. O seu intervalo de inflamabilidade é extremamente amplo (de 4% a 74,5% no ar), o que significa que a mais pequena bolsa estagnada pode explodir ao contacto com um ponto quente ou uma faísca.
P: Posso utilizar oxigénio para limpar o pó do meu vestuário de trabalho?
R: É formalmente proibido e extremamente perigoso. O oxigénio puro impregna as fibras do tecido. Se o teor de oxigénio no seu vestuário passar de 21% para 50%, a sua combustão torna-se instantânea ao contacto com a mínima fonte de calor. Uma simples fricção ou um cigarro aceso nas proximidades transformaria o seu vestuário numa tocha inextinguível.
P: Como diferenciar a utilização do monóxido de carbono como reagente do seu risco de fuga?
R: A estratégia de segurança deve ser dupla. Perto de uma chama, a inflamabilidade é o risco maior. Contudo, em ambiente laboratorial, o risco predominante é a sua toxicidade. Um exemplo concreto: antes de qualquer manuseamento, deve verificar se os seus detetores acústicos estão operacionais e se dispõe de um Equipamento de Respiração Autónomo (E.R.A.) nas proximidades imediatas para qualquer intervenção de emergência.
P: Porque é que os gases corrosivos são muito mais perigosos num ambiente húmido?
R: Os gases corrosivos são frequentemente anidros (secos) dentro da garrafa, mas tornam-se extremamente agressivos em contacto com a humidade do ar ou das mucosas. Estes afetam não apenas os olhos ou os pulmões através de queimaduras químicas, mas podem também corroer os metais das tubagens caso estas não sejam especificamente compatíveis.
Perguntas frequentes adicionais sobre como escolher os gases puros e misturas de gases em laboratório
- Como escolher uma mistura de gases de calibração para o meu instrumento científico?
- Como escolher um gás de alta pureza para o meu analisador?
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