Risco de incêndio e explosão de gás

Manter uma cultura de segurança e prevenir riscos relacionados com a utilização de gases
A segurança é a principal prioridade do Grupo Air Liquide. Esta dimensão está presente desde a conceção das nossas soluções até à sua utilização pelos nossos clientes. As seguintes informações abrangem precauções comuns para reduzir os riscos de incêndio e explosões de gás em instalações industriais.

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Os riscos associados a incêndio e explosão

Nas indústrias químicas e farmacêuticas, os produtos utilizados são frequentemente líquidos inflamáveis. Estes produtos podem ser armazenados puros em cubas (matérias-primas), misturados para fazer um produto final e depois acondicionados, transportados e distribuídos.
Estes produtos emitem vapores frequentemente inflamáveis e, portanto, explosivos em espaços confinados. Os riscos de inflamação ou explosão podem estar presentes ao longo de uma linha de produção.

Os maiores volumes são principalmente cubas de armazenamento de matérias-primas sob a forma de líquidos inflamáveis. O espaço de cabeça (ou céu gasoso) destas cubas também pode conter vapores altamente inflamáveis.
Um baixo teor de oxigénio nesta atmosfera é, portanto, essencial para a segurança da instalação.
Cada produto tem as suas próprias características dependendo da atmosfera em que se encontra, ou seja, o teor de oxigénio, a temperatura e a pressão circundante.
Numa atmosfera que contenha um produto inflamável e oxigénio, uma fonte de ignição pode provocar a inflamação ou explosão da atmosfera se esta estiver concentrada num espaço fechado e confinado.
Para baixar o teor de oxigénio nestes espaços confinados, é necessário injetar um gás neutro, geralmente azoto, para expelir ou diluir o oxigénio presente.

O que é um incêndio?

Um incêndio é uma combustão que se desenvolve sem controlo no tempo e no espaço. É uma reação química de oxidação de um combustível (produto líquido, sólido ou gasoso) por um comburente (tipicamente oxigénio do ar).
Este fenómeno pode ser representado pelo " triângulo do fogo".
Os três componentes do triângulo do fogo são:

Fonte de energia: chama, calor, faísca, descargas elétricas, etc.
O comburente: principalmente o oxigénio presente no ar.
O combustível: composto sólido, líquido ou misturas de vapores inflamáveis.

O triângulo do fogo tem três componentes. Para evitar a formação de um incêndio, basta, portanto, eliminar um deles.

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O que é uma explosão?

Ao contrário do incêndio, a explosão é caracterizada por três outros elementos para além dos do triângulo do fogo, nomeadamente:

A contenção (espaço fechado).
A presença de produtos em suspensão (vapores, gases, aerossóis, poeiras, etc.).
A faixa de explosividade: os produtos em suspensão estão com o combustível a uma concentração que se encontra na faixa de explosividade.

O hexágono da explosão é, portanto, constituído por 6 componentes. Ao eliminar um dos componentes do triângulo do fogo, evita-se o risco de incêndio e explosão. Ao eliminar um dos outros 3 componentes, o risco de incêndio permanece.

A explosão provoca um efeito de sopro acompanhado de chamas e calor com um aumento considerável da pressão interna devido à contenção. Isto resulta normalmente na falha da instalação ou do equipamento.

Incêndios e explosões podem causar ferimentos graves ou morte e danos materiais consideráveis. Cada um destes riscos está sujeito a uma abordagem de prevenção específica, cujo objetivo prioritário é agir antes da ocorrência da catástrofe.

Medidas de prevenção

Prevenção do risco de incêndio:

Para a prevenção do risco de incêndio, a prioridade é intervir o mais a montante possível, em particular:

aquando da conceção
e da implementação das instalações ou do estabelecimento de um processo de produção.

A entidade patronal deve considerar, em primeiro lugar, a regulamentação do Código do Trabalho e, eventualmente, outras regulamentações, dependendo do tipo de estabelecimento.
Nestas medidas de prevenção, o processo de inertização é muito frequentemente um dos meios de prevenção e proteção implementados, injetando um gás neutro na área de risco

Prevenção do risco de explosão

Para a prevenção do risco de explosão, a prioridade é evitar a formação de atmosferas explosivas (ATEX).
Ao realizar uma avaliação de riscos, caso contrário, devem ser eliminadas as fontes de inflamação e implementadas medidas para mitigar os potenciais efeitos de uma explosão (por exemplo, ventilação de explosão).
Como o perigo de explosão é uma das causas mais importantes de acidentes, é essencial proteger-se antecipadamente e utilizar todos os aparelhos necessários para evitar a formação de zonas ATEX.

Para este fim, a inertização é também uma das soluções privilegiadas.

Quais são os produtos potencialmente inflamáveis ou explosivos?

Se tomarmos o exemplo da indústria farmacêutica, os produtos típicos potencialmente inflamáveis são líquidos como o álcool, os solventes e os seus vapores associados.
Estes produtos, como qualquer substância inflamável, caracterizam-se por uma faixa de inflamabilidade entre limites inferior e superior de inflamabilidade no ar, à temperatura e pressão ambiente:

O limite inferior de inflamabilidade (LII) é o teor mínimo em que a concentração do produto no ar é inflamável.
O limite superior de inflamabilidade (LSI) é o teor acima do qual a concentração do produto no ar é suficientemente elevada em relação ao teor de oxigénio para que este já não se possa inflamar.

Ao ar com 21% de oxigénio, a amplitude desta faixa é máxima (diferença entre LII e LSI).
Esta amplitude será reduzida se o teor de oxigénio for reduzido, até ser anulado com um novo valor de oxigénio. Este valor é definido pela concentração de oxigénio abaixo da qual, independentemente do teor do produto, em contacto com uma fonte de energia, a sua inflamação será impossível. Este novo valor é designado por CLO (Concentração Limite de Oxigénio) ou MOC (Maximum Oxygen Content).

Exemplo de processo de inertização em cubas de armazenamento ou aplicações com atmosferas inflamáveis.

Os riscos de explosão exigem que sejam seguidos procedimentos específicos de implementação quando está presente uma atmosfera potencialmente inflamável.

O comissionamento
Antes do seu comissionamento, as cubas de armazenamento ou instalações estão geralmente ao ar. Portanto, é necessário, antes de qualquer trabalho de comissionamento de produtos inflamáveis, acondicionar o equipamento sob gás inerte para expelir ou diluir o ar presente para atingir um teor-alvo de oxigénio.
Este conteúdo será geralmente a CLO dividida por 2. No nosso exemplo do etileno, a CLO é de 10%, pelo que o teor-alvo de oxigénio é de 5%.

Manutenção em funcionamento
Durante as fases de produção ou armazenamento, é necessário manter e controlar o teor de oxigénio.
Para este efeito, será implementada uma instalação de controlo de inertização. Garantirá que a atmosfera a ser protegida permanecerá abaixo ou igual ao teor-alvo definido para cada instalação de acordo com os parâmetros dos produtos, pressão, temperatura, etc.
Isto aplica-se a todas as fases do processo, como enchimento ou trasfega de produto, adição de material, amostragens, misturas, etc.
Os parâmetros de controlo mais frequentemente monitorizados são a pressão na instalação e o teor de oxigénio.

A purga de interrupção do comissionamento
Para paragens de produção com trabalhos de manutenção, todos os equipamentos afetados pela inertização deverão ser purgados de quaisquer produtos inflamáveis e da atmosfera oxigenada gerada pela inertização. Portanto, é obrigatório proceder à renovação da atmosfera com ar saudável e respirável.
O acesso a estas áreas de trabalho apenas será permitido depois de ter sido medido um teor de oxigénio superior a 19%.
Cada interveniente deverá estar equipado com um detetor portátil de O2 e um explosímetro.
As medidas de proteção dos operadores devem ser definidas no estudo de riscos e apontadas nas páginas do plano de prevenção.

Exemplo de caso de estação de depuração

Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em várias indústrias, frequentemente insuspeitáveis. Por exemplo, nas estações de depuração de água potável ou águas industriais, é importante prevenir os riscos de explosão no armazenamento de lamas secas ou carvão ativado em pó.

O método de proteção destes armazenamentos é curativo: a injeção de azoto ou dióxido de carbono (CO₂) é efetuada na deteção do aumento de temperatura ou da libertação de monóxido de carbono (CO) do produto.

Uma fonte de gás de inertização operacional está, portanto, permanentemente instalada nas instalações do cliente. O volume total de gás disponível será calculado de acordo com o volume a ser inertizado e um volume adicional de reserva para poder realizar várias operações sucessivas de inertização.

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Descubra as nossas soluções

A Air Liquide dispõe de um conjunto de equipamentos e serviços para:
Adaptar a instalação associada aos gases farmacêuticos às restrições do local em conformidade com as normas regulamentares e referenciais locais.
Qualificar e monitorizar instalações e equipamentos.
Garantir a manutenção instalações e equipamentos.
Poupar tempo no fornecimento e na qualificação de gases farmacêuticos aquando da sua receção e rastreabilidade.