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Risco de explosão

Produtos em forma de pó representam perigo nas atividades industriais

Ary de Sá*

Materiais pulverulentos (reduzidos a pó) que se apresentam nas mais diversas atividades industriais, em função de suas características físico químicas podem apresentar alguns problemas de ordem legal e ocupacional Sob o ponto de vista da Saúde Ocupacional o pó em suspensão, interagindo com os operários envolvidos, pode afetá-los das seguintes formas:

. Absorção - o poluente ocupacional, ao entrar em contato com a pele, órgão de maior superfície do corpo humano, pode ser absorvido causando diversas formas de alergias, ulcerações, dermatoses e outras doenças ocupacionais que atingem este tecido.

. Inalação - ao penetrar no organismo pelos pulmões, o material se deposita neles, podendo ser ou não metabolizado, e dependendo de suas características, constituição e procedência pode levar a doenças profissionais como: siliciose, asbestose, infecções por agentes biológicos etc.

. Ingestão - após a jornada de trabalho, durante as refeições, se a higiene não foi bem feita, traços do produto poderão ser ingeridos e, dependendo de suas características de origem, poderá haver comprometimentos diversos, de complicações digestivas a outras doenças de caráter irreversível.

As indústrias que processam produtos que em alguma de suas fases se apresentem na forma de pó, são indústrias de alto potencial de risco quanto a incêndios e explosões, e devem, antes de sua implantação, efetuar uma análise acurada dos mesmos e tomar as precauções cabíveis, pois na fase de projeto as soluções são mais simples e econômicas, porém as indústrias já implantadas, com o auxílio de um profissional competente, poderão equacionar razoavelmente bem os problemas, minorando os riscos inerentes. Abaixo, citamos algumas atividades industriais reconhecidamente perigosas quanto aos riscos de incêndios e explosões.

-    Indústrias de beneficiamento de produtos agrícolas;

-    Indústrias fabricantes de rações animais;

-    Indústrias alimentícias;

-    Indústrias metalúrgicas;

-    Indústrias farmacêuticas;

-    Indústrias plásticas;

-    Indústrias de beneficiamento de madeira;

-    Indústrias do carvão;

Incêndios - Os incêndios ocorrem com todas as poeiras combustíveis, porém, para que tal aconteça é necessário que a quantidade de material combustível seja muito grande, e as partículas tenham pouco espaço entre si, impedindo um contato direto e abundante com o oxigênio do ar. As partículas devem, porém, estar afastadas entre si, de maneira que, apesar da existência da fonte de ignição e da conseqüente combustão local, não seja permitida a propagação instantânea do calor de combustão às partículas localizadas nas camadas mais internas, devido à insuficiência de ar.

Desta forma, a queima se dá por camadas, em locais onde poeiras estejam depositadas ao longo das jornadas de trabalho, ou numa das seguintes formas: empilhados, em camadas, armazenados em tulhas, depósitos, outros. A ignição que ocorre em camadas deve ser controlada com cuidado para evitar que o material depositado em estruturas, tubulações e locais de difícil visualização e limpeza, sejam colocados em suspensão, formando a nuvem de poeira, que evoluirá para explosão, pois há no ambiente os fatores de deflagração da mesma, isto é, fogo e energia. O incêndio por camadas, outrossim, é de difícil extinção, podendo prolongar-se por várias horas após seu controle.

TABELA 1

Fonte: Fire Protection Handbook

Si - sensibilidade de ignição

Ge - Gravidade de explosão

Ie - Índice de explosividade

Explosões

- Ocorrem freqüentemente em unidades processadoras em referência, onde as poeiras tenham propriedades combustíveis. E necessário, porém, que as mesmas estejam dispersas no ar e em concentrações adequadas. Isto ocorre em pontos das instalações onde haja moagem, descarga, movimentação, transporte etc., desde que sem controle de exaustão e desde que, obviamente, existam os fatores desencadeantes.

Ocorrem freqüentemente em instalações onde são processadas: farinhas de trigo, milho, soja, cereais, etc; particulados: açúcar, arroz chá, cacau, couro, carvão, madeira, enxofre, magnésio, eletrometal (ligas). A poeira depositada ao longo do tempo nos mais diversos locais da planta industrial, quando agitada ou colocada em suspensão e na presença de uma fonte de ignição com energia suficiente para a primeira deflagração, poderá explodir, causando vibrações subsequentes pela onda de choque. Isto fará com que mais pó depositado entre em suspensão e mais explosões aconteçam, cada qual mais devastadora que a anterior, causando prejuízos irreversíveis ao patrimônio, paradas no processo produtivo e o pior, vidas são ceifadas ou ficam alijadas de sua capacidade laborativa com as consequências por todos conhecidas (incapacidades totais e permanentes).

A mudança de incêndio para explosão, pode ocorrer facilmente, desde que poeiras depositadas nas cercanias do fogo sejam agitadas, entrem em suspensão, ganhem concentração mínima, e como o local já está com os ingredientes necessários, o próximo passo é o desencadeamento das subsequentes explosões. Ao contrário, se as poeiras em suspensão causarem uma explosão, as partículas de poeira que estão queimando saem da suspensão e espalham o fogo. Nestes termos, os danos podem ser consideravelmente maiores.Para que ocorra uma explosão com poeira é necessário que estejam presentes alguns fatores, tais como:

. Mistura de Pó e Ar Sob Forma de Nuvem - caracterizado por quantidade de material em suspensão dentro da faixa de explosividade, suas características e condições ambientais.

. Fonte de Energia de Ativação - qualquer elemento do sistema que possa causar uma centelha que se situe dentro dos padrões de inflamabilidade e energia de ativação, ou ainda de cargas eletrostáticas inerentes do processo de produção ou de elementos do transporte pneumáticos, como motores e faiscamentos por atrito entre partes metálicas, rotor e carcaça do ventilador.

. Presença de Oxigênio - em concentração mínima para a combustão total da massa de pó.

. Grau de Concentração - é a quantidade de material em suspensão em gr/m3, dentro de uma faixa passível de explodir. Definida como Limites de Explosividade superior e inferior abaixo ou acima do qual não ocorre explosão.

. Umidade - quanto maior a umidade do material bem como a do ar mais difícil se torna a deflagração do mesmo, pois a água residual ao evaporar, empobrece o ambiente, deslocando o oxigênio existente. Quanto mais seco, porém, mais suscetível fica.

. Granulometria - quanto mais fina, maior o poder de deflagração do pó e maior a velocidade da mesma. Materiais compactos, de grande massa e de pouca superfície específica não são passíveis de explosão, mas sim de incêndio, podendo queimar por diversas horas, e de difícil extinção.

. Deflagração e detonação - Deflagração é o fenômeno de explosão que ocorre com velocidade de chama de um a 100 m/s e é o que acontece com maior freqüência nas indústrias. Detonação é o fenômeno de explosão em que a velocidade da chama é igual ou superior à velocidade do som, chegando aos 1000 m/s. No caso da explosão em cadeia a deflagração inicial evolui para detonação nas fases posteriores. A velocidade da chama não é constante e depende de fatores como: composição química do pó e do oxidante, calor de combustão, umidade e granulometria. Além disso, a velocidade dependerá da turbulência do gás na qual a poeira está dispersada, porque o aumento da turbulência conduz ao aumento da velocidade da chama.

Temperaturas - A temperatura mínima de ignição é a temperatura mínima em que pode ocorrer a combustão da poeira, que não poderá ser alcançada em situações normais. É um limitador para as temperaturas do processo. A segunda utilidade é o comparativo entre as diversas poeiras, uma temperatura de 250º C é segura como limite comum a todos materiais em forma de pó.Quando ocorre uma explosão em uma indústria, os fatores desencadeantes são: calor, luz, gases, pressão máxima de explosão e velocidade máxima de aumento da pressão, e estes valores podem atingir cifras de grande valor para os quais os efeitos são devastadores. Se isto ocorrer em um ambiente confinado, estas pressões, buscando equilíbrio natural, provocam o aparecimento de forças descomunais nos obstáculos que existem para serem vencidos até chegar ao ambiente externo. Prédios inteiros poderão ser destruídos em poucos segundos. Quando estruturas são projetadas para compensar em parte esses esforços, os telhados são destruídos, pois são ponto principal das fugas de pressão, bem como outros obstáculos quando no caminho do sinistro.

Gases tóxicos

As chamas e os efeitos do aumento de pressão numa explosão não são os únicos problemas a enfrentar. Na atmosfera do evento ocorre uma deficiência de oxigênio e a formação de gases tóxicos em virtude da combustão, particularmente o CO. A concentração de gases pode ser suficientemente alta durante alguns momentos, e assim causar inconsciência, ainda que momentânea, à pessoas presentes, e assim conduzir à morte. Industrialmente, precauções devem ser tomadas na presença de fontes de ignição. Em alguns casos, as mesmas estão presentes por fazerem parte do processo, como é o caso dos secadores de cereal que usam o fogo direto na secagem e a proteção não poderá ser obtida após o início de uma explosão ou incêndio.

Portanto, conclui-se que não pode ser feita uma generalização de métodos de proteção em relação ao risco de explosão, porque a mesma dependerá das propriedades da poeira, tipo de projeto, planta industrial, equipamentos existentes, risco de instalações vizinhas, e valor do equipamento em risco. Por estes motivos, os métodos são agrupados em seis categorias, mas os mesmos não são todos alternativos. Alguns se usados em comum podem conferir mais segurança.

Deve ser dada atenção à eliminação completa das poeiras dos edifícios que compõem a planta industrial, pois as explosões secundárias nos prédios vizinhos são potencialmente mais destruidoras. A acumulação de poeira pode ser prevenida combinando-se um bom projeto de limpeza. Quando há formação de depósitos de poeira, a limpeza deve ser feita tanto mais cedo quanto possível. Quando pós se acumulam, com exceção das unidades previstas para o seu armazenamento, tais como silos, os depósitos de pó devem ser removidos regularmente. Esta exigência se aplica também para unidades de despoeiramento como: filtros, ciclones, precipitadores, câmaras inerciais, etc, que não devem reter poeiras quando desligados.

Superdimensionamento - Face ao alto custo inicial e às periódicas manutenções exigidas por um superdimensionamento estrutural e dos equipamentos, esse método somente é recomendável em situações onde outros métodos alternativos não são interessantes pela localização particular de certas unidades.

Uma explosão de pó pode gerar pressões na ordem de até 7 kg/cm2 em recintos fechados como em linhas de transporte pneumático, Redlers, silos, roscas transportadoras etc. Portanto, para evitar danos maiores, estes elementos devem prover válvulas de alívio, contra aumento de pressões. Um recinto fabril raramente resistiria a tal pressão - as máximas são de 0,2 kg/cm2. Portanto, devem ter: telhados, aberturas, portas e outros itens de resistência inferior às da construção, sob pena de haver perdas totais em tais eventos.

As explosões de poeiras podem ser prevenidas com o emprego de gases ou poeiras inertes, os quais reduzem a concentração de oxigênio no interior do prédio, de maneira que não haja propagação de chama através da nuvem de pó. Algumas vantagens deste processo: a explosão pode ser evitada; a atmosfera inerte pode ser empregada para controle e extinção de incêndios que podem se desenvolver na poeira; pode ser usado onde o método de ventilação é ineficiente. Algumas desvantagens: rígido controle para a manutenção da composição do gás e dos sensores e custo mais elevado do que para implantação do sistema de ventilação local exaustora.

Supressão automática - O mecanismo de dispersão do agente supressor deve funcionar a alta velocidade, para chegar em milésimo de segundos ao recinto. A atuação do equipamento deve ser inicializada pelo próprio sensor, para evitar defasamento. O agente supressor deve ser disperso em forma de neblina ou pó muito fino, com grande rapidez, aproveitando a própria força da explosão inicial.

Dois tipos são conhecidos:

Frágeis - São constituídos por depósitos de fina parede no qual se introduz uma carga explosiva, que é detonada pelo sensor. Como o recipiente não é pressurizado, é a carga explosiva que rompe as paredes e expande a carga supressora.

Pressurizados - Extintores de grande velocidade de descarga contém agente supressor sob pressão de Nitrogênio. A abertura é por carga explosiva, é mais lento que o frágil, porém adequado para pressões médias ou lentas.

Agente supressor - O agente supressor deve apresentar as seguintes características: líquido compatível como processo de combustão, pós específicos ou agentes halogenados. Esta substância deverá estar dentro de um recipiente selado colocado na parte superior do pavilhão e deve descarregar rapidamente seu conteúdo através de detonador acionado eletricamente em presença de fogo.

Fatores intervenientes - Inertização do combustível, resfriamento, abafamento e inibição da combustão.

Ventilação - As medidas de ventilação local exaustora nos processos de geração de pó, além de usar menores vazões, evitam que o pó se disperse no ambiente, formando depósitos indesejáveis sobre estruturas, tubulações e muitos outros locais de difícil acesso, porém com enorme potencial de incêndio e explosões. Dessa forma, medidas devem ser observadas no sentido de se adequar um eficiente sistema exaustor para os locais onde haja formação de pó.Estas medidas quando tomadas na fase do projeto são as que melhor satisfazem, além de minimizar o custo de implantação, pois evitam arranjos improvisados e pouco eficientes. Entretanto, em uma planta existente, um bom projetista poderá, com bom senso, conciliar sistemas seguros. O destino dos pós capturados devem ser objeto de estudo entre a empresa e o projetista em função de seu aproveitamento ou descarte. E importante também nesta fase conciliar o problema das emissões, após o tratamento, pois estes, quando não atendam aos padrões legais, poderão ser objeto de demandas judiciais, pela comunidade vizinha às instalações.

Sistemas de ventilação

Um bom sistema de ventilação visa equacionar o problema, sob os aspectos de: segurança contra incêndios e explosões, Higiene Ocupacional, controle de emissões externas, sem descuidar com o custo final do mesmo. Para tal, cuidados devem ser tomados para o equacionamento do problema e a solução correta das medidas saneadoras que abranjam todos os parâmetros.

TABELA 2

Características físico-químicas do produto a exaurir

Propriedades físicas: densidade aparente, granulometria, limites de explosividade g/l, ponto de fulgor em graus celsius, ponto de combustão em graus celsius, umidade, etc.

Propriedades químicas: composição química, peso molecular, limites de tolerância biológica, etc.

Detalhamento físico do local e máquinas envolvidas no processo

Levantamento físico do local da instalação dos equipamentos objeto do sistema exaustor local, catálogo das máquinas envolvidas, local de fixação dos dutos de aspiração, local do equipamento de separação.

Projeto do captor

Um bom captor é aquele que consegue aspirar o máximo de substâncias, com a menor vazão de ar, pois isto implica no tamanho do equipamento, potência absorvida e tamanho dos dutos de transporte, porém é importante que capture o máximo de substâncias indesejáveis. Deve também ser projetado para não prejudicar a operação, manutenção e visibilidade do operador.

Projeto da rede com todos os pontos de aspiração envolvidos

A tubulação condutora do ar dos pontos ao sistema de separação deve ser bem dimensionada, para que não haja depósitos de material ao longo da mesma, nem que haja formação de eletricidade estática. Deve ser provida de janelas de segurança e portas de inspeção. As velocidades de controle devem ser bem definidas para não usar potência em demasia, nem tão baixas que impliquem na ocupação de grandes áreas. Deve ser resistente aos esforços mecânicos das pressões envolvidas, dilatações, aterramento, etc.

Definição do equipamento de separação

Os equipamentos de separação deverão atender às normas de emissões externas, conforme legislação local. Deve ser compatível e seguro quanto ao produto em questão, estar localizado fora do ambiente fabril, ser seguro contra explosões e incêndio.

Destino dos resíduos capturados

Este item é de vital importância e deve ser analisado em cima do risco benefício, pois quando é desejo de ser reaproveitado, implicará em sistemas secos, equipamentos estes mais suscetíveis de riscos de incêndio e explosão.

Equipamento de separação

Caso a opção seja via seca, a separação poderá ser via seca total: filtros de ar com limpeza por ar comprimido, eficiência de separação de até 97% e de trabalho contínuo. Via mista: separa-se entre 80 e 90% em ciclones e o resíduo final por lavagem. Caso a opção seja via úmida, o material será todo lavado, com elevada eficiência de separação, porém, seu aproveitamento é limitado.

Observância das emissões externas conforme legislação, federal, estadual ou municipal e M.T.

A preocupação final é atender aos padrões fixados pelas autoridades competentes, descantando no mínimo o valor teto, evitando-se, deste modo, as demandas judiciais que hoje inundam os tribunais. Estas simplesmente deixarão de existir, porque não haverá fundamento legal para embasar o pedido. Quanto ao ambiente interno onde estão os trabalhadores expostos, devem ser observadas as NRs, especificamente a NR-15, que define os limites máximos a que pode estar exposto o operador, sem o comprometimento de sua saúde.   

* Ary de Sá é engenheiro Mecânico com especialização em Ventilação Industrial, Higiene do Trabalho e Segurança do Trabalho.

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