Laboratório do IPT realiza ensaios para garantir segurança contra as explosões em processos industriais, armazenamento e transporte
Açúcar pode explodir? Sim. Leite em pó? Também…e a lista é infinita: carvão, amido de milho, pó de madeira, celulose, serragem e poeiras metálicas são exemplos de materiais, misturas e produtos que são submetidos a ensaios para avaliar o potencial de explosividade no Laboratório de Segurança ao Fogo e a Explosões do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).
Poeiras explosivas representam um perigo oculto e subestimado em diversos ambientes industriais e agrícolas: elas são compostas por partículas finas dispersas no ar, provenientes de materiais sólidos como grãos, metais, plásticos, alimentos e produtos químicos, entre outros. O perigo surge quando as poeiras entram em contato com uma fonte de ignição como faíscas elétricas, chamas abertas ou calor excessivo.
A combinação de partículas finas, que possuem grande área superficial, e a capacidade de se misturar facilmente com o ar podem criar condições ideais para uma explosão. Uma vez que a poeira forma uma nuvem combustível, uma fonte de ignição pode desencadear uma reação em cadeia, resultando em uma explosão secundária e liberação de calor e de pressão, além de chamas; quanto maior a pressão liberada, mais extenso será o dano gerado pela explosão e maiores os riscos para a segurança dos trabalhadores e a integridade das instalações.
O conhecimento do comportamento de produtos que são classificados como perigosos (a exemplo dos sólidos pulverizados, gases e vapores inflamáveis) permite determinar e avaliar as suas propriedades em cada etapa do ciclo de vida, por meio de procedimentos laboratoriais – em outras palavras, não é possível prevenir riscos de explosões dos materiais sem conhecer seus dados característicos e quais condições devem ser evitadas para que a explosão ocorra.
“Este conhecimento é usado para dimensionar os dispositivos de proteção de equipamentos e instalações, conhecer a magnitude das consequências de incidentes para fundamentar análises quantitativas de riscos e definir com precisão os investimentos necessários à prevenção de perdas e à proteção dos ativos”, explica José Ricardo Calça, pesquisador do laboratório do IPT. “Quando se instala uma porta de alívio em um equipamento, por exemplo, ela deverá abrir e dar vazão à pressão formada caso ocorra uma explosão, mantendo a integridade do equipamento. Para dimensionar essa porta, são fundamentais os dados determinados nos ensaios do laboratório”.
Além disso, os dados obtidos por meio da execução de ensaios auxiliam a evitar o superdimensionamento dos investimentos e gastos com meios de proteção, o que pode acontecer pelo desconhecimento da magnitude das consequências das explosões nas propriedades e nas imediações, e minimizam os prêmios de seguros, por meio da adoção de medidas de prevenção e proteção adequadas e fundamentadas pelos testes.
DIFERENTES PRODUTOS, DIVERSOS RISCOS – O tipo de poeira manipulada em um processo não define por si só o quão explosiva ela é de fato, mas somente indica que é potencialmente explosiva. Os dados relativos à explosividade obtidos após a execução dos ensaios permitem conhecer as condições nas quais o produto ou mistura torna-se instável e suas características perigosas, subsidiando a análise de riscos e a definição de medidas preventivas e protetoras.
“Quanto mais fino o grão de qualquer produto, aumenta o risco de explosão por conta do maior contato com o oxigênio, ou seja, a menor granulometria contribui para o potencial de explosividade: o açúcar de confeiteiro, por exemplo, é um dos produtos com maior risco de explosão entre os vários tipos de açúcar, maior do que o açúcar cristal”, explica o pesquisador.
Dois dos principais indicadores levantados nos ensaios feitos no laboratório do IPT para saber o potencial de explosividade das poeiras são os valores Kst e Pmax. Enquanto o índice Pmax indica a pressão máxima gerada quando a poeira explode, o Kst é o parâmetro de deflagração que mede a explosibilidade de uma nuvem de poeira específica, ou seja, a velocidade de propagação da onda de explosão caso a poeira entre em combustão. Alguns dos fatores que determinam o valor Kst são a forma, o tamanho e o nível de umidade das partículas.
CLIENTES PARA OS ENSAIOS – Segundo o pesquisador do IPT, os clientes que solicitam ensaios ao laboratório são dos mais variados segmentos, indo desde atividades do agronegócio, laboratórios farmacêuticos até indústrias alimentícias.
“Em qualquer fábrica, armazém, depósito ou instalação em que haja a presença de pó em suspensão, existe o risco de explosão”, afirma ele. “Quando o pó está depositado em camadas, existe o risco de ignição – é possível então que ocorra um incêndio, com possiblidade de propagação ou não; quando o pó fica em suspensão, como ocorre durante a transferência de produtos agrícolas feita por meio de esteiras no descarregamento de caminhões para o transporte em trens ou navios, por exemplo, é possível a formação de nuvens de pós no ambiente; no caso da presença de uma fonte de ignição, de faíscas ou de um ponto quente, como o escapamento de um caminhão, esta nuvem pode explodir”.
É bastante comum se pensar em um produto da indústria alimentícia, exemplifica Calça, na sua forma final, ou seja, como ele é conhecido, e se esquece que o mesmo passou por diversas etapas de processamento: no caso do amido de milho, a cadeia total inclui desde a colheita, transporte, retirada da palha, debulhamento, processamento dos grãos e dos sabugos, novamente transporte, armazenamento a granel e, finalmente, a embalagem com o produto final. Em todas as etapas, ocorre a geração de pós em suspensão em maior ou menor grau; por isto, existe o risco de ocorrer explosão dos finos em suspensão a qualquer momento.
Seguradoras também podem solicitar a realização de ensaios – afinal, é necessário saber as características dos diversos produtos a serem transportados. Por conta disso, os produtos perigosos são categorizados pela Organização das Nações Unidas (ONU) em nove classes de riscos e respectivas subclasses: a classe 1 engloba os chamados produtos explosivos, com as indicações para o transporte servindo como guia desde materiais extremamente insensíveis, sem risco de explosão, até substâncias e artigos com risco de explosão em massa.
ÍNDICE DE ENSAIOS – Para caracterizar a inflamabilidade e a explosividade do produto, existem cerca de dez ensaios oferecidos pelo laboratório do IPT, os quais são padronizados mundialmente e seguem normas internacionais: por exemplo, existem produtos que têm a capacidade de acumular carga estática e ela pode ser justamente a fonte de ignição.
“A movimentação do produto pode fazer com que ele acumule cargas de eletricidade estática, ou seja, ‘se carregue’, podendo gerar uma faísca ao descarregar a carga elétrica acumulada. Isso pode causar uma explosão”, explica Calça. “Fazemos a avaliação da resistividade elétrica do produto, para verificar se o mesmo tem um comportamento condutor, semicondutor ou isolante – neste último caso, ele irá acumular carga estática e uma explosão é possível”.
Para avaliar se uma poeira pode explodir ou não, outro dos ensaios feitos é o de prospecção denominado ‘sensibilidade à explosão’, no qual se avalia a classe de explosividade no Tubo de Hartmann. O equipamento permite conhecer o comportamento qualitativo, a sensibilidade e a menor concentração de uma mistura de pó no ar (g/m3 de ar) que explodirá ao entrar em contato com uma fonte de ignição. Este é um ensaio qualitativo preliminar: caso o resultado seja positivo, deve-se realizar testes complementares para a determinação da severidade da explosão na esfera de 20 litros do laboratório, que é a única na América Latina.
Os ensaios realizados nesta esfera permitem determinar a pressão máxima gerada na explosão de substâncias e misturas e, simultaneamente, a velocidade do aumento da pressão formada. Esses dados são fundamentais para a determinação das consequências provocadas no evento e também para definir a inertização requerida, a fim de prevenir inflamações e explosões.
A equipe do laboratório do IPT realiza também ensaios para dar suporte na classificação de uma área de produção ou de armazenagem com tipo de proteção ‘EX’ (que requer a instalação, no espaço, de equipamentos elétricos à prova de explosão): para o caso de estocagem ou processamento de produtos com características explosivas, a área precisa contar com luminárias específicas (blindadas) e toda a parte elétrica deve obedecer à normatização da International Electrotechnical Commission (IEC).
“As poeiras explosivas são uma ameaça séria em diversos setores. O conhecimento das características de explosividade, a compreensão dos riscos envolvidos e a implantação de práticas de segurança adequadas são fundamentais para evitar tragédias e proteger vidas e propriedades”, completa Calça.
