Fsica 3 Exploses em indstria alimentcia O desafio investigar o que pode ocasionar a exploso de uma fbrica na rea de indstria alimentcia e promover medidas de segurana. Exploses provocadas por descargas eltricas (centelhas) constituem um srio perigo nas industrias com ps muito finos.

Centelhamento de um condutor carregado

Nos condutores no esfricos, uma carga superficial no se distribui uniformemente na superfcie do condutor. Em vrtices e arestas, a densidade de cargas superficiais (e, portanto, o campo eltrico externo, que proporcional densidade de cargas superficiais) pode atingir valores muitos elevados. Nas vizinhanas desses vrtices e arestas, o ar pode se ionizar, produzindo as centelhas que golfistas e montanhistas observam na ponta de arbustos, tacos de golfe e martelos de alpinismo quando o cu est carregado. As centelhas, como o cabelo em p, podem ser um sinal de que um relmpago est para acontecer. Nessas circunstancias, mais prudente abrigar-se no interior de uma casca condutora, local onde o campo eltrico com certeza zero.

Exploses de nuvens de pComo sabemos, quando uma pessoa entra em contato com certos objetos, como um suter de l, um tapete ou mesmo um escorrega de plstico, pode adquirir uma carga eltrica considervel. Essa carga pode ser suficiente para produzir uma centelha quando a pessoa aproxima a mo de um corpo aterrado, como uma torneira, por exemplo. Em muitas industrias que trabalham com ps, como as de alimentos e de cosmticos, centelhas desse tipo podem ser muito perigosas. Mesmo que a substancia de que feito o p no seja inflamvel, quando pequenos gros esto em suspenso no ar e, portanto, cercados de oxignio, podem queimar to depressa que a nuvem de p explode. Os engenheiros de segurana podem eliminar todas as causas possveis de centelhas nas indstrias que lidam com ps, mas procuram manter a quantidade de energia disponvel nas centelhas bem abaixo do valor limite U = ( 150mJ) acima do qual os gros de p se incendeiam.

Suponha que uma pessoa adquira uma carga eltrica ao entrar em contato com vrias superfcies ao caminhar no interior de um deposito. Podemos modelar a pessoa como um capacitor esfrico de raio R = 1,8m. De acordo com a eq. (C=40) e a eq. (U = CV), a energia do capacitor :U= (40)V

Neste caso, o valor limite da energia corresponde a um potencial

Os engenheiros de segurana procuram manter o potencial dos operrios abaixo desse valor drenando as cargas por meio, por exemplo, de um piso condutor.P tambm causa exploso: Acar, chocolate, gesso, poeira podem causar risco de exploso em sua empresa.

Formao de atmosfera explosiva por ps combustveis

A ocorrncia de atmosferas explosivas mais facilmente compreendida quando citamos exemplos de instalaes da indstria qumica e petroqumica, onde os produtos so inflamveis e permitem rpida associao com eventos de incndios e exploses. Uma dificuldade maior encontrada quando se tenta explicar para um leigo que, por exemplo, um punhado de leite em p pode formar uma atmosfera explosiva, e que sob determinadas condies, pode resultar numa exploso.

Para que acontea uma exploso com p, necessria a presena simultnea de uma fonte de ignio e uma atmosfera explosiva. Podemos resumidamente dizer que uma atmosfera explosiva de p formada por uma determinada concentrao de partculas em suspenso.

A maioria dos gros suscetvel de desenvolver um processo rpido de combusto quando o tamanho das partculas for suficientemente pequeno e houver uma fonte de ignio presente.

Sob confinamento, tal combusto adquirir condies para originar uma exploso, produzindo gases quentes que, por sua vez, geram um rpido aumento de presso no recinto.

O processo de formao de atmosfera explosiva por ps combustveis completamente diferente em relao ao dos gases inflamveis. Enquanto os gases inflamveis, ao serem liberados para a atmosfera, difundem-se facilmente, buscando formar uma mistura homognea, as partculas de ps tendem a se assentar, resultando em acumulaes na forma de montes ou camadas.

Incndios e exploses As partculas de p, em contato com fontes de ignio, podem apresentar condies tanto para iniciar incndios (quando acumuladas em camadas) quanto para iniciar exploses (quando postas em suspenso, acidentalmente, ou mesmo por meio de uma operao normal, como a limpeza por varrio).

Se uma nuvem de poeira potencialmente explosiva entrar em contato com uma fonte de ignio suficientemente poderosa (alguns milijoules so suficientes), uma ignio inicial ser produzida. Esta chamada de exploso primria, que geralmente se desenvolve com velocidade subsnica (deflagrao), gerando um considervel volume de gases quentes que desenvolvero uma onda de presso. Com isso, a poeira depositada nas proximidades entra tambm em suspenso, dando origem a uma nova nuvem de poeira frente da chama, que agora passa a ser a fonte de ignio dessa nova nuvem (mistura inflamvel). O processo se repete, produzindo uma sequncia de vrias exploses secundrias, liberando energia de forma crescente, que podero ter como consequncia a devastao da planta inteira.

Fatores que influenciam o processo Para que se produza uma exploso de p, devem concorrer simultaneamente as seguintes condies:

P combustvel em suspenso, com baixo teor de umidade

Concentrao da nuvem acima do limite inferior de explosividade (LIE)

Partculas de tamanho conveniente

Ar (oxignio) presente

Fonte de ignio com energia suficiente

Com relao fonte de ignio, pode-se afirmar que mais difcil se iniciar uma exploso de p que uma inflamao de gases ou lquidos inflamveis, porque a energia necessria para ignio dos ps mil vezes superior (da ordem de mJ) dos gases inflamveis (da ordem de mJ).

As operaes desenvolvidas nas indstrias que processam ps, por exemplo, os ramos de processos, armazenamento de gros, alimentcia, farmacutica, siderurgia, entre outras, merecem ateno especial, pois, embora aparentemente inofensivos, sob determinadas condies, os ps podem gerar exploses de considervel magnitude, atingindo comunidades vizinhas.

MEDIDAS PREVENTIVAS

O Ministrio do Trabalho e Emprego sancionou em 2001 a Portaria que estabelece

indicaes bsicas para se evitar acidentes tambm provenientes da exploso por p de

produtos agrcolas.

[...] 1.15 Silos e Armazns

1.15.1 Os silos devem ser adequadamente dimensionados e construdos em solo com

resistncia compatvel s cargas de trabalho. [...]

1.15.4 obrigatria a preveno dos riscos de exploses, incndios, acidentes

mecnicos, asfixia e dos decorrentes da exposio a agentes qumicos, fsicos e

biolgicos em todas as fases da operao do silo.

1.15.5 A escolha do modo de operao dos silos deve levar em considerao os

riscos sade e segurana dos trabalhadores e ao meio ambiente.

1.15.6 obrigatria a utilizao segura de todas as mquinas e equipamentos

envolvidos no processo de operao dos silos. [...]

1.15.10 Antes da entrada de trabalhadores na fase de abertura dos silos deve ser

medida a concentrao de oxignio e o limite de explosividade relacionado ao tipo de

material estocado. [...]

1.15.12 Devem ser avaliados permanentemente os riscos de combusto espontnea e

exploso atravs do controle dos seguintes parmetros:

a) quantidade e tipo do p em suspenso;

b) tamanho das partculas;

c) umidade e temperatura ambientes;

d) grau de umidade do produto armazenado;

e) concentrao de oxignio;

f) variao da temperatura em funo da fermentao do material ensilado;

g) formao de gases e vapores inflamveis [...]

1.15.13 Devem ser adotadas medidas para preveno de exploses derivadas da

combusto acelerada de poeiras decorrentes da movimentao de gros. [...]

1.15.15 Os elevadores e sistemas de alimentao dos silos devem ser projetados e

operados de forma a evitar o acmulo de poeiras, em especial nos pontos onde seja

possvel a gerao de centelhas por eletricidade esttica.

1.15.16 Todas as instalaes eltricas e de iluminao no interior dos silos devem

ser anti de flagrantes.

1.15.17 Servios de manuteno por processos de soldagem, operaes de corte ou

que gerem eletricidade esttica devem ser realizados exclusivamente nos perodos em

que os silos estejam vazios e livres de poeiras e contaminantes.

1.15.18 Nos intervalos de operao dos silos o empregador rural ou assemelhado

deve providenciar adequada limpeza dos silos para remoo de poeiras.

1.15.19 Os silos devem possuir sistema de ventilao capaz de evitar acmulo de

Gases e poeiras. (BRASIL, Ministrio do Trabalho e Emprego, 2001).

Referncias BibliogrficasHALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fsica III. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC Fundamentos de fsica. FRATEX. Tem poeira? Pode explodir. Disponvel em: < http://www.fratex.com.br/tem-poeira-pode-explodir/>. Acesso em: 27 set. 2015.