a) Explosividade do pó:

A explosividade do pó existe se, após a ignição de uma mistura de ar e pó através de uma fonte de ignição disponível, existe a propagação de chama em combinação com um aumento de pressão. Tais reações são muito mais rápidas que o fogo. Esta regra é válida não somente para pós orgânicos como também para pós metálicos.

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As combustões são reações de oxidação entre uma substância chamada "Combustível" e o oxigênio do ar que é o "Comburente". De acordo com a teoria térmica, a conseqüência destas reações é a decomposição do corpo (que pode estar em estado gasoso, líquido ou sólido) em átomos livres que se recompõem com o oxigênio para formar moléculas gasosas. As reações de oxidações são exotérmicas, portanto liberam energia. Esta energia serve para aquecer as camadas próximas (que envolvem) da mistura/comburente, permitindo assim a reação. Para que se possa ter a reação é necessário que se tenha uma mistura íntima entre os dois componentes e as qualidades presentes estejam em equilíbrio.

Existe, uma concentração mínima de combustível no comburente, abaixo da qual a reação de oxidação não poderá desenvolver-se e uma concentração máxima acima do qual haverá um excesso de combustível.

Esta rápida análise dos fenômenos de combustão nos permite colocar em evidência os parâmetros que influenciam o seu desenvolvimento:

1. Temperatura mínima de inflamabilidade; 2. Energia mínima de inflamabilidade; 3. Teor mínimo de oxigênio; 4. Concentrações mínimas e máxima, Combustível Comburente

 

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Estes quatro pontos nos permitem avaliar os riscos de inflamabilidade para depois definir as regras de segurança e eliminar as causas do risco. Vamos supor que se obtenha a inflamabilidade, esta se alastrará no espaço onde as condições precedentes tenham sido realizadas e, de acordo com as condições a velocidade de reação será mais ou menos alta podendo atingir a explosão.

b) Limites de explosão:

Os limites de explosão (também o limite de inflamabilidade) dão a faixa de concentração de pó no ar o qual permite uma reação explosiva. Normalmente o limite inferior de explosão é determinado e, para um grande número de pós industriais situa-se entre 15 a 60 g/m. Não é influenciado pela razão de oxigênio/nitrogênio da composição do ar. O limite explosão para muitos tipos de pó, também não é influenciado pela energia de ignição.

Um aumento da temperatura reduzirá o valor do limite inferior de explosão. Esta influência é mais pronunciada, quanto mais alta for a temperatura ambiente. Os limites de explosão de pós combustíveis serão de forma geral, determinados experimentalmente, através de ensaios de explosão.

 

 

 

 

 

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c) Pressão máxima de explosão – Razão máxima de acréscimo de pressão – Valor Kst (Kmax)

A pressão de explosão Pex e a razão de acréscimo de pressão dp/dt são indicativos da violência da explosão de uma mistura de ar/pó com qualquer nível de concentração.

Quanto mais finos os pós, mais prolongada será a permanência da mistura ar/pó como uma nuvem e, de maiores proporções serão as características da explosão. Pós com tamanho de partícula maiores que 500 m podem, geralmente, não explodir. Portanto para se obter valores ótimos é necessário que as amostras tenham um valor médio de tamanho de partícula M menor que 63 m. Porém, deve-se ter em mente que a adição de teores entre 5 e 10 % de pó fino ao produto base será suficiente para fazer com que a mistura se torne explosiva. Assim, se a pressão máxima de um componente explosivo for quase atingida, a violência da explosão será influenciada pela mistura do meio. Desta maneira, sempre que em um pó grosso não explosivo, o conteúdo do pó fino exceder o limite inferior de explosão, o perigo de explosão existirá.

Isso mostra, que a manutenção do tamanho da partícula acima de um determinado limite crítico, não garante a segurança efetiva, e uma pequena

quantidade de material fino – por exemplo, como o pó formado através da abrasão durante o manuseio – pode tornar a mistura explosiva.

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A pressão máxima de explosão Pmax de um pó é independente do volume do recipiente, contanto que o recipiente fechado aproxime-se ao volume de uma esfera (V 20 l) e que a fonte de ignição esteja no centro deste.

A máxima razão de elevação de pressão (dp/dt) máx. entretanto, é dependente do volume.

Com o acréscimo de volume, segue-se a "Lei Cúbica", que é a razão máxima de elevação de pressão em função do volume. Devido a relação entre o volume V e o (dp/dt)max. Os valores da razão máxima de elevação de pressão não são conclusivos sem a confirmação do volume do recipiente de teste.

O valor da pressão máxima de explosão ou razão máxima de acréscimo de pressão [ Valor Kst] ou [Kmax] é uma constante, independente do volume do recipiente, porém dependente do procedimento de teste e do tipo de pó.

Devido à grande diversidade de pós produzidos e manuseados na industria, foi decidido categorizar os valores Kst em classes de explosão. Estas classes são usadas para projetar as medidas construtivas de proteção contra explosão de pós.

 

 

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Correlação entre as classes de explosão dos pós e o valor Kst (Kmax):

  Classe de

explosão do pó

Kst (Kmax)

[m.bar/s]

 

St 1 > 0 - 200

 St 2 201 - 300

 

 St 3 > 300

 

Para a maioria dos pós combustíveis, suas características explosivas são independentes da energia de ignição.

Um acréscimo na pressão inicial (pressão existente no momento inicial da ignição) causa um aumento proporcional na pressão máxima de

explosão e do valor Kst. Reduzindo-se a pressão inicial em uma parte do equipamento causará uma redução violenta da explosão.

A influência da água contida em um produto sobre a violência da explosão é menor do que o previamente suposto. Uma redução significativa

da violência somente é verificada em uma mistura contendo mais que 10 % de água. Seria necessário, no mínimo 50 % de umidade no

produto para prevenir uma explosão.

Com o acréscimo de temperatura à pressão ambiente (normal), haverá uma redução da pressão máxima de explosão, similar ao que ocorre para os gases combustíveis. O valor Kst variará significativamente.

 

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d) Energia Mínima de Ignição

A propriedade "Energia Mínima de Ignição" descreve o comportamento da ignição de uma mistura ar / pó comparada com o intervalo de descarga de um condensador, incluindo a indutância do circuito de descarga. Esta propriedade é a menor quantidade de energia elétrica armazenada em um capacitor que, quando descarregado através de um dispositivo apropriado de descarga (spark gap) não seja suficiente para provocar a ignição da mistura ar / pó de mais fácil ignição à pressão atmosférica, à temperatura ambiente e à turbulência mais baixa possível.

A Energia Mínima de Ignição de pós combustíveis está situada, a temperatura ambiente, acima de 1 mJ. Para muitos pós sua magnitude é maior que 10 mJ. Alguns tipos de pó tem a mesma capacidade de ignição de gases inflamáveis, como por exemplo, Metano, Butano, Propileno e Propano.

A Energia Mínima de Ignição aumenta com o aumento do tamanho médio da partícula e diminui com o aumento da temperatura.

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e) Limite de Concentração de Oxigênio

Para se inertizar um equipamento é necessário conhecer o "Limite de Concentração de Oxigênio" para o produto que ele vai conter. Este valor é experimentalmente determinado em uma mistura pó / ar / gás inerte variando-se a concentração do pó. O valor crítico é a concentração que não permite a explosão do pó. Para cada tipo de gás inerte (normalmente usa-se Nitrogênio) e para cada tipo de pó corresponde um valor de Limite de Concentração de Oxigênio

Com o aumento da temperatura, o Limite de Concentração de Oxigênio, em Nitrogênio, decrescerá para 1,4 vol. % para cada 100 C. Esta redução independe do tipo de pó.

f) Dados Técnicos de Segurança

Os dados técnicos de segurança (Valor médio da partícula, LIE, Pmax, dp/dt, Kst, St, etc) não são constantes físicas, mas sim valores experimentais. Estas características devem estar relacionadas à prática, ou seja, os resultados devem ser aplicáveis aos casos práticos.