SEMINÁRIO SOBRE PREVENÇÃO DE EXPLOSÕES

E ÁREAS CLASSIFICADASSANTOS-SP 28/06/2019

Tipos de Explosões, Características e Conseqüências

Fernando V. Sobrinho

CONCEITOSFAIXA DE INFLAMABILIDADE / MISTURA INFLAMÁVEL:Mistura de ar* + vapor ou gás inflamável onde ocorre a

queima / explosão.

0% LIE (mistura inflamável) LSE 100%

mistura pobrefaixa de

inflamabilidade mistura rica

Exemplo: gasolina LIE = 1,4 ; LSE = 7,6

Delimitada pelo limite inferior (LIE) e pelo limite superior de explosividade (LSE).

*ar : ( 21% 02 + 78% N2 + outros )Mistura ideal: vapor inflamável + 02 (estequiométrica)

Reação de combustão: C2H6 + 3,5O2 → 2CO2 + 3H2O + calor

PONTO DE FULGOR: Temperatura do líquido que faz com que ele gere uma

concentração de vapor dentro da faixa de inflamabilidade, capaz de flashear na presença de uma chama aberta.

TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO: Temperatura, do líquido ou externa, suficiente para inflamar

ou explodir o gás ou vapor em mistura adequada com o ar, sem presença de chama.

INFLAMABILIDADE x EXPLOSIVIDADE:

Inflamar (queimar):Vapor acima da superfície do líquido ou gás controlado.

Explodir (detonar/deflagrar):vapores ou gases confinados ou em nuvens.

É a energia mínima necessária para causar ignição de uma mistura explosiva sob condições normais de pressão e

temperatura. (medida em milijoules (mJ)

ENERGIA MÍNIMA DE IGNIÇÃO:

TRIÂNGULO DO FOGO

MISTURA ADEQUADA

CALORENERGIA MINIMA DE IGNIÇÃOTEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO

TRIANGULO DO FOGO EXPANDIDO:

ENERGIA MÍNIMA DE IGNIÇÃO - FONTES:

CHAMA ABERTA SOBRECARGA ELÉTRICA

FAÍSCA DE ELETRICIDADE

ESTÁTICA

CURTO CIRCUITO ESMERIL / LIXADEIRAS

MARTELETE PNEUMÁTICO

ENERGIA MÍNIMA DE IGNIÇÃO x CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS:

CLASSIFICAÇÃO EM GRUPOS DE PERICULOSIDADE: Grupo I: Equipamentos fabricados para operar em minas subterrâneas com metano (grizu) e poeira de carvão. Energia mínima de ignição = 0,52 mJ

Grupo IIA:Acetona, Amônia, Benzeno, Butano, Ciclohexano,Gasolina, Hexano, Propano, Tolueno, Xileno, Gás natural Energia mínima de ignição ≥ 0,20mJ

Grupo IIB:Etanol, Formaldeído, Monóxido de carbono, Gás sulfídrico, Etileno, Ciclopropano. Energia mínima de ignição < 0,20 mJ

Grupo IIC:Hidrogênio, Acetileno, Dissulfeto de carbono Energia mínima de ignição < 0,04 mJ

TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO (TAI) (FONTES):

TUBULAÇÕES

REATORES

EQUIPAMENTOS ELETRICOS

CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS x TAI:

SUPERFÍCIES AQUECIDAS:

MARCAÇÃO DE EQUIPAMENTOS

NBR 60079-0 Marcação de Equipamentos para Atmosferas Explosivas

BR Ex d[ia] IIC T6

Grupo degases

Classe de temperaturaOrigem

Possui algum tipo de proteção

Tipo de proteção

TIPOS DE EXPLOSÕESDEFLAGRAÇÃO / EXPLOSÃO / DETONAÇÃO:

DEFLAGRAÇÃO:Ocorre uma combustão acelerada, com aumento local de

temperatura e pressão.Varia de chama para explosão em pequena escala.

Propagação relativamente lenta a velocidades subsônicas.Não gera explosão súbita nem ondas de choque destruidoras

EXLOSÃO CONFINADA:(VCE - Vapor Cloud Explosion)

EXPLOSÃO / DETONAÇÃO:Reação violenta com um comburente e súbito aumento de volume (expansão) e grande liberação de energia térmica

e/ou mecânica.

Pode ocorrer na forma confinada ou não confinada.

Propagação rápida / extremamente rápida a velocidades supersônicas.

É a explosão de uma mistura inflamável num ambiente fechado, com aumento na temperatura e na pressão interna,

gerando uma expansão súbita.A maior parte da energia manifesta- se na forma de ondas de

choque e um mínimo na forma de energia térmica.

EXLOSÃO CONFINADA:

Onda de choque, sem chama/energia térmica

EXLOSÃO NÃO CONFINADA:(UVCE - Unconfined Vapor Cloud Explosion)

É a explosão de uma nuvem de vapor ou gás inflamável ao ar livre ou área aberta gerada a partir de uma fonte de ignição.

Neste caso, boa parte da energia total irá se desenvolver sobre a forma de ondas de pressão e a maior parte na forma de

radiação térmica.

ANO LOCAL PROD. MORT. FER. CAUSA

1967 Lake Charles Isobutano 7 46 Abertura. De válvula.1968 Pernis Mist. Hidroc. 2 140 Slopover1970 Port Hudson Propano 9 29 Ruptura de linha1974 Flixborough Ciclohexano 28 25 Ruptura de linha

CASOS HISTÓRICOS DE UVCE´s:

As condições propiciam a reação de combustão que gera calor (energia térmica).

EXLOSÃO NÃO CONFINADA:

EFEITOS DE ONDAS DE CHOQUE:

Pressão (bar) Efeito0,07 Derruba uma pessoa0,2 Ainda suportável sem perigo0,3 Provável ruptura do tímpano0,5 Limite do suportável, com proteção

auricular1,0 - 2,0 Lesões nos ouvidos e pulmões

5,0 Limite da sobrevivência

NUMA PESSOA ADULTA

1 bar = 100kPa ≈ 1atm ≈ 1Kgf/cm2

EFEITOS DE ONDAS DE CHOQUE:

Pressão (bar) Efeito0,02 Alguns vidros quebrados1,4 50% de vidros quebrados2,7 90% de vidros partidos

25% de telhas deslocadas4,1 100% de vidros quebrados6,9 Estrutura da janela danificada

10,0 Sérios danos na estrutura de casas Trincas nas paredes exteriores

EM EDIFICAÇÕES

1 bar = 100kPa ≈ 1atm ≈ 1Kgf/cm2

POOL FIRE / JET FIRE / FLASH FIRE:

Fonte: Petrobrás Fonte: Petrobrás

Ocorre após derramamento e formação de poça de um produto inflamável, liberando grande quantidade de energia térmica

que acaba por acelerar a evaporação, realimentando o fogo e aumentando a dimensão das chamas.

POOL FIRE (INCÊNDIO DE POÇA):

POOL FIRE (INCÊNDIO DE POÇA):

JET FIRE (JATO DE FOGO):

Fonte: Petrobrás Fonte: Petrobrás

Acontece quando um gás inflamável pressurizado escoa em alta velocidade a partir de um ponto de vazamento e encontra

uma fonte de ignição.

Nesse caso o fogo só deve ser apagado se houver certeza da contenção do vazamento, pois a continuidade do escape e espalhamento pode causar um novo incêndio ainda maior.

FLASH FIRE (INCÊNDIO EM NUVEM):Incêndio de uma nuvem de vapor ou gás, não confinada, onde a massa envolvida não é suficiente para atingir o

estado de explosão. É um fogo extremamente rápido onde todas as pessoas que se encontram dentro da nuvem

recebem queimaduras letais.

6-7 mortos

BACKDRAFT:(ignição explosiva)

Na combustão em local fechado, por falta de O2ocorre um acúmulo de gases não queimados e particulas de

carbono.

A liberação de calor continua (braza) e os gases como o monóxido de carbono e outros, encontram-se próximos da

temperatura de ignição, sem queimar.

A súbita entrada de ar no recinto fornece o oxigênio faltante necessário para combustão, que ocorre de forma repentina,

com ondas de choque que podem romper estruturas e projetar fragmentos.

BACKDRAFT:(ignição explosiva)

FLASHOVER:(ignição súbita generalizada)

Quando um compartimento isolado contendo material combustível sofre aquecimento decorrente de incêndio

em compartimentos adjacentes.Se a temperatura no compartimento atingir o ponto de ignição dos materiais ali contidos, ocorre o flashover.

BLEVE* / BOLA DE FOGO:

*Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion

Explosão do vapor em expansão de um líquido em ebulição.

Geralmente ocorre em tanques com gases liquefeitos de petróleo armazenados na forma líquida pressurizada, devido a

um incêndio externo que aumenta muito a temperatura e pressão internas e fragiliza as paredes do vaso.

BLEVE / BOLA DE FOGO:

Feyzin,França 1966

Duque de Caxias, RJ 1 972

D = 3,9 x W 0,33(m)

CÁLCULO DO DIÂMETRO DA BOLA DE FOGO:

FÓRMULA DE HIGH (1968)

D = Diâmetro em metrosW = Massa em kilogramas

t = 0,3 x W 0,33(s)

t = Duração em segundos

BLEVE / BOLA DE FOGO:

BLEVE / BOLA DE FOGO:

1D

2D

Queimaduras de 3° grau

Queimaduras de 1° e de 2° graus

D

CORRELAÇÃO DE BRASIE(Grau de queimadura em função da distância da bola de fogo)

BLEVE / BOLA DE FOGO:

EXEMPLO: EXPLOSÃO DE UM BOTIJÃO DE GLP

Diâmetro da bola de fogo = 9,1 metros

Tempo de duração = 0,7 segundos

Queimaduras de 3º grau:

A 18,2 metros de distância do centro (botijão)

Queimaduras de 1º e 2º graus:

A 27,3 metros de distância do centro (botijão)

Os botijões nacionais , fabricados de acordo com normas ABNT, são protegidos contra BLEVE por um plug fusível que libera o excesso de pressão no interior do botijão em caso de

superaquecimento.

BLEVE / BOLA DE FOGO:

0:52

BLEVE / BOLA DE FOGO:China 2019

BLEVE / BOLA DE FOGO:

Korea

CASOS HISTÓRICOS DE BLEVES:

MEDIDAS DE SEGURANÇA PARA ESFERAS

NORMA PETROBRÁS N-1645

BOILOVER:Um tanque contendo um produto pesado e viscoso (óleo combustível, petróleo) pega fogo e permanece por longo

tempo queimando.

Uma onda de calor de cerca de 180 a 200°C, formada por produtos mais pesados desce em contra-corrente com os produtos mais

leves em direção ao fundo do tanque.Esse tipo de tanque normalmente

contem água no fundo, que também pode resultar da espuma de combate

ao incêndio.

Essa onda de calor desce com certa velocidade, podendo atingir a água,

dependendo da velocidade e da distância do fundo, causando vaporização súbita da água.

ÁGUA

BOILOVER:A água aumenta o seu volume em cerca de 1.800 vezes quando

passa do estado líquido para o vapor e se misturando com o óleo forma uma espuma que é jorrada violentamente para fora do tanque

na forma de uma bola de fogo.

Essa bola de fogo causa extensos danos ao redor, seja por radiação térmica ou pelo contato direto com pessoas,veículos e construções.

BOILOVER:

Jato de água

Chiado peculiar: pouco antes de ocorrer a

“explosão”, pode-se ouvir um “chiado” semelhante ao de um

vazamento de vapor de uma chaleira fervendo.

Visores térmicos ou de infravermelho direcionados para as chapas do tanque

permitem visualizar a movimentação da onda de calor em direção ao fundo do tanque.

USINA TERMOELÉTRICA- TACOACARACAS - VENEZUELA 19/12/82

70 residências atingidas60 carros atingidos

Total de 180 mortos, sendo:17 empregados40 bombeiros

123 moradores, jornalistas e curiosos

BOILOVER:

BOILOVER:

0:49

SLOPOVER:

É o transbordamento do combustível do tanque na forma de espuma ao nível da superfície do líquido.

Pode ocorrer após um período de queima relativamente curto de produtos como óleo cru, asfalto, e outros líquidos que

tenham ponto de ebulição acima do da água.

Pode ocorrer quando o liquido no tanque forma emulsão com a água, sendo de curta duração.

A projeção do teto do tanque, por explosão, facilita a ocorrência do slopover.