FACULDADE EDUCACIONAL ARAUCARIA

FABIO CARLOS NAZARIO

MARCELO ASSIS

ATMOSFERA EXPLOSIVA

ARAUCARIA

2010

FACULDADE EDUCACIONAL ARAUCARIA

FABIO CARLOS NAZARIO

MARCELO ASSIS

ATMOSFERA EXPLOSIVA

Trabalho apresentado como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia de

produção da faculdade educacional araucária.

Orientador : Professor André

ARAUCARIA

2010

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................

1.1 ATMOSFERA EXPLOSIVA...................................................................................

1.1.1 Ambientes Explosivos........................................................................................

INTRODUÇÃO

Este trabalho tem como objetivo principal a divulgação e orientações sobre

atmosfera explosiva, sua identificação, seus perigos e prevenções de acidentes.

Documentos relacionados.

1 ATMOSFERA EXPLOSIVA

1.1 DOCUMENTOS RELACIONADOS

NBR 5418 (Instalações elétricas em atmosferas explosivas)

Esta Norma fixa as condições exigíveis para a seleção e aplicação de

equipamentos, projetos e montagens de instalações elétricas em atmosferas

explosivas por gás ou vapores inflamáveis.

As instalações elétricas em indústrias, particularmente as químicas e petroquímicas,

onde existem as possibilidades de formação de ambientes com misturas explosivas,

devem receber atenção especial. Estas áreas são as definidas com o código BE 3,

na NBR 5410 (Instalações elétricas de baixa tensão – Procedimento).

1.1.1 Outros documentos

NR 22 – Trabalho Subterrâneo;

NR 25 – Resíduos Industriais;

NR 33 – Segurança e Saúde nos Trabalhos em Espaços Confinados;

NBR 5363 - Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas -Invólucros à

prova de explosão – Tipo de proteção "d" – Especificação;

NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão – Procedimento;

NBR 5420 - Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Invólucros com

pressurização ou diluição contínua - Tipo de proteção "p" – Especificação;

NBR 8370 - Equipamentos e instalações elétricas para atmosferas explosivas –

Terminologia;

NBR 8447 - Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas de segurança

intrínseca- Tipo de proteção "i" – Especificação;

NBR 8601 - Equipamentos elétricos imersos em óleo para atmosferas explosivas –

Especificação;

NBR 9518 - Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Requisitos gerais

Especificação;

NBR 9883 - Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Segurança

aumentada - Tipo de proteção "e" – Especificação.

2.0 O QUE É ATMOSFERA EXPLOSIVA?

São misturas de substâncias inflamáveis com o ar na forma de: gás, vapor,

névoa, poeira ou fibras, na qual após a ignição, a combustão se propaga através da

mistura.

A potencialidade dos danos devidos à propagação descontrolada de uma

ignição não desejada exige que nossa atenção se prenda à eliminação dos fatores

determinantes da combustão. Há muito, sabemos que para a combustão,

necessitamos de três elementos básicos: o combustível, o comburente e a fonte de

ignição, que se constituem no famoso triangulo do fogo.

Figura 1 - Triangulo do fogo.

Se pudermos eliminar o combustível, eliminamos o problema. Se eliminarmos

o comburente (o oxigênio), também teremos eliminado o problema, mas em

condições ambientais não é muito simples. Se eliminarmos às fontes de ignição,

também poderemos resolver o problema. Ocorre que muitas vezes não podemos

eliminar nenhum dos três e então devemos nos voltar ao controle das fontes de

ignição.

São vários os métodos aplicados para eliminar ou controlar fontes de ignição, como

também são diferentes os níveis de controle exigidos para as circunstâncias

especifica de cada local. Essas variáveis exigem que antecipadamente se realize

uma classificação da área.

2.1TIPOS DE PRODUTOS QUE PODEM PRODUZIR UMA EXPLOSÃO

Os produtos de risco são classificados pela ABNT (NBR-5363/98) em 4 grupos:

IA, IIA, IIB e IIC.

Esses produtos geralmente são:

Gás de Aquecimento;

Hidrocarbonetos;

Solventes de cola e de adesivos;

Solventes diluentes para pinturas;

Verniz e resinas;

Aditivos de fabricação dos produtos farmacêuticos, dos corantes, dos sabores

e perfumes artificiais;

Agentes de fabricação dos materiais plásticos, borracha, tecidos artificiais e

produtos químicos de limpeza;

Elementos de tratamento e fabricação de vários tipos de álcool e derivados; e

Certos materiais utilizados em forma de pó ou poeira.

3.0. DECRETO LEI Nº 236/2003

DR 226 - SÉRIE I-AEmitido Por Ministério da Segurança Social e do Trabalho

De acordo com esta orientação, o presente diploma estabelece as regras de

proteção dos trabalhadores contra os riscos de exposição a atmosferas explosivas,

que procedem à transposição da Diretiva n.o 1999/92/CE, do Parlamento Europeu e

do Conselho, de 16 de Dezembro, relativa às prescrições mínimas destinadas a

promover a melhoria da proteção da segurança e da saúde dos trabalhadores

susceptíveis de exposição a riscos derivados de atmosferas explosivas. Estas

medidas de proteção são muito importantes tendo em conta que as explosões

desenvolvem chamas e pressão que, associadas à presença de produtos de reação

nocivos e ao consumo do oxigênio do ar, constituem riscos gravíssimos para a vida,

a integridade física e a saúde dos trabalhadores. Na prevenção de explosões são

essenciais medidas de caráter técnico e organizativas. Essas medidas constituem

uma responsabilidade do empregador, que deve evitar a formação de atmosferas

explosivas ou, se isso for inviável, deve evitar a sua deflagração, bem como

a propagação de eventuais explosões. As áreas onde se possam formar atmosferas

explosivas devem ser classificadas em função da frequência e da duração das

mesmas, constituindo essa classificação um critério de seleção dos equipamentos e

dos sistemas que assegurem um nível de proteção adequado.

3.1ÁREAS PERIGOSAS

É uma área na qual se pode formar uma atmosfera explosiva em concentrações que

exijam a adoção de medidas de prevenção especiais a fim de garantir a segurança e

a saúde dos trabalhadores abrangidos.

3.1.1 Artigo 3.º Classificação das áreas perigosas

As áreas perigosas são classificadas, em função da freqüência e da duração da presença de atmosferas explosivas, nas seguintes zonas:

Zona 0 - área onde existe permanentemente ou durante longos períodos de tempo

ou com freqüência uma atmosfera explosiva constituída por uma mistura com o ar

de substâncias inflamáveis, sob a forma de gás, vapor ou névoa;

Zona 1 - área onde é provável, em condições normais de funcionamento, a formação

ocasional de uma atmosfera explosiva constituída por uma mistura com o ar de

substâncias inflamáveis, sob a forma de gás, vapor ou névoa;

Zona 2 - área onde não é provável, em condições normais de funcionamento, a

formação de uma atmosfera explosiva constituída por uma mistura com o ar de

substâncias inflamáveis, sob a forma de gás, vapor ou névoa, ou onde essa

formação, caso se verifique, seja de curta duração;

Zona 20 - área onde existe permanentemente ou durante longos períodos de tempo

ou com freqüência uma atmosfera explosiva sob a forma de uma nuvem de poeira

combustível;

Zona 21 - área onde é provável, em condições normais de funcionamento, a

formação ocasional de uma atmosfera explosiva sob a forma de uma nuvem de

poeira combustível;

Zona 22 - área onde não é provável, em condições normais de funcionamento, a

formação de uma atmosfera explosiva sob a forma de uma nuvem de poeira

combustível, ou onde essa formação, caso se verifique, seja de curta duração.

Esta lista não é limitada a formas líquidas ou gasosas. É preciso lembrar que certos

produtos utilizados em forma de pó ou poeira podem também se tornar em certas

condições, agentes ativos de uma explosão. São poeiras ou pó de:

Açúcar, alumínio, amido de trigo, carvão, celulose, enxofre, leite, poliestirenos,

resinas epóxi, trigo (farinhas), farelo de soja, etc.

3.2 Artigo 4.º ÁREAS CLASSIFICADAS

É uma área na qual a probabilidade da presença de uma atmosfera explosiva

é tal que exige precauções para a construção, instalação e utilização de

equipamentos elétricos. Para um primeiro enfoque sobre as instalações elétricas em

áreas classificadas, é fundamental que seja conceituado o que se entende por

“instalações elétricas à prova de explosão”. São chamadas de “instalações elétricas

a prova de explosão” e muito freqüentemente confundidas com instalações a prova

de pó, a prova de gases ou vapores, e até blindadas a prova de tempo, as

instalações em áreas chamadas classificadas. Estas instalações possuem

características muito específicas e variáveis, de acordo com os ambientes,

substâncias e equipamentos envolvidos.

Os pontos principais para classificação das áreas são:

Verificar presença de substâncias inflamáveis (gases, vapores ou poeiras).

Verificar características das substâncias presentes, como: ponto de fulgor,

limite de inflamabilidade e temperatura de auto inflamação.

Verificar equipamentos e instalações.

3.3 Artigo 5.º AVALIAÇÃO DOS RISCOS DE EXPLOSÕES

O empregador deve avaliar de forma global os riscos de explosão, tendo em conta

as obrigações gerais do empregador previstas no regime aplicável em matéria de

segurança, higiene e saúde no trabalho e nomeadamente os seguintes aspectos:

a) A probabilidade de ocorrência de atmosferas explosivas, bem como a sua

duração;

b) A probabilidade da presença de fontes de ignição, incluindo descargas elétricas e

a possibilidade de as mesmas se tornarem ativas e causarem risco;

c) As descargas eletrostáticas provenientes dos trabalhadores ou do ambiente de

trabalho enquanto portadores ou geradores de carga elétrica;

d) As instalações, as substâncias utilizadas, os processos e as suas eventuais

interações;

e) As áreas que estejam ou possam estar ligadas através de aberturas àquelas onde

se possam formar atmosferas explosivas;

f) A amplitude das conseqüências previsíveis.

3.4 Artigo 6.º PROTEÇÃO E PREVENÇÃO CONTRA EXPLOSÕES

O empregador deve prevenir a formação de atmosferas explosivas através de

medidas técnicas e organizativas apropriadas à natureza das operações, tendo em

conta os princípios de prevenção consagrados no regime aplicável em matéria de

segurança, higiene e saúde no trabalho.

Se, dada a natureza da atividade, for impossível evitar a formação de atmosferas

explosivas, o empregador deve adotar medidas técnicas e organizativas que evitem

a ignição das mesmas e atenuem os efeitos prejudiciais de uma explosão, de forma

a proteger a vida, a integridade física e a saúde dos trabalhadores.

Além das medidas referidas nos números anteriores, o empregador deve tomar

outras medidas que contrariem a propagação de explosões.

As medidas referidas nos números anteriores devem ser revistas com a

periodicidade máxima de um ano, bem como sempre que ocorram alterações

significativas que afetem a segurança das operações.

3.4.1 Ponto de Fulgor

É a menor temperatura que um líquido inflamável libera vapor em quantidade

suficiente para formar uma mistura inflamável. Também conhecido como flash point.

Figura 2 - Exemplo: Álcool Isopropílico (Ponto de fulgor 11°C)

Na temperatura de 11°C a quantidade de vapor liberado é suficiente, para caso

ocorra uma ignição, causar o Flash Point.

3.5 Artigo 8.º ÁREAS ONDE SE PODEM FORMAR ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Nas áreas onde se possam formar atmosferas explosivas o empregador deve:

a) Proceder à sua classificação de acordo com o disposto no artigo 4.o;

b) Assegurar a aplicação das prescrições mínimas estabelecidas nos artigos 10.o a

12.o;

c) Sinalizar os respectivos locais de acesso, de acordo com o anexo, se houver

nessas atmosferas concentrações susceptíveis de constituir um risco para a

segurança e saúde dos trabalhadores.

EXEMPLOS DE AMBIENTES COM POSSIBILIDADES DE FORMAÇÃO DE ATMOSFERA EXPLOSIVA:

Figura – 3 Refinaria Figura – 4 Plataforma de petróleo

Figura – 5 Minas de carvão Figura - 6 Indústrias petroquímicas

3.6 Artigo 9. MANUAL DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES

1 — Ao proceder à avaliação de riscos de explosão, o empregador deve assegurar a

elaboração e a atualização de um manual de proteção contra explosões.

2 — O manual deve indicar que foram tidos em conta os seguintes aspectos:

a) Concepção, utilização e manutenção de forma segura dos locais de trabalho e

dos equipamentos, incluindo os sistemas de alarme;

b) Identificação e avaliação dos riscos de explosão;

c) Classificação das áreas perigosas em zonas, de acordo com o artigo 4.o;

d) Programação de medidas adequadas para aplicação das prescrições

estabelecidas no presente diploma;

e) Identificação das áreas onde devem ser aplicadas as prescrições mínimas dos

artigos 10.o a 12.o;

f) Adoção de medidas que permitam utilizar os equipamentos de trabalho de uma

forma segura e de acordo com o estabelecido no Decreto-Lei.o 82/99, de 16 de

Março, na relação dada pela Lei n.o 113/99, de 3 de Agosto.

3 — O manual deve ser elaborado antes do início do trabalho e ser revisto sempre

que haja modificações, ampliações ou transformações importantes no local de

trabalho, nos equipamentos ou na organização do trabalho.

4 — Na elaboração do manual, o empregador pode combinar as avaliações de risco

de explosão e os documentos ou relatórios equivalentes que resultem do

cumprimento de outras disposições legais.

3.6.1 Artigo 11.º Medidas de proteção contra explosões

1 — Nas áreas perigosas, classificadas nos termos do artigo 4.o, e sem prejuízo das

medidas gerais de prevenção previstas no regime aplicável em matéria de

segurança, higiene e saúde no trabalho, o empregador deve tomar as medidas

necessárias para que:

a) As fugas e libertações, intencionais ou não, de gases, vapores, névoas

inflamáveis ou poeiras combustíveis que possam dar origem a risco de explosão

sejam desviadas de forma adequada ou removidas para local seguro ou, se tal não

for praticável, confinadas de forma segura ou neutralizadas por outro método

adequado;

b) As medidas de proteção a aplicar em atmosferas explosivas que contenham

vários tipos de gases, vapores, névoas ou poeiras inflamáveis ou combustíveis

correspondam ao potencial de risco mais elevado;

c) Os trabalhadores disponham de vestuário de trabalho adequado, constituído por

materiais que não originem descargas eletrostáticas susceptíveis de inflamar

atmosferas explosivas;

d) A instalação, os equipamentos, os sistemas de protecção e os respectivos

dispositivos de ligação só sejam postos em serviço se o manual de protecção contra

explosões indicar que podem ser utilizados com segurança na presença

de atmosferas explosivas e se os seus dispositivos de ligação estiverem claramente

identificados;

e) O local de trabalho, os equipamentos de trabalho e os respectivos dispositivos de

ligação postos à disposição dos trabalhadores sejam concebidos, construídos,

montados, instalados, mantidos e utilizados de forma a minimizar ou a controlar os

riscos de explosão e a sua propagação no local e nos equipamentos de trabalho;

f) Os trabalhadores sejam alertados por sinais ópticos e ou acústicos da

necessidade de abandonarem o local de trabalho antes de se verificarem as

condições susceptíveis de originar uma explosão;

g) As saídas de emergência sejam mantidas em boas condições de forma que, em

caso de perigo, os trabalhadores possam sair das instalações rapidamente e em

segurança;

h) Antes de os locais de trabalho que incluam áreas onde se possam formar

atmosferas explosivas serem utilizados pela primeira vez, deve ser verificada

a segurança do conjunto das instalações por uma pessoa com conhecimentos

técnicos no domínio da proteção contra explosões.

2 — Se a avaliação de riscos o exigirem, os aparelhos e sistemas de protecção

devem:

a) Ser mantidos em condições de funcionamento eficaz, independentemente do

resto das instalações, nas situações em que um corte de energia possa originar

perigos adicionais;

b) Poder ser desligados manualmente por trabalhadores devidamente qualificados,

sem comprometer a sua segurança, se estiverem incorporados em processos

automáticos que se afastem das condições de funcionamento previstas.

4.0EQUIPAMENTOS DE MONITORAMENTO

4.1 DETECTORE DE GASES

APLICAÇÃO:

Indústria;

Áreas de segurança;

Estudos para saúde ocupacional;

Acidentes ambientais.

LIMITAÇÕES E CONSIDERAÇÕES

Leitura prévia da folha de instruções;

Altas ou baixas temperaturas;

Umidade;

Validade de 1 a 3 anos.

Figura – 7 Detector de gás

4.2 EXPLOSÍMETRO

APLICAÇÃO:

Determinação de gases ou vapores inflamáveis de forma quantitativa.

LIMITAÇÕES E CONSIDERAÇÕES

Poeiras;

Umidade;

Temperaturas extremas;

Insuficiência de oxigênio;

Compostos de silicones e silicatos;

Chumbo tetraetila;

Gases ácidos.

Figura – 8 Explosimetro

4.3 OXÍMETRO

APLICAÇÃO:

Determinar o E.P.I. apropriado para proteção respiratória;

Identificar áreas com risco de explosão;

Uso adequado de equipamentos de monitoramento; e

Presença de contaminantes.

LIMITAÇÕES E CONSIDERAÇÕES

Altas concentrações de dióxido de carbono;

Altas ou baixas temperaturas;

Altitude.

Figura – 9 Oxímetro

5.0 PARÂMETROS CRÍTICOS PARA A EXPLOSÃO DE POEIRAS

Tamanho da partícula: < 0,1 mm;

Concentração da poeira: 40 a 4.000 g/m3;

Teor de umidade do grão: <11 %;

Índice de oxigênio no ar: > 12%;

Energia de ignição: > 10 a 100 mJ (mega Joule);

Temperatura de ignição: 410 a 600ºC.

Figura – 10 Gráfico de temperaturas

Outras temperaturas de ignição da nuvem:

açúcar em pó = 400

amido de milho = 350

arroz = 450

cacau 19% gordura = 240

café instantâneo = 350

café torrado = 270

canela = 230

casca de amêndoa = 210

casca de amendoim = 210

casca de arroz = 220

casca de coco = 220

casca de noz de cacau = 370

casca de semente de pêssego = 210

casca de noz preta = 220

celoluse = 270;

5.1 A FORMAÇÃO DA ATMOSFERA EXPLOSIVA COM PÓS

Para que aconteça uma explosão com pós, é necessário estarem presentes ao

mesmo tempo uma fonte de ignição e uma atmosfera explosiva. Podemos dizer,

resumidamente, que uma atmosfera explosiva de pós é formada a partir de uma

determinada concentração de partículas em suspensão.

A ocorrência de atmosferas explosivas é mais facilmente compreendida pelas

pessoas quando citamos exemplos de instalações da indústria química e

petroquímica, em que os produtos são inflamáveis e permitem rápida associação

com eventos de incêndios e explosões. Uma dificuldade muito maior é encontrada

ao se tentar explicar para um leigo que, por exemplo, um punhado de leite em pó

pode formar uma atmosfera explosiva e que, sob determinadas condições, pode

resultar em uma explosão.

A maioria dos grãos é suscetível de desenvolver um processo rápido de combustão

quando o tamanho das partículas for suficientemente pequeno e houver uma fonte

de ignição presente. Sob confinamento, tal combustão adquirirá condições para

originar uma explosão, produzindo gases quentes que, por sua vez, geram um

rápido aumento de pressão no recinto.

Cabe ressaltar que a formação de atmosfera explosiva pelos pós combustíveis é

completamente diferente dos gases inflamáveis. Enquanto os gases inflamáveis ao

serem liberados para a atmosfera difundem-se facilmente, buscando formar uma

mistura homogênea, as partículas de pós tendem a assentar-se, resultando em

acumulações na forma de montes ou camadas. As partículas podem permanecer em

suspensão por alguns momentos, dependendo de sua massa e do diâmetro das

partículas e, dessa forma, “viajar” diversos metros, desde o ponto que são liberadas

até outros locais da planta em que finalmente se assentarão. Elas também podem

vazar do interior de equipamentos e migrar para o interior de outros componentes da

instalação, como de um funil para uma caixa terminal de eletricidade.

Os pós acumulam-se no piso, nas tubulações, nas superfícies de equipamentos, nas

bandejas de cabos, nos eixos dos motores elétricos, etc.

5.2 INCENDIOS E EXPLOSÕES COM PÓS

As partículas de pó, quando em contato com fontes de ignição, podem apresentar

condições tanto para iniciar incêndios (quando acumuladas em camadas) quanto

para iniciar explosões (quando postas em suspensão, acidentalmente, ou mesmo

por meio de uma operação "normal",  como operações de limpeza por varrição).

Se uma nuvem de poeira potencialmente explosiva entrar em contato com uma fonte

de ignição suficientemente poderosa (alguns milijoules são suficientes), uma ignição

inicial será produzida. Esta é chamada de explosão primária, que geralmente

desenvolve-se com velocidade subsônica (deflagração), que dá lugar a um

considerável volume de gases quentes e que desenvolverão uma onda de pressão.

Com isso, a poeira depositada nas proximidades entra também em suspensão,

dando origem a uma nova nuvem de poeira à frente da chama, que agora passa a

ser a fonte de ignição desta nova nuvem (mistura inflamável) e o processo repete-

se, produzindo uma seqüência de várias explosões secundárias, liberando energia

de forma crescente, que poderão ter como conseqüência a devastação da planta

inteira.

Uma das fontes de ignição mais comumente encontradas nas instalações em

atmosferas explosivas é a centelha, geralmente produzida por equipamentos

elétricos (motores, dispositivos de comando e luminárias) inadequados, ou mesmo

instalados de forma incorreta diante das normas técnicas aplicáveis.

6.0 IDENTIFICAÇÃO

Sinal de aviso destinado a assinalar as áreas onde se podem formar atmosferas explosivas:

Figura – 11 Área onde se podem formar atmosferas explosivas

Características:

Forma triangular;Letras pretas sobre um fundo amarelo bordeado a preto;A cor amarela deve cobrir pelo menos metade da superfície da placa.

O sinal pode ser complementado com as placas:

Figura 12 - Placas

7.0 EXEMPLOS DE PRODUTOS À PROVA DE EXPLOSÃO

7.1Caixas de Ligação à Prova de Explosão

Corpo e tampa em liga de alumínio de alta resistência mecânica e à corrosão.

Dotadas de chassi removível, em chapa de aço. Dotadas de terminal de

aterramento.

Figura – 13 Caixas de Ligação à Prova de Explosão

7.2 Luminárias à Prova de Explosão

Corpo e grade em liga de alumínio de alta resistência mecânica e à corrosão.

Dotadas de terminal de aterramento.

Figura – 14 Luminárias à Prova de Explosão

8.0 CONCLUSÃO

Com este trabalho concluímos que a atmosfera explosiva pode se formar em

qualquer área onde haja substâncias inflamáveis no ar na forma de: gás, vapor,

névoa ou poeira, que falta informações dos riscos de explosões. Concluímos

também que hoje já dispomos de técnicas de prevenção e de produtos á prova de

explosão.

9.0 REFERÊNCIAS

DIÁRIO DA REPÚBLICA - Ministério do Trabalho e da Solidariedade Social

http://www.mtss.gov.pt/ Acesso em 15/10/2010

NBR 5418, NBR 5363, NBR 5410, NBR 5420, NBR 8370, NBR 8447, NBR 8601,

NBR 9518, NBR 9883 - Instalações elétricas em atmosferas explosivas

http://www.abnt.org.br/m3.asp?cod_pagina=940 Acesso em 15/10/2010

NR-33, 22 e 33 - Ministério do Trabalho e Emprego . M.T.E

http://www.mte.gov.br/ Acesso em 15/10/2010