Introdução a Prevenção e Proteção contra Explosão na Indústria

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2 Introdução a Prevenção e Proteção contra Explosão na Indústria Sempre há opções no gerenciamento dos riscos de explosão! Estas medidas são classificadas como prevenção ou proteção. Cada aplicação requer uma avaliação única que inclui as seguintes considerações: Quantificar o risco; definir as características de deflagração para o material do processo (Testes podem ser necessários). Considerar se um híbrido de medidas de pre venção e proteção deve ser empregado. A ventilação de explosão é economicamente atrativa, porém, o impacto total de uma descarga ventilada deve ser avaliado para determinar quais as medidas de segurança devem ser aplicadas: A bola de fogo que surge durante a defla gração é aceitável? Na proteção de equipamento interno, um duto de ventilação para a atmosfera é aceitável? Como sistemas conectados serão isolados para prevenir a propagação da explosão? O que é necessário para acontecer uma explosão em uma indústria? Uma explosão resulta da ignição de um material combustível (pó, gás ou vapor) quando misturado ao oxigênio presente no ar. Quando isto acontece dentro de um processo ou sistema de armazenagem fechado, o rápido aumento de pressão desenvolvido irá exercer forças destrutivas dentro de poucos milissegundos que colocarão tanto as pessoas como o equipamento em risco. A maioria dos equipamentos para manuseio, processamento e estocagem de materiais não foram desenvolvidos para resistir à pressão de uma deflagração*. Apenas equipamentos desenvolvidos para resistir à pressão máxima (Pmax) resultante do processo de combustão irão sobreviver - estas pressões tipicamente excedem 75 psig (5.2 bar), tornando o desenvolvimento de contenção de uma deflagração proibitivamente caro na maioria dos casos. *Deflagração: Uma bola de fogo em expansão que avança abaixo da velocidade do som no ar, comparada com a detonação que excede a velocidade do som no ar. Tipicamente, um processo pode ser protegido dos riscos de deflagração. O que é necessário para prevenção e proteção de uma explosão de pó? O equipamento suporta forças de reação ger adas pela descarga ventilada? Os edifícios ou os equipamentos ao redor suportam a carga de choque da pressão da explosão e suportam a alta temperatura momentânea da bola de fogo? A resposta para estas perguntasirá determinar que um número de medidas de proteção deverá ser aplicado, tais como: Supressão pela qual o evento explosivo comple to é prevenido, e nenhum material será liberado para a atmosfera. Prevenção de fogo + risco de explosão: (Limpeza e gerenciamento do processo para limitar a carga combustível) Gerenciamento do acúmulo de carga estática, especialmente para pós de baixa Energia Mínima de Ignição (MIE - Minimum IgnitionEnergy). Gerenciamento de fontes de ignição por faíscas (por ex. moagem, fresagem) através do uso de tecnologia de Detecção de Faíscas Extinção. Geralmente, um conjunto de medidas técnicas é necessário para gerenciar com segurança o risco de um processo de deflagração. A tecnologia aplicada no gerenciamento de deflagração pode ser dividida em passiva e ativa. Tipicamente a tecnologia passiva funciona através de recursos mecânicos, automaticamente, sem necessidade de energia externa. Painéis de explosão são uma tecnologia de proteção passiva. Sistemas ativos requerem uma ou mais fontes de energia para funcionar. Sistemas de supressão de explosão são uma tecnologia de prevenção ativa. Detecção de faísca e sistemas de extinção são uma tecnologia de prevenção ativa desenvolvida para detectar e eliminar fontes de ignição que poderiam resultar em fogo ou explosão. Tanto a tecnologia ativa quanto a passiva requerem inspeção periódica. 2

3 Avalie o risco / Gerencie o risco O gerenciamento bem sucedido dos riscos de deflagração requer que as características do material (como Pmax e Kst - o índice de deflagração de um pó) sejam conhecidas, juntamente com as condições do processo, tais como concentração de pó, velocidade do fluxo de ar, pressão de operação, temperatura e umidade. Considerações econômicas favorecem o uso de tecnologia de painéis de explosão, tanto em termos de custo de equipamento e necessidade de inspeção periódica simples. Porém, considere os seguintes fatores de aplicação: A bola de fogo que é liberada quando da abertura de um painel é aceitável? Ela pode exceder 20 metros de comprimento, e cerca de metade disto em diâmetro. A abertura do painel deve ser feita para um local seguro onde não haja presença de pessoas e outros equipa mentos ou edifícios não possam ser danificados. Se o equipamento de ventilação for instalado em área interna, é possível instalar um duto para condução a uma área segura? Dutos de ventilação sempre aumen tarão a área de ventilação necessária e podem não ser práticos para proteção de volumes menores de processo de valores dekst maiores. É possível disponibilizar a área de ventilação necessária? Assim como o espaço para instalação do painel, as forças de reação criadas pela ventilação podem ser sustentadas, e no caso de equipamento alto, é possível um arranjo de ventilação capaz de prevenir o colapso durante o alívio? Se houver conexões de entrada e saída no equipa mento protegido, estão elas protegidas para prevenir a propagação da deflagração para outros equipamentos ou áreas de trabalho? Os Códigos e Normas atualmente são muito claros quando da necessidade de isolação do equipamento ventilado, para prevenir explosões secundárias. Os riscos de explosões secundárias são tipicamente muito maiores em seu potencial de dano e destruição. A limpeza de uma explosão ventilada é aceitável? Dependendo do projeto adotado, uma explosão ventilada pode requerer reposição de componentes essenciais do equipamento que possam se danificar pela onda de pressão, resultando em perda de pro dução enquanto a reposição não acontece. Qual o impacto para a vizinhança? Uma explosão ventilada é um evento espetacular que vai atrair uma atenção considerável da comunidade ao redor. Qual o impacto ambiental se o material do processo for tóxico ou periculoso? Uma descarga ventilada deve ser simplesmente evitada para alguns materiais. Conforme ilustrado pela série de questões acima colocadas para a aplicação de uma deflagração ventilada, cada processo necessita ser considerado tanto isoladamente como sendo parte de uma instalação de produção, para assegurar a implementação da tecnologia correta de proteção e prevenção contra explosões. Entre em contato com a BS&B para obter ajuda! Códigos e Normas A BS&B irá ajudá-lo a seguir as práticas exigidas de acordo com os últimos Códigos e Normas. Visite o site para informações mais atualizadas. Prevenção: Detecção de Faísca &Sistemas de Extinção aplica dos a dutos Sistemas de Supressão de Explosões para proteção de equipamentos Serviço confiável: A BS&B oferece serviços 24 horas por dia para apoio a instalações novas e existentes - e para condução de auditorias de aconselhamento que seguem as normas NFPA e outras das melhores práticas de engenharia. Proteção: Painéis de explosão para proteção de equipamento de processo. Painéis de explosão para proteção de prédios. Painéis sem geração de chama para aplicações internas ou para onde o alívio das bolas de fogo não seja aceitável. Válvulas de ação rápida para isolação mecânica de dutos de conexão. Sistemas de isolação química para oferecer uma barreira contra a transmissão de chama através de dutos de conexão. 3

4 Prevenção contra explosão em indústrias Sistemas de Supressão de Explosão & Isolação Química BS&B Monitor Detector do Sistema Canhão de Injeção de Agente Supressor Fonte de Alimentação Elétrica A partir da esquerda: O monitor de sistema, o sensor de detecção de explosão, o canhão de supressão de explosão e o suprimento de energia. Dependendo da aplicação, o tamanho do canhão de isolamento é selecionado a partir de módulos padrão identificados como 5, 10, 20, 40 e 60 libras (2, 4, 8, 16 e 24 kg) de capacidade. É possível a utilização de mais de um canhão e mais de um sensor. Sistema IPD: tecnologias de núcleo O sistema de Supressão de Explosão BS&B detecta o estágio inicial de uma deflagração ao sentir a onda de pressão que antecipa a bola de fogo, e usa este sinal para ativar um agente de extinção para extinguir a bola de fogo no estágio inicial, antes que atinja proporções destrutivas. Um sistema típico consiste em Sensor, Fonte de Alimentação Elétrica, Monitor e vários Canhões de Injeção de Agente Supressor. A quantidade, tamanho e localização dos sensores e canhões são determinados para cada aplicação. A supressão bem sucedida de uma deflagração resulta em uma pressão de explosão reduzida; um pico baixo de pressão dentro do equipamento. A bola de fogo em desenvolvimento recebe uma injeção de bicarbonato de sódio com grau alimentício que a extingue a partir do seu interior; não apresentando nenhuma evidência externa ao processo de que uma deflagração ocorreu. A necessidade de isolar equipamento de processo pode ser facilmente alcançada utilizando a tecnologia de sistema de supressão. Quando o sensor detecta os estágios iniciais da deflagração, não apenas os canhões principais de supressão são ativados, mas, ao mesmo tempo, um canhão de isolação é ativado em cada duto, criando um bloqueio químico no duto e prevenindo a deflagração ao mover-se para cima e para baixo. Sistemas de isolação química devem ser implementados conjuntamente com ventilação para proteger tanto equipamentos de processo a montante e até mesmo sistemas de exaustão de ar limpo que retornam nos processos. Example: An Activated IPD System O sensor detectou ondas de pressão geradas pela bola de fogo e rapidamente ativou o módulo do canhão de supressão para extinguir a bola de fogo dentro deste coletor de pó. O canhão de isolação então bloqueia a entrada da chamano equipamento de processo adjunto. Os reles são rapidamente ativados para desativar os equipamentos de processo para cortar o fornecimento de material combustível e gerar um alarme. CANHÃO DE ISOLAÇÃO AGENTE DE SUPRESSÃO CANHÃO MONITOR 4 Os canhões podem ser instalados diretamente no equipamento de processo ou em dutos de conexão em qualquer ângulo, evitando a necessidade de grandesdutos de extensão e bocais para a dispersão do agente supressor. A pequena massa e tamanho compacto dos canhões permitem uma fácil instalação. Os canhões são prontos para montagem em campo, e são enviados despressurizados, em duas partes, o que reduz o peso a ser manipulado pelo pessoal. AGENTE DE SENSOR SUPRESSÃO FONTE DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA FONTE DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA INSTRINSICAMENTE SEGURA Sistema IPD aplicado a coletor de pó

5 Proteção contra explosão em indústrias Ventilação sem chama BS&B - Sistema IQR e Válvula Pinch IVE Ventilação sem chama BS&B - Sistema IQR Onde a bola de fogo expelida por uma deflagração não puder ser aceita e o uso do duto de alívio for impraticável, a tecnologia de ventilação sem chama apresenta um sistema de proteção passiva alternativa. Controle de poeira, chama e pressão: Intercepta>>> Resfria >>>Retém Como o sistema IQR funciona O Sistema IQR é composto por duas partes, um painel de explosão e um corta chamas. O painel de explosão responde rapidamente à pressão desenvolvida por uma deflagração e abre para aliviar esta pressão. À medida que a bola de fogo se desenvolve, passa através do painel de explosão aberto, e é interceptada pelo corta chamas. Uma malha de precisão em aço inoxidável, instalada em um suporte de aço inoxidável, atua como um supressor de chama tridimensional para extinguir a chama. O corta chamas retém a chama e os gases quentes da combustão gerados pela deflagração, bem como o pó queimado e sem queimar o que passa através do painel de explosão aberto. Com o resfriamento da chama, a retenção do pó e controle da pressão e temperatura fornecidas pelo sistema IQR, este dispositivo de segurança pode ser aplicado no interior de instalações industriais, sempre que o impacto de uma explosão ventilada tiver que ser evitado. Cinco funções de segurança do sistema IQR: Interceptação da chama - Os produtos da combustão não serão descarregados, proporcionando um ambiente operacional seguro para o pessoal. Eliminação da possibilidade de uma ignição secundária externa e subsequente explosão externa ao equipamento protegido Retenção da poeira - Mantém o produto de processo dentro do equipamento, eliminando a possibilidade de produto potencialmente tóxico ser descarregado no ambiente. Retenção da Pressão - Absorve pico de pressão da explosão, protegendo o pessoal e o ambiente ao redor do equipamento, de uma onde de pressão provocada pela explosão. Controle de Temperatura - Absorve bola de fogo, evitando assim aumento de temperatura no lado externo do equipamento. Isolação Mecânica de Explosão BS&B - Válvula Pinch IVE de Ação Rápida 0 Segundos...Ignição da explosão Segundos...Aumento de pressão Segundos...Painel abre a baixa pressão Segundos...Bola de fogo aumenta no corta chamas Bola de fogo interrompida, o que interrompe o processo de combustão Segundos..Pico de pressão aumenta dentro do equipamento protegido e é absorvida pelo corta chamas Segundos...Processo de combustão termina. Pó retido pelo corta chamas Segundos...Fim da combustão. Corta chamas já em resfriamento. Isolação Mecânica de Explosão BS&B - Válvula Pinch de Ação Rápida IVE Dutos e tubos podem requerer isolação por meios mecânicos utilizando uma válvula de ação rápida. A BS&B fornece tecnologia de válvula knifegate ativada ou válvula pinch para estes casos. A válvula pinch IVE é projetada para prevenir a propagação de explosão de um compartimento para outro através de dutos interconectados. Ela pode ser utilizada para prevenir que partículas quentes, brasas, chamas e pressão atinjam um recipiente e deem início a uma deflagração ou incêndio secundário. A IVE está normalmente aberta. Quando recebe um sinal deum sensor de pressão ou de um sensor óptico, o controle da IVE sinaliza para que a válvula feche em milissegundos. O mecanismo de atuação é ar-comprimido da planta estocado em um tanque na válvula pinch para assegurar a resposta mais rápida possível. O princípio de fechamento da válvula é uma bexiga de elastômero que infla rapidamente para fechar o duto ou tubo. A IVE é projetada para reset in loco pelo pessoal da planta e permite teste funcional periódico. Isolação Mecânica de Explosão BS&B - Válvula Pinch de Ação Rápida IVE 5

6 Prevenção contra fogo e explosão em indústrias Sistema BS&B de Detecção e Extinção de Faíscas Indicador de chama SDN Painel de Controle Unidade de controle, tipo DC 1 Módulo de extinção automática Sistema de Detecção e Extinção de Faíscas A tecnologia de detecção e extinção de faíscas é empregada para gerenciar o risco de um incêndio ou ignição de uma explosão devido a faíscas e partículas quentes que são transportadas através de um sistema coletor de pó combustível. Usando detectores infravermelhos, faíscas e partículas são primeiramente localizadas e então extintas por pulverização de água a jusante do ponto de detecção. A operação do sistema é totalmente automática. Detectores localizados na parede de dutos de processo, a jusante da fonte de faíscas ou partículas, monitoram de forma contínua a presença de energiapróxima ao nívelda infravermelha. Os sensores de alta resposta têm um campo de visão de 120 de amplitude. Indicador de chama Indicador de chama Zona de sensibilidade Fluxo do processo Alarme - luz e sirene Sistema de Detecção e Extinção de Faíscas em Duto Único Dispositivo Automático de Extinção Ao receber um sinal de alarme de um ou mais sensores do sistema, a unidade de controle do Sistema de Detecção e Extinção imediatamente ativa circuito da válvula de controle eletromagnético para a pulverização de água a jusante. A unidade de controle, juntamente com os sensores de apoio e unidades de pulverização de água são certificados para uso em área de trabalho com poeira. Isto minimiza o uso de fiação no local e permite que o pessoal da planta possa ter acesso ao status do equipamento diretamente. No caso de um alarme, um operador pode ver diretamente qual processo está em risco. O fornecimento de monitoramento externo opcional pode atender a vários sistemas de detecção e extinção de faíscas. Os componentes críticos do sistema de detecção e extinção de faíscas são monitorados pela unidade de controle para garantir uma operação confiável. Detectores de Faíscas Aplicados a um Conjunto de Dutos Horizontais 6

7 Proteção contra explosão em indústrias Painéis de Explosão: Proteção de Equipamento, Dutos e Edifícios Painel de alívio de Explosão modelo VSB* * Patente americana e internacional pendentes. Proteção de edifícios e estruturas através de painéis com baixa pressão de abertura Material de Construção do modelo VSB: 1. Lamina de Policarbonato ou Alumínio 2. Quadro em alumínio 3. Dispositivo de ruptura montado centralmente para controle da pressão de abertura 4. Vedação dupla entre o quadro e o painel 5. Cabo dinâmico para retenção da lamina após ativação A construção do painel em policarbonato permite a transmissão da luz do dia, mantendo uma isolação com propriedade similar ao painel de vidro duplo (valor padrão de R de 2,7) e resistência ao impacto superior a 200 vezes a resistência do vidro simples. Tamanhos padrões do VSB: O painel VSB pode ser adequado a diversas aberturas nos edifícios de modo a atender a área de alívio requerida para uma deflagração. O painel VSB está disponível para tamanhos de até 56 x120 (1,2m x 3m) e para baixas pressões de 0,14 psi ou 10 mbar ou 4 de colunas d água. Vantagens do painel VSB: Painel de mais baixa pressão de abertura Disponibilidade para a menor pressão Não exige manutenção Baixa massa, fácil instalação Não fragmentável Disponível com lâmina translúcida Propriedades isolantes excelentes Fácil reposição Contate a BS&B para maiores detalhes. A BS&B oferece uma linha completa de Painéis de Explosão, incluindo: Modelos VSP e VSS - conformados de membrana única e juntas integrais. A calota do painel tem a função de resistir ao vácuo. Modelo VSE - plano, de membrana única com juntas integrais, projetado para pressões de operação quase estáticas. Modelo EXP - painel plano com cobertura metálica feita em aço inoxidável AISI 316 e selo em Teflon. O Modelo EXP/V atua em vácuo. Modelo EXP/DV - tem recortes feitos por Laser em sua calota. Um filme de Teflon cobre os recortes fazendo papel de selo. A pressão de ruptura é controlada pela forma com que são feitos os recortes. Modelo LCV - painel plano e composto com juntas integrais. Modelo HTV - painel levemente conformado projetado para altas temperaturas de F (538 C) ou mais. Type VSB Building Vent Dynamic Testing of VSB Os painéis Vent-Saf estão disponíveis nos formatos circulares e retangulares e são projetados para serem montados na estrutura do equipamento a ser protegido através de um quadro ou moldura. As opções incluem: Dimensões retangulares de 6 x 9 (152mm x 229mm) até 44,5 x 68 (1130mm x 1727mm). Dimensões circulares de 8 (203mm) até 54 (1372mm). Opções de material para instalação padrão; instalação sanitária/ asséptica; altas temperaturas acima de 300 F (149 C) e isolação para prevenir condensação. Produzido para atender às normas NFPA 654, 68, 69 e ATEX. Sensores para fornecimento de um sinal de inter rupção do processo. 7

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