EXPLOSÕES DE PÓS EM UNIDADES DE RECEBIMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS DE CEREAIS NA CIDADE DE CHAPECÓ

Transcrição

1 UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ Curso de Pós-Graduação lato sensu em Engenharia de Segurança do Trabalho Andrisio Bet EXPLOSÕES DE PÓS EM UNIDADES DE RECEBIMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS DE CEREAIS NA CIDADE DE CHAPECÓ Chapecó 2010 Carin Maria Schmitt. Porto Alegre: PPGEC/UFRGS, 2004

2 1 ANDRISIO BET EXPLOSÕES DE PÓS EM UNIDADES DE RECEBIMENTO E ARMAZENAGEM DE GRÃOS DE CEREAIS NA CIDADE DE CHAPECÓ Monografia de conclusão de curso apresentada à Universidade Comunitária da Região de Chapecó como parte dos requisitos para obtenção do grau de Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho Orientador: Prof. Dr. Me. Silvio Edmundo Pilz Chapecó 2010

3 Dedico este trabalho a minha família e aos meus amigos 2

4 3 AGRADECIMENTOS Expressamos sinceros agradecimentos aos meus colegas, empresa a qual auxiliou financeiramente na elaboração dos resultados das análises necessárias, colaboradores principalmente a equipe de segurança do trabalho que cederam equipamentos de medições a qual possibilitou a minha total dedicação aos meus estudos para alcançar os objetivos traçados. Agradeço ao Prof. Dr. Me. Silvio Edmundo Pilz, orientador deste trabalho pela sua total dedicação e contribuição que proporcionou o sucesso desse trabalho. Agradeço nossos familiares, pela compreensão de cada momento que tivemos de nos ausentar de suas presenças.

5 4 Há muitas maneiras de avançar, mas só uma maneira de ficar parado. Franklin D. Roosevelt

6 5 RESUMO BET, andrisio. Explosões de Pós em Unidades de Recebimento e Armazenagem de Grãos de Cereais na Cidade de Chapecó Monografia (Engenharia de Segurança do Trabalho) Curso de Pós Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho, UNOCHAPECO, Chapecó, Este trabalho aborda os riscos existentes em uma unidade de recebimento, limpeza, secagem, armazenagem e expedição de cereais (soja) na cidade de Chapecó, sob o ponto de vista da ocorrência de explosões do pó em suspensão. As causas do fenômeno são pouco conhecidas por empresários, técnicos, engenheiros e funcionários, os quais conhecem mais suas conseqüências, devido a notícias de ocorrência dessas explosões, em geral extremamente danosas com grandes destruições e mortes não somente dos funcionários mas também dos moradores próximos à unidade conforme a magnitude da explosão. Infelizmente ainda não há normas específicas da ABNT relativas a explosões de pós, somente a NR-31 aborda sobre as instalações elétricas em ambientes com atmosferas explosivas e a IT 027/2010 a qual estabelece medidas de segurança quanto a incêndios e explosão em silos de armazenamento de cereais. As amostras de poeiras serão coletadas e analisadas conforme os procedimentos técnicos e métodos de ensaio recomendado pela FUNDACENTRO denominada como análise gravimétrica de aerodispersóides sólidos coletados sobre filtros de membrana. Baseado nesses conhecimentos este trabalho propõe através da concentração total de pó coletado na unidade em estudo identificar e quantificar os locais de riscos quanto a explosividade. Este estudo inicia com a identificação da unidade através de visitas feitas in-loco pra verificar todo o processo visualizando assim os pontos geradores de pós, os quais, através de métodos e instrumentos serão efetuados as medições da concentração total de poeira e identificar possíveis fontes de ignição, descrevendo os procedimentos adotados para coleta das amostras em campo, também procedimentos laboratoriais apresentando os resultados das concentrações encontradas em cada local de coleta verificando a probabilidade de ocorrência de explosão na unidade em estudo a qual servirá de orientação para outras unidades que processam o mesmo produto, finalizando este trabalho com a descrição das medidas preventivas pra evitar explosões nos locais onde foram encontrados concentrações dentro da faixa de explosividade. Palavras-chave: explosão; pó; gerador de pó.

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1: explosão em Paranaguá - Paraná Figura 2: imagem após explosão nos silos, Blaye França Figura 3: vista superior do terminal graneleiro de Blaye antes e o que sobrou depois da explosão (partes em azul)... Figura 4: explosão na Imperial Sugar nos Estados Unidos Figura 5: explosão silo graneleiro fundo V em Santa Rosa RS Figura 6: poeira depositada sob acionamento da correia transportadora no túnel subterrâneo de uma unidade armazenadora de grãos... Figura 7: enclausuramento de lâmpadas deficientes Figura 8: enclausuramento correto de lâmpadas Figura 9: corte esquemática de um filtro de manga vista interna Figura 10: filtro de manga vista externa Figura 11: câmara de ar do Filtro de manga Figura 12: instalação de um filtro de manga Figura 13: captação de pó na correia transportadora em um túnel subterrâneo Figura 14: filtro de mangas compacto aplicado a um elevador de canecas Figura 15: filtro de manga aplicado a um redler Figura 16: sistema de captação de pó para moegas de descarga de caminhões / vagões com aplicação de abafadores de pó sob a grade... Figura 17: sistema de captação de pó para moegas de descarga de caminhões / vaões com aplicação de abafadores de pó sob a grade Figura 18: elemento de alívio de pressão Figura 19: croqui geral da unidade em estudo Figura 20: croqui da unidade identificando as edificações por onde ocorre as etapas do processo de armazenagem de grão... Figura 21: identificação dos pontos geradores de pós os quais serão coletados amostras de poeiras Figura 22: moega de recebimento de grão (milho, soja e trigo) com piso de madeira Figura 23: moega de recebimento de grão (milho, soja e trigo) com piso metálico Figura 24: moega sem captores de pó no momento da descarga de soja com tombador.. 51 Figura 25: moega com sistema de captação de pó no momento de descarga com tombador Figura 26: sistema manual de descarga de cereais em moegas Figura 27: moega com fechamento automático evitando a expansão do pó Figura 28: moega com tombador enclausurado evitando a expansão do pó

8 Figura 29: fita transportadora localizada no túnel subterrâneo próximo da descarga para o elevador... Figura 30: fita transportadora localizada no túnel subterrâneo embaixo dos silos de armazenagem (túnel com uma fita)... Figura 31: fita transportadora localizada no túnel subterrâneo embaixo dos silos de armazenagem (túnel com duas fitas)... Figura 32: acúmulo de pó na fita transportadora localizada no túnel subterrâneo Figura 33: bateria de máquinas de limpeza Figura 34: máquina de limpeza providas de captores de pós Figura 35: máquina de limpeza Figura 36: manoplas e janelas laterais Figura 37: exaustor centrífugo Figura 38: redler de transporte Figura 39: parte interna do redler mostrando as correntes Figura 40: vista frontal de um conjunto de elevadores instalados Figura 41: vista frontal mostrando o pé do elevador Figura 42: vista frontal da cabeça do elevador Figura 43: calhas com janelas pra inspeção e manutenção Figura 44: modelos de caçambas dos elevadores Figura 45: calha anti-explosão dos elevadores Figura 46: vista frontal de um secador de cereais Figura 47: torre de secagem Figura 48: fornalha interligada ao secador Figura 49: balança analítica de precisão Figura 50: precisão de 0,01mg Figura 51: sistema de calibrador da vazão da bomba de amostragem Figura 52: sistema de medição de perda de carga do porta-filtro com manômetro de coluna inclinada... Figura 53: bomba de amostragem de baixa vazão Figura 54: sistema de coleta utilizado para poeira total, formado pela bomba de amostragem de baixa vazão, mangueira e dispositivo amostrador... Figura 55: porta-filtro de poliestireno de 37 mm Figura 56: vista explodida do dispositivo de coleta (porta-filtro de poliestireno) com seus componentes: (a) plugues de vedação, (b) tampa com orifício de entrada do ar, (c) anel central, (d) filtro de membrana, (e) suporte do filtro e (f) base com orifício de saída do ar... Figura 57: cronômetro para medição do tempo de coleta das amostras

9 Figura 58: procedimento de calibração da bomba Figura 59: visor do calibrador mostrando o resultado da calibragem Figura 60: fechamento manual com placa de madeira Figura 61: vedação com fita tipo teflon Figura 62: moega com tombador Figura 63: moega sem tombador Figura 64: local de instalação dos equipamentos pra coleta de poeira por descarga manual... Figura 65: coleta da amostra de poeira no momento da descarga por tombador Figura 66: local onde foi executado a coleta de poeira na galeria subterrânea (momento da fita parada)... Figura 67: momento da coleta de poeira na galeria subterrânea (com fita em movimento)... Figura 68: local de realização da coleta do pó na máquina de limpeza Figura 69: local de realização da coleta de pó no redler de transporte Figura 70: momento da medição com o redler em funcionamento Figura 71: situação momentos após a parada de funcionamento do redler Figura 72: local de instalação dos equipamentos de medição no elevador de transporte. 89 Figura 73: medição no início do acionamento do elevador Figura 74: depósito de poeira no local de circulação do ar que vem da fornalha Figura 75: fornalha, duto de condução do ar e local de medição no secador Figura 76: momento da medição da poeira com o secador acionado Figura 77: resultado final das concentrações encontradas Figura 78: concentração total de poeira acima do limite inferior de explosividade de 20g/m 3... Figura 79: pesagem do pó encontrado nos locais de medições pra simulação em maquete experimental... Figura 80: resultado dos testes realizados com as concentrações encontradas pra verificar a ocorrência ou não de explosão... Figura 81: maquete experimental utilizada para simulações de explosões

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1: algumas explosões ocorridas no Brasil Tabela 2: resultado das concentrações totais encontradas nos locais de coleta... 98

11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS LIE: Limite Inferior de Explosividade LSE: Limite Superior de Explosividade Pmp: Pressão Máxima de Explosão Vmp: Velocidade Máxima de Aumento de Pressão CO2: Dióxido de Carbono O2: Oxigênio N2: Nitrogênio He: Hélio A: Argônio o C: Grau Centígrado cm: Centímetro t: Tempo Total de Coleta Qm: Vazão Média V: Volume de ar Amostrado C: Concentração da poeira CMP: Concentração Média de Pó um: Micrometro m: Metro mm: Milímetro DIN: Deutsches Institut fur Normung EC: European Community EN: European Standard EUA: Estados Unidos da América Kg: Quilograma g/m³: Grama por Metro Cúbico m³: Metro Cúbico

12 Kg/m³: Quilograma por Metro Cúbico m/s: Metro por Segundo mg/m³: Miligrama por Metro Cúbico mg: Miligrama t/m³: Tonelada por Metro Cúbico t/h: Tonelada por Hora m.c.a: Metro Coluna de Água l/min: Litros por Minuto Km/h: Quilometro por Hora IEC: International Electrotechnical Commission KPa: Quilopascal mj: Milijoule NBR: Norma Brasileira NEC: National Electrical Code NEMA: National Electrical Manuacturing Association NFPA: National Fire Prevents of Acidents NR: Norma Regulamentadora OSHA: Occupational Safety & Health Administration PR: Paraná RS: Rio Grande do Sul SC: Santa Catarina C.S.B: Chenical Safety Board PCF: Porta Corta Fogo

13 12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA EXPLOSÕES EM UNIDADES DE ARMAZENAGEM DE GRÃOS Histórico Normas Brasileiras Explosões de Pós Parâmetros Críticos para Explosões de Poeiras MEDIDAS PREVENTIVAS CAPAZES DE EVITAR EXPLOSÕES Medidas Preventivas Gerais Aspectos Construtivos estrutura escadas e elevadores instalações elétricas sensor de temperatura eletricidade estática indicadores de pontos aquecidos controle de poeira locais confinados alívio de explosão dispositivos gerais Possíveis Fontes de Ignição METODOLOGIA E AMOSTRAGEM DESCRIÇÃO DA UNIDADE EM ESTUDO Escolha da Unidade para Estudo Identificação dos Locais Geradores de Pó moega galeria subterrânea máquina de limpeza redler de transporte... 59

14 elevador de transporte secador MÉTODO UTILIZADO Método princípio do método Interferências INSTRUMENTAÇÃO Materiais Utilizados no Laboratório aparelhagem balança analítica calibrador de vazão manômetro de coluna inclinada instalações Materiais Utilizados em Campo bomba de amostragem dispositivo amostrador cronômetro PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS EXECUTADOS ANTES DA COLETA EM CAMPO Calibração da Bomba Preparação dos Filtros para Coleta montagem dos filtros seleção do filtro testemunho codificação do porta-filtro Pesagem dos Filtros antes da Coleta estabilização pesagem Vedação do Porta-Filtro Verificação de Vazamento do Porta-Filtro Prazo de Validade dos Filtros Pesados PROCEDIMENTO DE COLETA EM CAMPO Coleta de Amostra na Moega coleta na moega com descarga manual coleta na moega com descarga por tombador Coleta de Amostra na Galeria Subterrânea

15 3.5.3 Coleta de Amostra na Máquina de Limpeza Coleta de Amostra no Redler de Transporte Coleta de Amostra no Elevador de Transporte Coleta de Amostra no Secador PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS EXECUTADOS APÓS A COLETA EM CAMPO Pesagem dos Filtros após a Coleta Limpeza de Materiais e da Balança limpeza de materiais limpeza da balança analítica Expressão dos Resultados Notas de Procedimentos pesagem de amostras soltas Análises das Amostras de Poeira gravimetria Determinação das Concentrações de Poeira concentração de poeira total volume do ar amostrado RESULTADOS E ANÁLISES DAS AMOSTRAS PROBABILIDADE DE EXPLOSÕES NA UNIDADE SEGUNDO CONCENTRAÇÕES ENCONTRADAS... 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS ANEXO A ANÁLISE LABORATORIAL DE ALGUMAS AMOSTRAS ANEXO B PLANILHA DE CÁLCULO DAS AMOSTRAS

16 15 1 INTRODUÇÃO Toda a atividade industrial em seu processo de transformação, tem objetivo através de matéria-prima, com processos industriais diversos, chegar ao produto manufaturado, porém o rendimento nunca ocorre em 100%, com um valor inicial da matéria-prima o resultado no produto final é menor, devido às perdas e eficiência do processo, sempre existirão resíduos, e estes podem ser: sólidos, líquidos ou gasosos, e ter características diversas, alguns podendo ser inflamáveis e explosivos, podendo afetar os trabalhadores envolvidos, a parte física da indústria, bem como a comunidade vizinha, e até o meio ambiente, através das emissões do processo para o exterior (SÁ, 1997). O fogo e a explosão devido à poeira orgânica em suspensão são riscos potencialmente mortais em toda a operação que tem resultado secundário a formação de tais materiais pulverulentos em algumas etapas de seu processo produtivo. As indústrias de processamento de produtos que em alguma de suas fases se apresentam na forma de pó são instalações com potencial de riscos quanto a incêndios e explosões. São indústrias de armazenagem, secagem e beneficiamento de produtos agrícolas, fabricantes de rações animais balanceadas, indústrias alimentícias, indústrias metalúrgicas, farmacêuticas, plásticas, de carvão e beneficiamento de madeira. Tais instalações devem, antes de sua implantação, efetuar uma análise acurada de seus riscos e tomar as precauções cabíveis, pois na fase de projeto as soluções são mais simples e econômicas. Porém as indústrias já implantadas, com o auxílio de um profissional competente, poderão equacionar razoavelmente bem os problemas, minorando os riscos inerentes (SÁ, 1997). Sob aspectos militares, explosivos podem ser definidos como substâncias ou mistura destas suscetíveis a sofrerem bruscas transformações químicas sob influência de calor ou ação mecânica. Destas transformações geram-se gases aquecidos sob alta pressão que tendem a expandir rapidamente levando a romper estruturas, destruir equipamentos e ceifar vidas humanas. As explosões em unidades armazenadoras geralmente possuem por material explosivo a mistura das substâncias: ar atmosférico e partículas sólidas em suspensão, respectivamente. As partículas originam-se das impurezas que acompanham a massa de grãos ou do esfacelamento dos grãos. A detonação dessa mistura será processada caso em algum local ocorra a temperatura do ponto de detonação, o que pode ser causado por uma fonte de

17 ignição do tipo: acúmulo de cargas eletrostáticas, curtos circuitos, descargas atmosféricas, atrito de componentes metálicos e descuidos quando do uso de aparelhos de soldagem. Processada a detonação em um dado ponto, a energia calorífica dissipada será utilizada na detonação de outro ponto. Isto estabelecerá uma série de detonações, enquanto houver condições favoráveis que são estabelecidas pela existência dos agentes comburentes e combustível e a ocorrência da temperatura do ponto de detonação. Deste modo, tem-se que o processo de detonação é rápido, mas não instantâneo, sendo que as séries de detonações podem atingir velocidades de propagação de até 7000 m/s, exercer pressões de até 550 KPa e gerar ondas de choque com velocidades de 300 m/s (SILVA, 1999). 16 Nas atividades industriais descritas acima há riscos para os trabalhadores, riscos estes físicos, químicos, biológicos e ergonômicos. No entanto, dentre os principais riscos observados em tais instalações, os acidentes causados por incêndios e explosões por poeiras em suspensão são dos que mais danos trazem ao patrimônio, com perdas irreparáveis inclusive de vidas humanas, incontáveis dias de paralisação, perda de mercado, de competitividade, o investimento necessário para colocar novamente em operação o complexo, além das conseqüências psicológicas que isto representa no futuro, pois, sempre haverá alguém que participou ou assistiu a catástrofes e que terá dificuldade de conviver com ela novamente. Neste trabalho será abordado mais especificamente os riscos de explosões de pós em suspensão nos diversos setores de uma unidade de recebimento, secagem, limpeza, armazenagem e expedição de produtos agrícolas mais precisamente o grão de soja. As explosões de pós em suspensão são fenômenos de pouca freqüência e talvez por esse motivo no Brasil existe pouca ou nenhuma bibliografia a respeito do assunto. Entretanto, quando um efeito desses acontece suas conseqüências são desastrosas e pouco difundidas. Em razão disso o fenômeno com suas causas e conseqüências torna apaixonante a busca por métodos de prevenção. O presente trabalho tem por objetivos identificar na unidade em estudo, pontos geradores de pós e possíveis fontes de ignição, descrevendo os método e instrumentação pra quantificação do pó em suspensão através de procedimento a ser adotado para coleta das amostras em campo e procedimentos laboratoriais utilizados pra quantificar as amostras. Através de planilhas e gráficos será apresentado os resultados das amostras correspondente a cada local coletado e diante das concentrações encontradas verificar a probabilidade da ocorrência de explosão na unidade em estudo descrevendo medidas preventivas segundo concentrações encontradas para evitar explosões na unidade em estudo.

18 17 Para atender os objetivos propostos este trabalho busca quantificar a poeira total gerada em diversas etapas de trabalho informando o risco de explosões de pós em unidades de recebimento e armazenagem de cereais na cidade de Chapecó. 1.1 OBJETIVOS Objetivo Geral Através de amostras de poeiras totais coletadas em uma unidade de recebimento, beneficiamento, armazenagem e expedição de cereais, identificar e quantificar os riscos quanto à explosão de pós Objetivos Específicos Identificar na unidade em estudo pontos geradores de pós e possíveis fontes de ignição; Identificar o método e instrumentação pra quantificação do pó em suspensão; Descrever o procedimento adotado para coleta das amostras em campo; Descrever os procedimentos laboratoriais utilizados pra quantificar as amostras; Através de planilhas e gráficos apresentar os resultados das amostras correspondente à cada local coletado; Diante das concentrações encontradas verificar a probabilidade da ocorrência de explosão na unidade em estudo; Medidas preventivas segundo concentrações encontradas para evitar explosões na unidade em estudo.

19 JUSTIFICATIVA A grande justificativa da elaboração deste trabalho se deu pelos poucos estudos relacionados à explosão de pós no Brasil, talvez por falta de uma norma específica de regulamentação trazendo com isso um total descuido e desconhecimento sobre o assunto. Através de explosões já ocorridas, sabe-se da grande destruição que a mesma pode trazer em uma unidade de recebimento, beneficiamento e armazenagem de grãos, mas continuamos sem saber exatamente os pontos críticos da ocorrência de uma explosão, sem dados reais da concentração de pó e possíveis fontes de ignição. Estudos realizados na Suécia descrevem concentrações de poeiras de grãos na faixa entre 4 e 53 g/m 3 em vários tipos de operações, mas não encontra-se nem um estudo relacionado à nossa região, pois, por mais que seja o mesmo tipo de grão em análise, a temperatura e a umidade do ar influencia na geração de pó, sua concentração e na ocorrência de explosão. Existe uma grande preocupação por parte dos profissionais de segurança do trabalho referente à concentrações de poeiras respiráveis, causadoras de doenças ocupacionais, inclusive com vários dados, estudos e medições em todos os ambientes de trabalho, mas nenhum estudo com enfoque quanto à concentrações de poeiras totais causadoras de explosões o que seria a destruição total de uma unidade de grãos. Além de saber que explosões são acidentes de grandes proporções causando destruições das edificações, paralisação dos trabalhos, perdas de mercado competitivo devido à paralisação e fornecimento do produto, repercussão na mídia mundial e a morte de grande número de funcionários, até mesmos vizinhos conforme a dimensão da explosão. Foi através da grande preocupação quanto a explosão de pó e a falta de informações sobre a mesma que se decidiu elaborar esse trabalho buscando informações de concentração, ignição e possíveis explosões nos ambientes de trabalho considerados críticos em uma unidade de recebimento, beneficiamento e armazenagem de grão. Outra grande justificativa da realização deste trabalho se deu principalmente por se enquadrar em uma unidade que mais sofreu acidentes por explosão de pó, pois, 67% dos acidentes totais ocorridos em explosões de pó, ocorreram em instalações de silos armazenadores (PÓ MORTAL, [entre 1970 e 1980]).

20 19 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 EXPLOSÕES EM UNIDADES DE ARMAZENAGEM DE GRÃOS Histórico Nos últimos anos, passou-se a notar que notícias sobre incêndios e explosões em instalações que processam grãos têm sido veiculadas com certa freqüência na mídia brasileira. Catástrofes envolvendo prejuízos de milhões de dólares e com vítimas fatais já não são mais exclusividade dos Estados Unidos, França ou Espanha. Dentre as ocorrências no Brasil, podemos resumidamente citar: Em janeiro de 1992, a explosão da célula C-2 do silo vertical de Porto de Paranaguá, Curitiba (PR) causou o falecimento de dois trabalhadores além de cinco ficarem feridos. A provável causa apontada para a explosão teria sido a combustão da poeira de cevada armazenada no local, durante uma operação de limpeza que acontecia no décimo andar do silo (que tinha 13 andares e 55 metros de altura), (RANGEL, 2007). Em junho de 1993, a explosão de um túnel de expedição de grãos da Cooperativa Agrícola Vale do Piqueri (Coopervale), em Assis Chateaubriand (PR), foi tão forte que deslocou o túnel seis metros acima do subsolo, lançando-o o mais de um metro no ar, formando uma cratera de mais de 40 metros de diâmetro. Quatro homens, que trabalhavam no escritório da balança do setor de expedição, morreram e seis ficaram feridos. Segundo moradores da cidade, o estrondo foi ouvido a quilômetros de distância e estilhaços de metal foram lançados a mais de mil metros. Os silos ficaram praticamente destruídos e os elevadores foram todos desmontados. Uma causa aventada foi a poeira em suspensão do milho transportado pelo túnel, que, em contato com uma faísca elétrica, teria provocado uma explosão em cadeia. Em novembro de 2001 uma explosão no depósito da empresa multinacional Coimbra, responsável pelo armazenamento de grãos do Corredor de Exportação do Porto de Paranaguá (PR), deixou 18 pessoas feridas, conforme figura 1 abaixo. Os técnicos do porto afirmaram, na época, que o desastre poderia ter sido causado por limpeza deficiente das esteiras que

21 20 transportavam os grãos das cinco mil toneladas de milho estocadas no local. A explosão teve tal magnitude que pedaços de telhas de zinco foram arremessados até mil metros de distância e estruturas de cimento com mais de 300 Kg também foram encontradas longe. Além do prejuízo com a perda do depósito, houve consideráveis danos causados aos caminhões que estavam na rua aguardando para descarregar, bem como a paralisação das esteiras que abasteciam os nove armazéns graneleiros, o que suspendeu as operações do Corredor de Exportações. Caso a explosão não tivesse ocorrido na hora do almoço, um número maior de vítimas teria sido registrado (WEBER, 2005). Figura 1: Explosão em Paranaguá Paraná (WEBER, 2005) Em dezembro de 2003, um incêndio destruiu três secadores de soja, com 40 toneladas cada, da Bunge Alimentos em Rio Grande (RS). Pode-se observar através da figura 2 o poder de uma explosão ocorrida em agosto de 1997 no terminal graneleiro da Semabla em Blaye, França. O complexo era formado por 44 cilindros de concreto, cada um com 6 metros de diâmetro e 36 metros de altura, dispostos em três fileiras, com capacidade de armazenamento de toneladas de milho, cevada e trigo. O evento causou 11 mortes, sendo encontradas soterradas em seus postos de trabalho seis vítimas, visto que não houve tempo de se promover uma evacuação no local. Também foi registrado que pedaços de concreto de tamanho considerável foram encontrados a 100 metros de distância (RANGEL, 2007).

22 21 Figura 2: Imagem após explosão nos silos, Blaye França 1997 (RANGEL, 2007) Logo a seguir, na figura 3, pode-se ter uma idéia do que era o terminal antes da explosão e, assinalado em azul, podemos verificar o que restou da destruição causada pela explosão. Figura 3: Vista superior do terminal graneleiro de Blaye antes e o que sobrou depois da explosão (partes em azul) (RANGEL, 2007) Nos Estados Unidos, segundo relatório do C.S.B. (Chemical Safety Board), ocorreram 82 explosões que tiveram início em função de poeira explosiva, no período de Janeiro de 2006 a julho de A grande maioria destas explosões não foram de grande gravidade, mas, teve uma conforme mostramos na figura 4 abaixo, a qual pode ser classificada como muito grave que foi em 07 de fevereiro de 2008 na Imperial Sugar, no momento da explosão havia 101 pessoas na indústria, tendo 39 mortes, também 23 pessoas sofreram queimaduras, sendo que 15 com queimaduras graves. A causa foi o acúmulo de poeira de açúcar em diversos locais da fábrica.

23 22 Figura 4: Explosão na Imperial Sugar nos Estados Unidos (Chemical Safety Board, ) A figura 5 abaixo, mostra aspecto em que ficou um silo Graneleiro fundo "V", da COTRIROSA, na cidade de Santa Rosa, RS. Devido à explosão do pó nas galerias e nos poços dos quais existe um túnel contendo a correia transportadora para a descarga ou a transilagem dos grãos. Nestes túneis, também denominados galerias, se deposita significativa porção de pó e outra tanta quantidade se encontra em suspensão em condições ideais de explosão caso tenha uma fonte de ignição. Figura 5: Explosão silo graneleiro fundo V em Santa Rosa RS (WEBER, 2005) Na tabela 1 abaixo, resumo das explosões ocorridas no Brasil, as quais teve alguma repercussão na mídia.

24 23 Tabela 1: algumas explosões ocorridas no Brasil Local Mês / Ano Ceval (Pranchita PR) Janeiro Cotrirosa (Santa Rosa RS) Agosto Porto (Paranaguá PR) Julho Canorpa (Apucarana PR) Agosto Ceval (Xanxerê SC) Julho Porto (Paranaguá PR) Novembro Porto (Paranaguá PR) Janeiro Cooperavale (Assis Chateubriand PR) Junho Fonte: Eng. Civil Silvio Edmundo Pilz Normas Brasileiras No Brasil não há nenhuma norma que trata especificadamente sobre o fenômeno EXPLOSÂO DE PÓ. No exterior, os estudos estão mais aprofundados. Nos Estados Unidos existe a norma NFPA 68, do órgão de mesmo nome que regulamenta os procedimentos para combate a incêndios e explosões. A NFPA trabalha em conjunto com o OSHA. Para evitar o perigo de explosão, regras de proteção em forma de leis, de especificações e normas têm sido desenvolvidas em muitos países e objetivam garantir que um alto nível de segurança seja observado. Devido ao crescimento da conexão econômica internacional, um extensivo progresso tem sido feito na conciliação de regras para a proteção contra explosões. As condições para a completa harmonização foram criadas na União Européia pela Diretriz EC A Diretriz 94/9/EC foi lançada em 1994 para padronizar a proteção contra explosão. No entanto, mundialmente há muito ainda a ser feito nessa área. (CLAUDIO BETENHEUSE, CARLOS ROGRIGO FERREIRA E OSVALDO THIBES CHAVES OLIVEIRA, AGOSTO DE 2005). Existem regulamentações e classificações para definir os ambientes com presença de substâncias inflamáveis, a temperatura superficial máxima de equipamentos, zonas e produtos

25 24 de risco que colaboram para a normatização na fabricação e instalação de equipamentos em áreas suscetíveis a riscos de explosão. A ABNT colabora com as norte-americanas NFPA, NEMA, NEC e IEC, assim como as normas européias EN e DIN, entre outras a nível mundial. No Brasil, as NRs definem padrões de segurança para ambientes considerados perigosos ao trabalho humano. Os produtos de risco são classificados pela ABNT (NBR 5418) em 4 grupos: I, IIA, IIB, IIC, a qual é baseada na Instrução Européia IEC 79/ As regulamentações internacionais usam as recomendações da IEC 79-10, que distinguem as seguintes categorias de zonas perigosas: zona 0, zona 1 e zona 2. Estas zonas são geográficas, mas os limites entre cada uma delas dificilmente são bem definidos. Uma zona pode se deslocar por diversos motivos: aquecimento dos produtos, ventilação falha do local, variações climáticas, erro de manipulação. Na zona 0, a atmosfera explosiva está sempre presente: na zona 1, a atmosfera explosiva está freqüentemente presente: na zona 2, a atmosfera explosiva pode acidentalmente estar presente. A ABNT adota a classificação em zonas. (ABNT, NBR- 5418, 1995, p. 3). Já a NFPA e NEC adotam a mesma classificação apenas chamando-as de divisões. A operação de equipamentos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas, por sua própria natureza constituem uma fonte de ignição e devem atender os requisitos estabelecidos em normas internacionais, como por exemplo NFPA 497. Estas normas apresentam os critérios para definição de área classificada, em função do potencial de risco das substâncias inflamáveis. A poeira de grãos e farelos é classificada como de classe II, grupo G, onde incluem poeiras combustíveis com resistividade igual ou superior a 105 ohm.cm. (MASHI, 2000) Ainda para equipamentos elétricos há a classificação em Grupos de Explosão, onde classificase como grupo II os aparelhos elétricos para todos os outros ambientes potencialmente explosivos remanescentes. Sendo assim, os aparelhos elétricos em instalações de armazenagem de grãos e farelos está neste grupo. A etiqueta de identificação de equipamentos elétricos deve mostrar para qual grupo de explosão está designada. (R. STAHL SCHALTGERATE GMBH; R. STAHL FORDERTECHNIK GMBH, 1999)

26 25 Tem-se a Instrução técnica Nº 027/2010 da Polícia Militar do estado de São Paulo, a qual estabelece medidas de segurança para a proteção contra incêndios e explosões em silos de armazenamento de cereais. Também a norma regulamentadora NR-31 é a diretriz legal que define os requisitos mínimos para a segurança do trabalhador do segmento agrícola, e ela traça diretrizes para a execução de instalações seguras de silos nas quais: Os elevadores e sistemas de alimentação dos silos devem ser projetados e operados de forma que evitem o acúmulo de poeiras, em especial nos pontos onde seja possível a geração de centelha por eletricidade estática. Todas as instalações elétricas e de iluminação no interior dos silos devem ser apropriadas à área classificada. Nota: Denomina-se área classificada a região identificada com potencial para formar uma atmosfera explosiva Explosões de pós As indústrias que processam produtos que em alguma de suas fases se apresentem na forma de pó, são indústrias de alto potencial de risco quanto a incêndios e explosões, e devem, antes de sua implantação, efetuar uma análise acurada dos mesmos e tomar as precauções cabíveis, pois na fase de projeto as soluções são mais simples e econômicas, porém as indústrias já implantadas, com o auxílio de um profissional competente, poderão equacionar razoavelmente bem os problemas, minorando os riscos inerentes. Citamos algumas atividades industriais reconhecidamente perigosas quanto ao risco de incêndios e explosões: indústrias de beneficiamento de produtos agrícolas, indústrias fabricantes de rações animais, indústrias alimentícias, indústrias metalúrgicas, indústrias farmacêuticas, indústrias plásticas, indústrias de beneficiamento de madeira e indústrias do carvão (SÁ, 1997). Nestes locais também encontra-se riscos de incêndios os quais ocorrem com todas as poeiras combustíveis, porém, para que tal aconteça é necessário que a quantidade de material combustível seja muito grande, e as partículas, tenham pouco espaço entre si, impedindo um contato direto e abundante com o oxigênio do ar. As partículas devem, porém estar afastadas entre si, de maneira que apesar da existência da fonte de ignição e da conseqüente combustão local, não seja permitida a propagação instantânea do calor de combustão às partículas localizadas nas camadas mais internas, devido a insuficiência de ar. Desta forma, a queima se

27 26 dá por camadas, em locais onde poeiras estejam depositadas ao longo das jornadas de trabalho, ou numa das seguintes formas: empilhados, em camadas, armazenados em tulha, depósitos e outros. A ignição que ocorre em camadas, deve ser controlada com cuidado, para evitar que o material depositado em estruturas, tubulações e locais de difícil visualização e limpeza, sejam colocados em suspensão, formando a nuvem de poeira, que evoluirá para explosão pois há no ambiente os fatores de deflagração da mesma, isto é fogo e energia. O incêndio por camadas, outrossim é de difícil extinção, podendo prolongar-se por várias horas após sua extinção. Não pode-se deixar de destacar o grande risco de explosões, o qual ocorre freqüentemente em unidades processadoras em referência, onde as poeiras tenham propriedades combustíveis. É necessário, porém, que as mesmas estejam dispersas no ar e em concentrações adequadas. Isto ocorre em pontos das instalações onde haja moagem, descarga, movimentação, transporte etc., desde que sem controle de exaustão e desde que, obviamente existam os fatores desencadeantes. As misturas combustíveis finamente pulverizadas são, em geral muito perigosas. Os depósitos de poeira combustíveis sobre vigas, sobre máquinas em torno dos locais de transferência no transporte, são suscetíveis de incendiar com chamas. Ao entrar em ignição, as poeiras combustíveis suspensas no ar podem produzir fortes explosões. Por outra parte, se as poeiras são agentes oxidantes e se acumulam sobre superfícies combustíveis, o processo de combustão se acelera consideravelmente no caso de incêndio. Se misturar um agente oxidante finamente pulverizado com outras poeiras combustíveis, a violência da explosão resultante será muito mais grave que se faltasse tal agente oxidante. Para sufocar ou deter os incêndios ou deflagrações de poeiras combustíveis se empregam materiais inertes, tais como a pedra cal. O perigo de uma classe determinada de poeira está relacionado com sua facilidade de ignição e com a gravidade da explosão resultante. Para tal, foi criado nos E.U.A um equipamento experimental para testar poeiras explosivas, com sensores diversos para permitir conhecer as características das poeiras explosivas. A sensibilidade de ignição é função da temperatura de ignição e da energia necessária, enquanto que a gravidade de explosão vem determinada pela pressão máxima de explosão e pela máxima velocidade de crescimento da pressão. Para facilitar as comparações dos dados de explosividade derivados dos ensaios mencionados,

28 27 todos os resultados se relacionam com uma poeira de carvão conhecida de Pittsburg tomando uma amostra uma concentração de 0,5 kg/m 3, kg de pó de carvão por m 3 de ar, exceto dos pós metálicos.quanto menor for a dimensão da partícula de pó, é mais fácil a nuvem entrar em ignição, visto ser maior a superfície exposta por unidade de peso da matéria (superfície específica). As dimensões da partícula influem também sobre a velocidade de crescimento da pressão: para uma concentração dada de pó em peso, um pó formado por partículas grossas mostra uma velocidade de aumento de pressão mais baixa que o mesmo pó fino. A concentração mínima necessária para que haja explosão, a temperatura de ignição, e a energia necessária para ignição por sua vez diminuem ao diminuir a dimensão da partícula de pó. Numerosos estudos indicam este efeito em grande variedade de poeiras.a dimensão do tamanho da partícula, faz aumentar também a capacidade elétrica das nuvens de pó, ou seja, o tamanho das cargas elétricas que se pode acumular na partícula da nuvem. Como a capacidade elétrica dos sólidos é função de sua superfície, a possibilidade que se produzam descargas eletrostáticas de suficiente intensidade para colocar em ignição a nuvem de pó, aumenta ao diminuir a dimensão média da partícula. Porém para que se produzam descargas eletrostáticas se requer, entre outros, consideráveis quantidades de pó em grandes volumes com forças dielétricas relativamente altas e conseqüentemente longos períodos de relaxação. Devido as altas energias de ignição necessárias para incendiar a nuvem, em comparação com as que requerem os gases. A causa de uma explosão de pó deve atribuir-se a outros fatores, a não ser que existam provas definitivas que demonstrem que esta foi a causa provável. Como acontece com os vapores e os gases inflamáveis, existe uma margem específica de concentração de pó dentro do qual pode ocorrer a explosão.os valores da concentração podem expressar-se em peso por unidade de volume, embora ao não conhecerse a dimensão da partícula da amostra. O limite superior de explosividade (LSE) das nuvens de pó não foram determinadas devido a dificuldades experimentais, também se questiona se ele existe para poeiras e do ponto de vista prático sua utilidade é duvidosa. As curvas que se obtêm ao relacionar graficamente a Pmp. e a Vmp., com a concentração, demonstram que estes valores são mínimos no limite inferior de explosividade e que depois aumentam até seu valor máximo ao dar-se a concentração ótima, em cujo ponto começam a diminuir lentamente. Também se verifica que a Pmp. e a Vmp., não se dão precisamente em igual concentração. O efeito destrutivo se determina em primeiro lugar pela Vmp (SÁ, 1997). Se observa que as explosões mais violentas se produzem com uma concentração ligeiramente superior a necessária para que se tenha a reação com todo o oxigênio que haja na atmosfera. A

29 28 concentrações menores se gera menos calor e se criam menores pressões de ponta. Com concentrações maiores das que causam explosões violentas, a absorção do calor pela poeira não queimada pode ser a razão que se produzam pressões menores de explosão, que a máxima. A presença de um sólido inerte no pó, reduz a combustividade do mesmo, pois absorve calor, porém a quantidade necessária para impedir a explosão é considerada maior que as concentrações que possam ser encontradas ou toleradas como corpos estranhos ao processo. A adição de corpos inertes reduz a Vmp. E aumenta a concentração mínima de pó necessária para a explosão. Um exemplo é a pulverização de rocha nas minas de carvão para impedir as explosões dos pós-combustíveis. Geralmente a pulverização se faz na entrada das minas com uma concentração de poeira de rocha de 65% da quantidade total do pó. O gás inerte é eficaz na prevenção das explosões de pós, uma vez que dilui o O 2 a uma concentração muito baixa. Ao selecionar o gás inerte mais adequado, deve-se cuidar para que este não reacione com o pó, é o caso de certas poeiras metálicas que reacionan com o CO 2 ou com o N 2, neste caso deve usar-se o Hélio(He) ou Argônio (A). As variações da concentração do O 2 afetam a facilidade de ignição das nuvens de pó e suas pressões de explosão. Ao diminuir a pressão parcial de O 2, a energia necessária para explosão aumenta, a temperatura, também, e as Pmp., diminuem. O tipo de gás inerte empregado como diluente para reduzir a concentração do O 2 tem um efeito aparentemente relacionado com a capacidade molar. A combustão do pó se produz na superfície das partículas. A velocidade de reação, portanto, depende do íntimo contato do pó com o O 2. Por este fato, o fator turbulência propicia explosões mais violentas, que as em atmosferas mais tranqüilas. A adição de uma pequena quantidade de gás inflamável à nuvem de pó põe em ignição o aerossol resultante, reforçando a violência da explosão, sobretudo a baixas concentrações. As Vmp, resultantes são mais altas que as previsíveis em condições normais. Sem contar o pó, a fração restante do total do combustível suspenso no ar, representada pelo vapor inflamável, estaria por si só abaixo de seu (LIE). Em algumas operações de secagem que impliquem na evaporação de uma substância inflamável extraída da poeira combustível, se produzem explosões muito mais violentas que as consideradas apenas pelo vapor inflamável.

30 29 Tem acontecido ainda explosões em misturas de vapor inflamável-pó combustível-ar em que a proporção da mistura de ar vapor estava abaixo do (LIE), ante tal situação é necessário prever medidas de proteção especial, tal como a diluição com gás inerte, utilização de supressores de explosão, instalação de elementos de ventilação de grandes dimensões e a adoção de métodos cuidadosamente estudados da eliminação da eletricidade estática (aterramento). As nuvens de poeira podem incendiar-se pela ação de chamas abertas, luzes, produtos defumadores, arcos elétricos, filamentos incandescentes, faíscas de fricção, condutos de vapor de alta pressão, e outras superfícies quentes, faíscas eletrostáticas, aquecimento espontâneo, Solda e corte oxi-acetilênico, e faíscas procedentes destas operações. A maior parte das temperaturas necessárias para por em ignição as nuvens de pó, situam-se entre 300 e 600 º C. e a grande maioria das potências, estão entre 10 e 40 mj. A alta concentração de poeira gerada pela manipulação dos grãos é o principal combustível para a ocorrência de explosões. Nos estados de Goiás, Mato Grosso, Minas Gerais e Bahia, onde também é intensa a atividade de manipulação de grãos, os riscos são ainda maiores em função da baixa umidade relativa do ar, transformando as unidades armazenadoras de grãos em verdadeiros barris de pólvora. A concentração da incidência de incêndio e explosões nos silos brasileiros ainda é uma incógnita para os especialistas. As explosões em plantas de armazenagem podem ser classificadas como primárias e secundárias. A poeira depositada ao longo do tempo nos mais diversos locais da planta industrial conforme figura 6 abaixo, quando agitada ou colocada em suspensão e na presença de uma fonte de ignição, com energia suficiente para a primeira deflagração, poderá explodir, causando vibrações subseqüentes pela onda de choque fazendo com que mais pó depositado entre em suspensão e mais explosões aconteçam, cada qual mais devastadora que a anterior, causando prejuízos irreversíveis ao patrimônio, paradas no processo produtivo, invalidez ou morte. As explosões em unidades armazenadoras geralmente possuem por material explosivo a mistura das substâncias: ar atmosférico e partículas sólidas em suspensão, as quais neste caso são denominadas como os agentes comburentes e combustível, respectivamente. As partículas originam-se das impurezas que acompanham a massa de grãos ou do esfacelamento dos grãos (SILVA, 1999).

31 30 Figura 6: Poeira depositada sob acionamento da correia transportadora no túnel subterrâneo de uma unidade armazenadora de grãos A mudança de incêndio para explosão pode ocorrer facilmente, desde que poeiras depositadas nas cercanias do fogo, sejam agitadas, entrem em suspensão, ganhem concentração mínima, e como o local já está com os ingredientes necessários, o próximo passo é o desencadeamento das subseqüentes explosões. Ao contrário, se as poeiras em suspensão causarem uma explosão, as partículas de poeira que estão queimando saem da suspensão e espalham o fogo. Nestes termos os danos poderão ser bem maiores. A possibilidade da explosão de uma nuvem de pó está condicionada pela dimensão de suas partículas, sua concentração, as impurezas, a concentração de oxigênio e a potência da fonte de ignição. As explosões de pó se produzem freqüentemente em série, muitas vezes a deflagração inicial é muito pequena em quantidade, porém de suficiente intensidade para colocar o pó das cercanias em suspensão, ou romper peças de máquinas ou instalações dentro do edifício, como os coletores de pó, com o que cria uma nuvem maior através do qual podem se propagar explosões secundárias e até mesmo de um edifício ao outro. O perigo de uma classe determinada de poeira está relacionado com sua facilidade de ignição e com a gravidade da explosão resultante. As partículas inferiores a 100 mícrons são aderentes aos grãos durante a operação de limpeza, podendo se desprender durante a movimentação e, por isso, permanecem em suspensão. Estudos revelam que, partículas inferiores a 100 mícrons demoram mais de 24 horas para

32 31 decantar em dois cm. As partículas de pó apresentam as seguintes propriedades: (ANDRADE. E.D; BORÉM. F.M, 2004) Teor de umidade entre 5 a 11% b.u Carboidratos 6 a 20% Lipídios 1 a 4% Fibras 7 a 15% (ANDRADE. E.D; BORÉM. F.M, 2004) Á semelhança dos gases e vapores, o pó agrícola exige limites de concentrações para diferentes tamanhos de partículas em suspensão no ar para que possam ocorrer explosões ou incêndios. Outros fatores podem alterar o índice de concentração de pó, dentre eles o tamanho e diâmetro da partícula, a concentração de oxigênio, energia da fonte de ignição, a turbulência da nuvem de pó e o teor de pureza do pó. Medidas preventivas, como o controle de concentração de pó no ambiente, avisos com proibição de fumar, manutenção de redes elétricas, utilização de protetores para lâmpadas e emprego de motores blindados, são básicos e fundamentais. A umidade contida nas partículas de pó faz aumentar a temperatura de ignição. Após a ignição, a umidade do ar tem pouco efeito sobre a deflagração, existe, porém, uma relação direta entre o teor de umidade, a energia mínima necessária para a ignição, a concentração de explosão mínima e as dimensões da partícula. Do ponto de vista prático, a umidade não pode considerar-se como meio efetivo de prevenção contra explosões, pois a maior parte das fontes de ignição, proporciona energia suficiente para aquecer e evaporar a umidade que pode estar presente no pó. Para que a umidade impeça a explosão, o pó deve estar encharcado. Outras medidas preventivas prevêem instalações elétricas nos silos à prova de explosão como enclausuramento de lâmpadas e tomadas conforme figura 7 e figura 8. Apurado o controle da umidade relativa do ar (abaixo de 50%, caracteriza-se faixa crítica de risco), controle da eletricidade estática, por meio de sistema de aterramento dos silos, controle de chamas abertas com o uso de aparelhos de soldagem, fósforos e operações de esmirilhamento de metais, além da instalação de pára-raios.

33 32 Figura 7: Enclausuramento de lâmpadas deficientes Figura 8: Enclausuramento correto de lâmpadas Parâmetros críticos para explosões de poeiras Nos Estados Unidos, que estudam as explosões de poeira de grãos há mais tempo, recomendase que a concentração máxima de poeira de grãos no ambiente de trabalho seja de 4 g/m 3 de ar. A faixa mais perigosa para gerar uma explosão, varia entre 20 e g/m 3 de ar. Se uma

34 33 lâmpada de bulbo (incandescente) de 25 watts pode ser vista a 2 metros de distância num ambiente empoeirado, isso significa que a concentração de poeira é inferior a 40 g/m 3 de ar, mas, mesmo assim, dentro do limite da explosividade. A seguir, um resumo das características físico-químicas dos fatores influentes na ocorrência de explosões por pó em suspensão. Tamanho da partícula: < 0,1mm; Concentração da poeira: 40 a g/m 3 ; Índice de umidade: < 11%; Índice de oxigênio no ar: > 12%; Energia de ignição: > 10 a 100 mj (mega joule); Temperatura de ignição: 410 a 600 ºC. (FIREFLY, 2005). 2.2 MEDIDAS PREVENTIVAS CAPAZES DE EVITAR EXPLOSÕES Medidas preventivas gerais Apurado controle de umidade relativa do ar sendo que abaixo de 50%, caracteriza-se faixa crítica de risco; Limpar periodicamente os sistemas de captação de pó trocando os filtros nos períodos definidos pelos fabricantes; Proceder a limpeza diária da poeira residual depositada nas máquinas, equipamentos e instalações; Treinar os operadores e demais funcionários quanto os potenciais riscos de explosões; Fazer manutenções periódicas dos equipamentos eletro-mecânico; Certificar periodicamente os estados dos cabos elétricos; Tomar os devidos cuidados ao utilizar aparelhos de solda nos serviços de manutenção;