RISCO DE INCÊNDIO DE UMA FÁBRICA DE BIOCOMBUSTÍVEIS

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1 3as Jornadas de Segurança aos Incêndios Urbanos Universidade de Coimbra- Portugal 28 de Maio de 2013 RISCO DE INCÊNDIO DE UMA FÁBRICA DE BIOCOMBUSTÍVEIS Mafalda Sobral Enga do Ambiente Universidade de Coimbra, Portugal. António Moura Correia Professor Instituto Politécnico de Coimbra, Portugal.. João Paulo C. Rodrigues * Professor, Universidade de Coimbra, Portugal SUMÁRIO Os incêndios e as explosões estão na origem de grandes danos pessoais e materiais em instalações onde se desenvolvem atividades económicas, pelo que nos estabelecimentos industriais devem adotar-se medidas adequadas de prevenção de incêndios e preservação da segurança dos trabalhadores. Neste trabalho é feita a análise de risco de incêndio de uma fábrica de biodiesel com recurso ao software Effects e a análise dos possíveis impactes ambientais decorrentes de um eventual incêndio na instalação fabril. Palavras-chave: risco, incêndio, biodiesel, impactes, indústria. 1. INTRODUÇÃO Atualmente, a energia necessária no mundo é fornecida, na sua grande maioria, através de fontes petroquímicas, carvão e gás natural, que são fontes não renováveis e, ao atual ritmo de consumo, esgotar-se-ão rapidamente. A sociedade tem vindo então a empenhar-se na promoção da utilização de recursos renováveis como fonte de energia, apostando na utilização de novos combustíveis que têm potencial para resolver muitos dos problemas sociais atuais, ajudando na minimização da poluição atmosférica e na redução do aquecimento global. O Biodiesel, nome mais comum dos ésteres metílicos de ácidos gordos, é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis, que pode ser obtido por diferentes processos tais * Autor correspondente Departamento de Engenharia Civil. Faculdade de Ciências e Tecnologia. Universidade de Coimbra Polo II. Rua Luís Reis Santos Coimbra. PORTUGAL. Telef.: Fax: jpaulocr@dec.uc.pt 27

2 Mafalda Sobral, António Correia & João Paulo Rodrigues como o craqueamento, a esterificação e a transesterificação. Apesar de o biodiesel ser normalmente considerado como um combustível seguro, o seu processo de produção pode ser perigoso e deve ser tratado como qualquer outro processo químico. A análise de risco no processo de produção de biodiesel deve ter em conta não só os perigos do metanol, mas também todas as fases do processo desde o reator de transesterificação até aos tanques de armazenamento. [1] A ocorrência de um incêndio num edifício industrial geralmente traduz-se, não só na perda de bens de produção e da própria instalação fabril, como também em prejuízos para o ambiente, pelo que se torna necessário identificar todos os impactes sobre o meio ambiente provocados por um possível incêndio em unidades industriais, de modo a estabelecer as ações a desenvolver de forma a minimizar ou compensar os impactes ambientais negativos. 2. CASO DE ESTUDO Neste trabalho realizou-se a análise de risco de incêndio da unidade de produção e armazenamento de biodiesel PRIO Biocombustíveis S.A., situada no Terminal de Granéis Líquidos do Porto de Aveiro, Freguesia da Gafanha da Nazaré, Concelho de Ílhavo, Distrito de Aveiro, Portugal. A unidade industrial encontra-se implantada num lote com uma área total de cerca de m 2, sendo constituída essencialmente por um edifício social, uma zona de armazenamento (Figura 1), uma zona destinada ao processo de fabrico (Figura 2) e alguns edifícios de apoio. Figura 1 Vista da zona de armazenamento Figura 2 Vista da zona destinada ao processo de fabrico Na zona correspondente ao processo de fabrico de biodiesel, assumem especial importância as emissões de metanol e metilato de sódio que, pela sua maior volatilidade à temperatura ambiente e pelas quantidades envolvidas no processo, poderão levar à formação de atmosferas explosivas, razão pela qual é exigida a adoção de medidas especiais de prevenção e proteção, de modo a garantir a segurança e saúde dos trabalhadores. A zona de implantação da instalação industrial é caracterizada por uma temperatura média anual de aproximadamente 15 C, tendo sido a temperatura máxima absoluta registada pelo 28

3 Risco de incêndio de uma fábrica de biocombustíveis Instituto de Meteorologia de cerca de 39 C. Nesta zona, os ventos mais intensos e frequentes sopram, geralmente, do quadrante noroeste, tendo sido a velocidade do vento máxima horária registada pelo SNIRH de cerca de 15 m/s. A principal fonte de risco interna associada à unidade industrial provém da presença de diversos produtos químicos com propriedades nocivas, apresentados no Quadro 1, que em determinadas circunstâncias poderão conduzir a potenciais acidentes. Quadro 1 Principais produtos químicos e respetivas características de perigo Produto Característica de Perigo Óleo Bruto Líquido combustível não inflamável Metanol Líquido facilmente inflamável Hidróxido de Sódio Substância corrosiva Metilato de Sódio Líquido inflamável Biodiesel Líquido combustível não inflamável Glicerina Líquido combustível não inflamável Os produtos químicos referidos encontram-se armazenados em tanques cilíndricos verticais metálicos posicionados ao nível do solo, com uma altura máxima de cerca de 14 metros, encontrando-se todos eles inseridos em bacias de retenção. Na unidade industrial, as zonas de abastecimento, o posto de redução de gás, a zona do processo produtivo, bem como a zona de armazenamento de metanol e metilato de sódio, são as áreas que, pelas suas características de perigosidade, contribuem de forma significativa para o risco interno de explosão e incêndio. Nas instalações localizadas na vizinhança da unidade fabril existe uma grande quantidade de reservatórios com substâncias inflamáveis, tóxicas e corrosivas, que contribuem para o risco de explosão e incêndio externo. (a) (b) (c) (d) Figura 3 Rede de extinção de incêndios (a) canhão de espuma; (b) extintor; (c) difusores de arrefecimento; (d) grupo de bombagem 29

4 Mafalda Sobral, António Correia & João Paulo Rodrigues A instalação fabril possui uma complexa rede de deteção e extinção de incêndios (Figura 4), que inclui detetores ótico-térmicos de fumo, sondas térmicas, botoneiras de alarme, sirenes, bocas de incêndio, extintores, canhões de espuma, sprinklers e difusores de arrefecimento, entre outros. (a) (b) (c) Figura 4 - Contornos obtidos pelo software Effects para perda de contenção de um tanque (a) de biodiesel, (b) de metanol e (c) de glicerina 3. ANÁLISE DE RISCO DE INCÊNDIO A análise do risco de incêndio industrial assume uma elevada importância na proteção humana e dos edifícios, permitindo a decisão das medidas de segurança adequadas com base no conhecimento do nível de risco. Com o software Effects, da TNO Holanda [2], foi realizado um estudo das possíveis consequências físicas de uma eventual libertação acidental dos materiais e produtos armazenados na instalação de produção e armazenamento de biodiesel. Dada a grande diversidade de materiais presentes na instalação, optou-se por considerar apenas os produtos presentes em maiores quantidades e aqueles que, embora em quantidades menores, apresentam características de perigosidade. Assim, foram considerados o biodiesel, o metanol e a glicerina, individualmente, tendo sido obtidos os contornos representados na Figura 4, correspondentes à probabilidade de ocorrência de queimaduras letais. Os contornos representados na Figura 4 foram obtidos, considerando uma situação inicial favorável à ocorrência e desenvolvimento de um cenário acidental. Como tal, foi considerada uma temperatura ambiente elevada (39 C), acompanhada de uma forte radiação solar, na ausência de cobertura de nuvens, e ainda uma velocidade do vento elevada (15 m/s). Para as condições iniciais consideradas, o Effects não prevê a ocorrência de danos graves, uma vez que não são atingidas concentrações no ar superiores ao limite inferior de inflamabilidade, para nenhuma das três substâncias consideradas. A discrepância verificada na dimensão dos contornos obtidos para as diferentes substâncias, deve-se essencialmente às diferentes quantidades armazenadas. 30

5 Risco de incêndio de uma fábrica de biocombustíveis Dada a grande proximidade entre os diversos tanques de armazenamento, poderá existir a possibilidade de que os tanques localizados na vizinhança do tanque acidentado sejam também afetados, levando a um aumento da magnitude do acidente. Com recurso ao mesmo software foi ainda simulada a ocorrência de um BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) num tanque de armazenamento de metanol, considerando que, por qualquer motivo, a temperatura no interior do tanque atinge os 65 C, tendo sido obtidos os contornos representados na Figura 5, referentes ao tamanho máximo da bola de fogo e à ocorrência de queimaduras letais. Figura 5 Contornos obtidos pelo software Effects para a ocorrência de um BLEVE num tanque de metanol Um acidente com a magnitude representada na Figura 5, poderá ser suscetível de se propagar às instalações vizinhas, nomeadamente ao parque de tanques de armazenamento de grandes quantidades de combustíveis fósseis localizado a uma distância muito reduzida da unidade industrial estudada, levando a um agravamento da situação acidental e das suas consequências. Como tal, a possibilidade de ocorrência de um efeito dominó adquire uma importância elevada. Na Figura 6 é apresentado o gráfico relativo à variação da radiação térmica proveniente da ocorrência de um BLEVE num tanque de armazenamento de metanol, em função da distância ao tanque acidentado, verificando-se que a radiação térmica atinge os 120 kw/m 2 no local do acidente, deixando de ser significativa para distâncias superiores a cerca de 900 metros. Na Figura 7 é apresentada a representação gráfica da variação da radiação térmica, a 250 metros de distância do tanque acidentado, em função do tempo. Através da análise do gráfico é possível verificar que a radiação térmica a 250 metros de distância atinge o seu pico máximo, de aproximadamente 28 kw/m 2, aos cerca de 6 segundos, anulando-se após os 16 segundos. De acordo com o software, para esta distância, verifica-se uma probabilidade de ocorrência de queimaduras letais de 6%. 31

6 Mafalda Sobral, António Correia & João Paulo Rodrigues 4. IMPACTES AMBIENTAIS Devido ao crescimento acelerado da população e das suas necessidades de consumo, as indústrias registaram um desenvolvimento considerável em número, áreas de atuação e variedade de produtos e materiais. No entanto, a preocupação com o meio ambiente natural não se fez presente durante muitos anos, tendo como resultado graves danos ambientais Radiação Térmica (kw/m 2 ) Radiação Térmica (kw/m 2 ) Distância (m) Figura 6 - Representação Gráfica da Radiação Térmica em Função da Distância (BLEVE) Tempo (s) Figura 7 - Representação Gráfica da Radiação Térmica a 250m em Função do Tempo (BLEVE) Um impacte ambiental traduz-se por um conjunto de alterações, favoráveis ou desfavoráveis, produzidas em parâmetros ambientais e sociais, num determinado período de tempo e numa determinada área, resultantes da realização de um projeto, comparadas com a situação que ocorreria, nesse mesmo período de tempo e nessa mesma área, se esse projeto não viesse a ter lugar [3]. A ocorrência de um incêndio numa unidade industrial geralmente traduz-se, não só na perda de bens materiais, mas também em prejuízos mais ou menos graves para o ambiente, pelo que se torna necessário identificar e avaliar todos os possíveis impactes sobre o ambiente provocados por um eventual incêndio na instalação fabril. A unidade industrial de produção e armazenamento de biodiesel, PRIO Biocombustíveis S.A., localiza-se no Terminal de Granéis Líquidos do Porto de Aveiro, verificando-se a sua proximidade a zonas identificadas como sendo sensíveis, protegidas ou locais de importância comunitária, nomeadamente a Zona de Proteção Especial da Ria de Aveiro, a Reserva Natural das Dunas de São Jacinto e a Pateira de Fermentelos. Como tal, torna-se necessário garantir um nível adequado de proteção e prevenção contra incêndios e explosões na instalação fabril, de modo a prevenir e/ou reduzir eventuais impactes ambientais negativos sobre essas mesmas zonas. 32

7 Risco de incêndio de uma fábrica de biocombustíveis Dos possíveis impactes ambientais provenientes da eventual ocorrência de um incêndio na instalação fabril, destacam-se os provocados pela emissão de gases e fumos e pelo eventual derrame de substâncias na água ou no solo [4]. Assim, destacam-se a afetação da avifauna, a perda de produtos e materiais e as perdas económicas que, sendo impactes ambientais muito significativos, se encontram descritos no Quadro 2. Quadro 2 Principais impactes ambientais decorrentes de um eventual incêndio na fábrica Descritor Ações geradoras do impacte Descrição do impacte Área de ocorrência Características do impacte Fauna e Flora Derrame de substâncias na água; Emissão de fumos Afetação da avifauna Local Média Magnitude; Muito Significativo; Permanente; Improvável Sócio economia Combustão; Derrame de substâncias na água e/ou solo Perda de produtos e materiais Local Média Magnitude; Muito Significativo; Permanente; Certo Sócio economia Explosão; Derrame de substâncias na água e/ ou solo Perdas económicas Local Alta Magnitude; Muito Significativo; Permanente; Certo Uma vez que todos os tanques de armazenamento na unidade industrial se encontram inseridos em bacias de retenção, as consequências de um eventual derrame serão evitadas ou minimizadas, se a estrutura das mesmas não for afetada no decorrer do acidente. No entanto, o combate prolongado a um eventual incêndio associado a perda de contenção por parte dos tanques de armazenamento, poderá levar a que a capacidade das bacias de retenção seja excedida. Assim, se a estrutura das bacias de retenção for danificada ou se a sua capacidade for excedida, o derrame da substância armazenada facilmente atingirá as águas da Ria de Aveiro, levando à sua contaminação e afetando as diversas espécies da flora e fauna aquáticas, incluindo a avifauna local. Assim, a afetação da avifauna, embora seja considerado um impacte ambiental improvável devido à existência de bacias de retenção em torno de todos os tanques de armazenamento que têm como função a contenção de qualquer derrame, é considerado um impacte muito significativo, dado o elevado valor ecológico das espécies presentes na zona. A perda de produtos e materiais, bem como as perdas económicas, são impactes socioeconómicos muito significativos, uma vez que a sua ocorrência é certa e permanente em caso de acidente grave e tendo em conta a elevada quantidade de produtos armazenados e seu elevado valor económico. 33

8 Mafalda Sobral, António Correia & João Paulo Rodrigues 5. CONCLUSÕES O óleo vegetal, sendo uma mistura de diversas substâncias, não se encontra na base de dados do software Effects, pelo que, apesar de se tratar da substância presente na instalação em maior quantidade (cerca de m 3 ), não foi possível simular a ocorrência de um acidente na fábrica envolvendo os depósitos de armazenamento deste material. No entanto, sendo o biodiesel obtido a partir dos óleos vegetais, com base num processo químico que provoca pequenas alterações nas características iniciais dos óleos vegetais, não se prevê que as suas propriedades sejam muito divergentes em relação às propriedades do biodiesel, pelo que se espera que as consequências de um acidente num dos tanques de armazenamento de óleo vegetal sejam idênticas às obtidas para o biodiesel. Tendo em conta o estudo realizado com o software Effects, é possível concluir que um eventual incêndio num dos tanques poderá ser suscetível de se propagar aos tanques vizinhos, devido à grande proximidade entre os diversos tanques de armazenamento. No entanto, essa propagação horizontal do incêndio poderá ser evitada, uma vez que todos os tanques possuem anéis de tubagem com sprinklers para arrefecimento dos mesmos e todas as bacias de retenção possuem canhões de espuma para combate a incêndios. De acordo com os contornos obtidos pelo software, a eventual ocorrência de um BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) num tanque de armazenamento de metanol, poderá ser suscetível de atingir, não só os tanques vizinhos, mas também a instalação contígua onde se encontra um parque de tanques de armazenamento de combustíveis fósseis, levando a um possível agravamento do cenário acidental e das suas consequências. As condições iniciais consideradas no estudo, sendo caracterizadas por uma elevada temperatura ambiente e uma velocidade do vento elevada, são favoráveis a uma boa dispersão atmosférica dos poluentes libertados no decorrer de um eventual acidente industrial, atenuando, desse modo, os impactes ambientais decorrentes das emissões gasosas associadas a incêndios e explosões. No entanto, estas condições são propícias ao desenvolvimento e expansão do incêndio, levando a um incremento da possibilidade de ocorrência de queimaduras letais. Na análise dos impactes ambientais decorrentes de um eventual incêndio na unidade de produção e armazenamento de biodiesel, a afetação da avifauna, a perda de produtos e materiais, e as perdas económicas são considerados impactes muito significativos, uma vez que as espécies de avifauna presentes na zona são consideradas protegidas e de elevado valor ecológico, e as quantidades de produtos e materiais armazenados, bem como o seu valor económico, são muito elevados. AGRADECIMENTOS Ao Victor van Swinderen, representante da firma holandesa TNO, e à equipa de suporte da TNO, pela cedência de utilização do software Effects e pela paciência no esclarecimento de todas as dúvidas decorrentes da utilização do software. 34

9 Risco de incêndio de uma fábrica de biocombustíveis Ao Eng.º Nuno Correia, Diretor Fabril da PRIO Biocombustíveis S.A., por todas as facilidades concedidas na disponibilização de toda a informação necessária. REFERÊNCIAS [1] Salzano, E.; Di Serio, M. & Santacesaria, E. Emerging Risks in the Biodiesel Production by Transesterification of Virgin and Renewable Oils, Energy Fuels, vol. 24, 2010, p [2] TNO TNO Safety Software EFFECTS Version 8 User and Reference Manual, TNO Built Environment & Geosciences, Dept. of Industrial and External Safety, Netherlands, [3] Decreto-Lei n.º 197/2005, de 8 de Novembro, Diário da República n.º 214 I Série A, Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional. [4] Sobral, M. Análise de Risco de Incêndio de uma Fábrica de Biocombustíveis, Tese de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente, Universidade de Coimbra,