Análise de Segurança para a Destilação e Tanques de Armazenamento em Usinas de Açúcar e Álcool. Autor: Diego de Sousa Bernardes

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA Análise de Segurança para a Destilação e Tanques de Armazenamento em Usinas de Açúcar e Álcool Autor: Diego de Sousa Bernardes Uberlândia MG 2008

2 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA Análise de Segurança para a Destilação e Tanques de Armazenamento em Usinas de Açúcar e Álcool Autor: Diego de Sousa Bernardes Monografia de graduação apresentada à Universidade Federal de Uberlândia como parte dos requisitos necessários para a aprovação na disciplina de Projeto de Graduação do curso de Engenharia Química. Uberlândia MG 2008

3 3 BANCA EXAMINADORA DA MONOGRAFIA DA DISCIPLINA DE PROJETO DE GRADUAÇÃO DE DIEGO DE SOUSA BERNARDES APRESENTADA À FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA, EM 15/12/2008. BANCA EXAMINADORA Prof. Luís Cláudio Oliveira Lopes Orientador FEQUI/UFU Prof. a Valéria Viana Murata FEQUI/UFU Prof. Cláudio Roberto Duarte FEQUI/UFU

4 4 Dedico este trabalho à minha família, em especial a meus pais, por todo apoio, confiança e amor, fundamentais ao meu crescimento profissional e persistência para vencer mais essa etapa.

5 5 Agradeço sinceramente ao amigo, professor e orientador Luís Cláudio O. Lopes pela dedicação, empenho e todo direcionamento propiciando a realização desse sonho.

6 6 A imaginação é mais importante que a ciência, porque a ciência é limitada, ao passo que a imaginação abrange o mundo inteiro. (Albert Einstein)

7 7 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...8 LISTA DE TABELAS...8 RESUMO...9 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO...10 CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Descrição do Processo de Produção de Açúcar e Álcool Tanques de Armazenamento Destilação Aspectos de Segurança Industrial...35 CAPÍTULO 3 DESENVOLVIMENTO Introdução Análise de Segurança Aspectos Gerais, Legislação e Normas Análise de Segurança do Sistema de Destilação Análise de Segurança do Sistema de Armazenagem de Etanol Comentários Gerais...49 CAPÍTULO 4 CONCLUSÃO...54 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...55 ANEXO I ICSC do Etanol...56 ANEXO II Fluxograma geral de produção de açúcar e álcool...59

8 8 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Lavagem da Cana...13 Figura 2.2 Desfibrador (shredder) em manutenção...14 Figura 2.3 Embebição Simples...15 Figura 2.4 Embebição Composta...16 Figura 2.5 Interior de um difusor...17 Figura 2.6 Dornas de Fermentação...20 Figura 2.7 Aparelho de Destilação...21 Figura 2.8 Tanque de Teto Cônico Fixo Suportado...23 Figura 2.9 Estrutura Interna de um Tanque Flutuante...25 Figura 2.10 Teto flutuante simples...25 Figura 2.11 Teto flutuante com flutuador...26 Figura 2.12 Teto flutuante duplo...27 Figura 2.13 Acessórios e Bocais de Tanques de Armazenamento...28 Figura 2.14 Limites de Inflamabilidade...34 Figura 3.1 Sistema de Proteção de Raios...50 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Categorias de Vasos de Pressão...29 Tabela 2.2 Exemplo de classificação de áreas...38 Tabela 3.1 HazOp da Coluna de Destilação...44 Tabela 3.2 Lista de Verificação da Coluna...45 Tabela 3.3 HazOp de um Tanque de Armazenamento de Etanol...45 Tabela 3.4 Lista de Verificação do Tanque...46

9 9 RESUMO A segurança na operação dos processos químicos constitui uma condição essencial para a sua existência. Dessa forma, aspectos como segurança ambiental, segurança de produtos e segurança de operação são pilares que garantem a viabilidade dos processos. Sob este contexto, este trabalho avaliou e classificou as áreas de risco e pontos críticos na operação de tanques de armazenamento de etanol e de um aparelho de destilação simples, típicos de unidade de destilação de uma usina de açúcar e álcool etílico de pequeno porte. Foi proposto também um conjunto de medidas, recomendações e procedimentos a serem adotados na operação dos referidos equipamentos em condições inerentemente seguras. Palavras-chave: Etanol, Segurança Industrial, Análise

10 10 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO O Brasil conta hoje com mais de 340 unidades produtoras de açúcar e álcool (etanol) para fins carburantes, além da produção de etanol para uso em alimentos, bebidas, indústria química e farmacêutica. Nos últimos anos tem havido grande crescimento na indústria sucroalcooleira no Brasil, devido em grande parte pela procura de biocombustíveis renováveis e menos poluentes que os combustíveis fósseis e pela procura do açúcar de cana para uso como adoçante e como matéria-prima para outros produtos derivados. Em regiões próximas a Uberlândia, nos Estados de São Paulo, Minas Gerais, Goiás entre outros, tem havido a instalação de novas usinas produtoras de açúcar e álcool e existem vários projetos para construção de outras unidades, além da expansão da capacidade produtiva já instalada. Durante alguns anos a produção de álcool foi relegada a segundo plano pelo setor sucroalcooleiro, mas nos últimos anos vivia momento de grande euforia, ofuscado nos últimos meses pela crise econômica mundial e acentuada diminuição do preço do pertóleo no merecado internacional. Em 1997, o Brasil produziu 15,4 bilhões de litros, na safra 2001/2002 foi de apenas 10,59 bilhões de litros, para um consumo de 11,7 bilhões de litros. A partir daí houve uma retomada no crescimento, atingindo na safra 2004/2005, 15,28 bilhões de litros, sendo praticamente a metade de álcool anidro e a outra metade, de etanol hidratado e 17,5 bilhões de litros para a safra 2005/2006 (UNICA, 2006). Aliado a este contexto de expansão do setor sucroalcooleiro, a análise, identificação de riscos, e a aplicação e cumprimento de procedimentos intrinsecamente seguros passa a ser, cada vez mais, imprescindível. Visto que, no ambiente industrial qualquer descuido ou falha, por mais insignificante que possa parecer é capaz de gerar uma seqüência de eventos e causar acidentes de grandes proporções, com danos pessoais, patrimoniais e ambientais. Principalmente por tratar-se da produção de etanol, um líquido inflamável, com certo grau de toxicidade, podendo causar fadiga e dores de cabeça se inalado (Anexo I), e potencialmente propenso a causar diversos acidentes. Como, por exemplo, um incêndio ocorrido nos reservatórios da Usina Comanche, no município de Canitar SP, que consumiu 8 milhões de litros de álcool, matando uma pessoa e deixando três feridas, duas em estado grave (Jornal O GLOBO 29/09/2007). Neste trabalho serão analisados os pontos críticos na operação de um tanque de armazenagem de etanol e de uma coluna de destilação hipotéticos, típicos de uma pequena

11 11 usina de produção de açúcar e álcool. Também serão propostas metodologias e opções de análise para a operação inerentemente segura de tais equipamentos. Essa monografia é divida como segue: o Capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica com a descrição detalhada das principais etapas do processo existente nas usinas de álcool e introduz aspectos relevantes pertinentes ao tema de interesse nesse projeto. O detalhadamento do processo é realizado para servir de estrutura de uma usina típica e posicionar a análise que será realizada em pontos de destaque nos aspectos de segurança de uma usina. O Capítulo 3 apresenta as análises e estudo de casos realizados, no Capítulo 4 as conclusões principais do trabalho são introduzidas.

12 12 CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Descrição do Processo de Produção de Açúcar e Álcool A tecnologia de processamento da cana de açúcar para produção de açúcar e álcool por via fermentativa é, genuinamente brasileira devido, entre outros fatores, às inúmeras condições favoráveis à manutenção dessa cultura vegetal no nosso território e do grande incentivo industrial propiciado pelo Programa Nacional do Álcool na década de 70. No entanto, há ainda uma acentuada dificuldade em se encontrar materiais publicados relativos aos processos industriais envolvidos, a descrição de equipamentos, tecnologias, procedimentos, enfim, informações suficientes à compreensão do processo industrial. Com a motivação de oferecer a descrição do processo industrial de produção do açúcar e álcool, abordando as suas alternativas e possibilidades de combinações tecnológicas, para então posicionar o problema de segurança que será focalizado nesse trabalho, nas próximas seções apresenta-se os toda a linha de produção existente em uma usina de álcool Recepção e Armazenagem da Matéria-Prima A cana de açúcar madura é colhida na lavoura manualmente, o que resulta na cana inteira, ou mecanicamente, o que resulta na cana em pedaços. O transporte é realizado em caminhões que possuem uma carroceria já adaptada para facilitar o carregamento e descarregamento da cana. A cana é transportada então até o local de descarregamento, onde um sistema de cabos, ganchos e guinchos a despejam em uma mesa inclinada. Na chegada à Usina, os caminhões são pesados para determinação da massa de cana e realizadas amostragens aleatórias de alguns para análise do teor de açúcar na cana, para realização de balanços de massa e análise econômica do processo. Este controle é feito em laboratório através de análises que irão determinar a porcentagem em peso de sacarose aparente (Polaridade), a porcentagem em peso, de sólidos solúveis contidos no caldo (Brix), a porcentagem de fibras presentes na cana e açúcar redutor total (ART) para se saber o rendimento da cana através do qual pode-se determinar a quantidade de açúcar por tonelada de cana. Parte da cana que chega à usina é descarregada dentro do galpão ao invés de ir para a esteira, de modo a se formar um pequeno estoque. Esse estoque de cana será usado quando

13 13 nenhum caminhão estiver chegando com cana nova, para que a produção não seja interrompida por falta de cana. Este estoque, relativamente pequeno, permite que a usina opere por algumas horas sem entrada de nova matéria-prima. A descarga e armazenagem da cana devem ser consideradas levando-se em conta que a usina recebe cana inteira e cana picada, e como prática industrial, recomenda-se não armazenar cana picada que gera maiores perdas. A quantidade de cana armazenada tem que ser controlada para que não haja ressecamento dos colmos e menor extração do caldo, perdas de açúcar, possível fermentações e desenvolvimento de microrganismos prejudiciais à fermentação alcoólica. O galpão de armazenamento deve ser de preferência coberto, para que a matéria prima fique ao abrigo do sol e das chuvas, possuindo piso de cimento para que estas não fiquem em contato direto com a terra evitando-se assim, maiores impurezas. A descarga da cana pode ser feita através de guindastes (Hillos Mecânicos), ponte rolante com cabos de aço, carroceria autobasculante, mesa basculadora lateral e tem, como finalidade, retirar a cana de açúcar do caminhão o mais rápido possível Preparação da Cana A cana de açúcar recém-chegada à usina ou a cana armazenada no galpão é alimentada à mesa inclinada, cuja função é controlar a quantidade de cana que entra na esteira, por meio do tombador, que derruba a carga dos caminhões na mesa, ou pela garra, que pega a cana armazenada no galpão. Na mesa inclinada acontece, caso necessário, a primeira lavagem da cana, cuja função é retirar impurezas que podem vir com a cana, como terra e restos de palha. A lavagem, embora importante, retira um pouco da sacarose que acompanha a cana, portanto deve ser feito um balanço para ser não se exagerar no processo de lavagem. A cana cortada mecanicamente é sujeita à maiores perdas durante a lavagem, por isto deve ser lavada (Figura 2.1) com uma moderada quantidade de água, se necessário (normalmente é lavada cana picada para fabricar açúcar orgânico).

14 14 Figura 2.1 Lavagem da Cana Fonte: Revista ALCOOLbrás 2006 Quando a cana é queimada, as partículas de solo e fuligem aderem ao colmo, o que pode acarretar sérios problemas na clarificação do caldo e nas fases subseqüentes. Para evitar esta ocorrência danosa na industrialização da cana a lavagem antes da moagem torna-se obrigatória. Após percorrer a mesa inclinada, a cana cai na esteira metálica de taliscas, que a conduz à preparação da mesma para a moagem. Os principais objetivos do preparo da cana para a moagem são: - aumentar a capacidade das moendas pelo aumento da densidade da massa de alimentação, tornando-a compacta e homogênea; - romper a estrutura da cana, fazendo com que a extração do caldo pela moagem seja mais fácil e efetiva; - produzir um bagaço, em que a ação de embebição seja mais eficaz. Deste modo, de acordo com o aparelho utilizado e suas combinações, o ganho de extração em termos de pol extraída % da cana pode variar de 0,5 a 7,0% e por outro lado, o aumento da capacidade é da ordem de 10 a 30%; - redução do desgaste e da quebra das moendas; - homogeneização do teor de fibra nas canas. Estas operações são realizadas através das facas rotativas, que produzem uma fragmentação da cana e dos desfibradores.

15 15 A fragmentação da cana é feita pelas facas rotativas, ou picador, cuja função é cortar e fragmentar a cana sem, contudo, extrair seu caldo. Nesta etapa, a cana é transformada em pequenos pedaços. O conjunto de facas tem efeito de cortar e nivelar a camada de cana na esteira. Existem dois tipos fundamentais de facas: as de corte simples que só possuem corte de um lado, e as de corte reversível, que possuem corte dos dois lados. Pode-se distinguir segundo a força de trabalho, dois tipos de facas: as niveladoras e as cortadoras ou picadoras. As niveladoras têm por objetivos regularizar e uniformizar a carga de cana, descarregada no condutor principal, que forma uma massa volumosa e regular. Nesse material, as facas cortadoras irão trabalhar, reduzindo aquela massa heterogênea de cana em uma massa homogênea e uniforme, que se distribuirá segundo a largura e o comprimento da esteira transportadora. A seguir a cana segue para os desfibradores ou shredders (Figura 2.2), que são aparelhos cujo objetivo é destruir por completo a estrutura da cana, dando um grande auxílio na extração, auxílio este que corresponde ao que se obteria se mais um terno de moendas fosse acrescentado ao tandem. O desfibrador é um equipamento constituído de martelos pesados, acoplados a um eixo, que ao girar promove um impacto entre a cana e os martelos. Este acréscimo na extração é influenciado pelo maior número de células abertas e pela melhora na embebição. Figura 2.2 Desfibrador (shredder) em manutenção Fonte: Revista ALCOOLbrás 2006

16 16 Antes de iniciar-se o processo de extração do caldo propriamente dito, é prudente que se instale um separador magnético, pois, o número de pedaços de aço e ferro que se desprendem dos equipamentos de preparação da cana durante uma safra é grande, sendo mais freqüente pedaços de lâminas e navalhas, pedaços de cabos de aço, porcas e parafusos. Tais componentes podem causar sérios danos aos equipamentos seguintes (em especial às moendas) Extração do Caldo O processo de extração do caldo pode ser efetuado através de dois tipos de procedimentos: a extração por moagem ou por difusão. No Brasil o uso de moendas é majoritariamente superior ao uso de difusores. No entanto, há indústrias que utilizam tal tecnologia e defendem a sua rentabilidade frente ao processo de moagem convencional. a) Moagem Esse tipo de extração é feita utilizando-se ternos de moendas (denominados tandem) em série (de 4 a 7 ternos) que exercem sobre a cana, previamente preparada para a extração, uma pressão progressiva entre as moendas para efetuar a extração do caldo. Para extrair a maior quantidade possível do açúcar contido no bagaço, recorre-se ao artifício de substituir o seu constituinte, o caldo, pela água. Promovendo assim a otimização do processo de extração por moagem. Este procedimento é denominado de embebição e pode ser realizado de duas maneiras: simples ou composta. O sistema mais simples que se pode imaginar é acrescentar água ao bagaço após cada moenda. Este processo é denominado embebição simples. Acrescentando a água em um só ponto, por exemplo, entre as duas últimas moendas, este processo se chama embebição simples única. Se a água é acrescentada de duas vezes, entre a antepenúltima e a penúltima moenda e, depois, entre a penúltima e a última, é chamado embebição simples dupla. Da mesma maneira acontece para a embebição simples tripla etc.

17 17 Figura 2.3 Embebição Simples Fonte: Apostila PIBEG A embebição simples consome muita água, que deverá ser evaporada depois. Partindo da embebição simples única, observa-se que o caldo diluído da última moenda é quase como a água: por isso, é utilizado para ser novamente adicionado antes da penúltima moenda. Isto se denomina de embebição composta e, neste caso, é dupla. Utilizando ainda o caldo assim obtido na penúltima moenda, para enviá-lo à moenda precedente, isto se torna uma embebição tripla; e assim por diante. Figura 2.4 Embebição Composta Fonte: Apostila PIBEG Nesse tipo de extração também há um sistema de recolhimento do bagaço da cana, após passar pelos ternos de moendas que, geralmente segue para as caldeiras pra ser queimado e gerar vapor.

18 18 b) Difusão O processo de extração sólido-líquido é também chamado de difusão, é aplicado em equipamentos chamados difusores (Figura 2.5). Ele consiste na extração da sacarose contida nas células da cana-de-açúcar, através da lavagem em contracorrente. Antes da extração pelo difusor, a cana deve ser preparada de maneira similar à extração por moagem, ou seja, passa pelo processo de desnaturação mecânica, no qual, por intermédio de picadores (facas) e desfibradores, as células contendo sacarose são abertas para facilitar a extração. As células que não foram abertas pelo processo anterior passam pela desnaturação térmica, que, por ação do calor, torna possível a extração da sacarose. Este fenômeno se dá dentro do difusor, sempre mantendo o caldo em recirculação em torno de 70 C. Existem os difusores de cana e os de bagaço. Os primeiros são alimentados com cana desfibrada com 90% de células abertas. Os do segundo tipo têm, antes, uma moenda que extrai de 60 a 70% do caldo da cana. Os difusores de cana constituem-se de um túnel de chapa de aço; sua secção é retangular e sua largura, determinada pela capacidade desejada. A cana preparada é aquecida a 70 C por intermédio do caldo quantidade de recirculação, que passou por aquecedor de caldo/vapor. Com esta temperatura não se tem quase nenhuma ação de bactérias. A camada de cana é transportada, dentro do difusor, sobre telas perfuradas por meio de corrente de barra de arraste. Pouco antes do fim do processo, é adicionada água de embebição à 80 C. Esta água percola através da camada de cana e das perfurações da tela metálica do fundo. Durante a percolação, a água dissolve o açúcar e é recolhida numa tremonha abaixo da tela, sendo bombeada a seguir ao estágio anterior. O caldo bombeado passa pelo estágio anterior e volta a percolar, e assim, sucessivamente, até chegar ao estágio inicial, atingindo a concentração máxima no lado da entrada do difusor. No final do difusor, o bagaço com 70 a 75% de umidade deve ser passado por uma moenda para se obter bagaço com umidade de 50 a 52%.

19 19 Figura 2.5 Interior de um difusor Fonte: Apostila PIBEG Tratamento do Caldo No processo de extração do caldo é separado em tanques distintos o chamado caldo primário (proveniente do primeiro terno de moendas), mais rico em sacarose e preferencialmente destinado à produção de açúcar; do caldo secundário (oriundo das embebições seqüenciais realizadas nas moendas), geralmente destinado à destilaria. Assim, cada um dos tipos de caldo necessita passar por um tratamento específico (também denominado clarificação do caldo ) antes de iniciar o processo de produção do açúcar e de fermentação alcoólica para retirada de impurezas diversas, correção de ph, controle da viscosidade entre outros. a) Tratamento do Caldo Primário (Produção do Açúcar) O caldo destinado à fábrica de açúcar passa por três processos de tratamento químico: sulfitação (em um forno de S), calagem (com CaO) e fosfatação (com ácido fosfórico) que têm o objetivo de remover colóides, proteínas, compostos inorgânicos, enfim, impurezas solúveis e insolúveis presentes no caldo, além da correção do ph. Na etapa seguinte, o caldo é aquecido e destinado a um vaso de flash para a retirada de incondensáveis atrapalhariam o processo de sedimentação posterior. A decantação é a mais importante etapa do processo de clarificação, que visa purificar o caldo pela remoção de

20 20 compostos sedimentados. Basicamente, pode-se dizer que um açúcar de boa cor e poucas impurezas depende da qualidade da decantação. O caldo decantado é destinado aos evaporadores para iniciar a produção do açúcar propriamente dito. Já o lodo obtido no fundo do decantador é filtrado, geralmente em filtros rotativos (algumas usinas também utilizam prensas desaguadoras), para recuperação de parte do açúcar que acaba sendo retido, e este caldo filtrado retorna para o tanque de caldo secundário e forma o caldo misto que seguirá para a destilação. b) Tratamento do Caldo Misto (Produção de Álcool) O caldo que segue para a produção alcoólica, na verdade é constituído de uma mistura do caldo secundário (das moendas) e do caldo filtrado do tratamento para o açúcar. Antes, porém de iniciar esse processo, é submetido a um tratamento com o objetivo de retirar bagacilho e argila que irão diminuir a eficiência das centrífugas de fermento. Este tratamento é similar ao do caldo primário, com exceção do tratamento químico, ou seja, o caldo misto passa por um processo de aquecimento, um vaso de flash e decantadores, além de um posterior resfriamento para ser então destinado ao processo de fermentação Produção do Açúcar O caldo já clarificado (tratado) é enviado ao setor de evaporadores, que tem a função de concentrar o caldo, elevando o seu ºBrix de 13 até 70. Essa operação consiste em uma seqüência de evaporadores em série (múltiplo efeito) que operam com níveis decrescentes de pressão, em que o caldo é alimentado na parte inferior de cada evaporador, aquecido, e os gases eliminados servem de fluido quente (chamado vapor vegetal) para aquecer no próximo efeito. Assim, o caldo entra em um pré-evaporador que opera com vapor de escape, proveniente das caldeiras e segue para a seqüência dos evaporadores em múltiplo efeito (geralmente 3 ou 4 efeitos). Após a retirada de cerca de 80% da água presente no caldo, este segue para o setor de cristalização, onde é feita a concentração da sacarose e adição de uma suspensão de microcristais de açúcar (chamados de sementes) que promovem a formação de novos cristais no caldo e seu crescimento até o tamanho desejado.

21 21 Assim que os cristais são formados, é necessário separar o restante do caldo viscoso, chamado de mel, que será reciclado e utilizado na cristalização. Tal separação é realizada nas chamadas centrífugas de açúcar, e ocorre uma diferenciação dos méis separados, dependendo da pureza do caldo original. O mel pobre, após ser centrifugado é destinado à destilaria; já o mel rico retorna para os cozedores. Na etapa seguinte, a massa cozida (e devidamente centrifugada) é enviada para o setor de secagem, onde é removido o restante de água presente, então o açúcar é embalado de acordo com a especificação da usina e armazenado em silos, ou galpões Produção do Álcool a) Fermentação O processo fermentativo ocorre nas chamadas dornas de fermentação (Figura 2.6), que são reatores biológicos de grande volume (de a m 3 ) e, geralmente, fechadas para possibilitar a coleta da grande quantidade de CO 2 que é gerado nas reações de fermentação. Há a opção de se promover a fermentação em regime contínuo ou em batelada, porém o processo em batelada ainda é mais popular que o contínuo, pois, nos processos contínuos a impossibilidade de se parar a produção para limpeza e manutenção dos equipamentos gera uma série de problemas relacionados à contaminação, proliferação de microorganismos indesejados, além do próprio regime sazonal da cana-de-açúcar. As dornas são inicialmente alimentadas com o inócuo (cultura de leveduras) já preparado anteriormente e pronto para iniciar a fermentação. A seguir, o caldo clarificado do decantador (processo de tratamento do caldo misto) é misturado com água e com o mel pobre oriundo da fábrica de açúcar para então serem alimentados à dorna. É então iniciado o processo de fermentação que varia de acordo com o volume da dorna, da levedura utilizada, entre outros, levando cerca de 4 a 7 horas. Terminada a fermentação, o mosto fermentado, denominado de vinho ou vinho bruto é encaminhado para uma dorna volante de vinho bruto e segue para as centrífugas para separação do fermento. O vinho delevedurado (centrifugado) é enviado às colunas de destilação, enquanto o creme ou leite de leveduras vai para a cuba de tratamento.

22 22 Figura Dornas de Fermentação Fonte: Revista ALCOOLbrás 2006 O tratamento do leite de leveduras é basicamente feito com diluição com água e adição de ácido sulfúrico até atingir um ph na faixa de 2 a 3. A seguir, o fermento tratado vai para a cuba de descanso, onde permanece por 2,0 a 3,0 horas. Algumas vezes é adicionado antibiótico nestas cubas para controlar a contaminação. O fermento tratado é então enviado às dornas para se iniciar outra fermentação. Devido ao grande volume de CO 2 gerado na fermentação, as dornas não necessitam de um processo de agitação extra. Esse volume de gás geralmente arrasta uma parcela de etanol que vaporiza durante a fermentação e, para tanto, é recolhido no topo das dornas e destinado a uma coluna de recuperação de etanol que segue para a destilaria, para só depois ser lançado o CO 2 no ambiente. b) Destilação A coluna de destilação é normalmente organizada com duas colunas separadas (Figura 2.7), embora as colunas A e B atuem neste caso como uma única coluna de destilação, a coluna A operando como seção de esgotamento do vinho e a coluna B como seção de enriquecimento e retificação da flegma (corrente de topo da coluna A). O vinho passa por uma série de trocadores de calor para ser aquecido e é alimentado no topo da coluna A, na forma líquida e a uma temperatura pouco acima de 90 ºC. Nesta

23 23 coluna costuma-se empregar de 16 a 24 bandejas, quantidade suficiente para garantir, de acordo com a taxa de evaporação utilizada no fundo da coluna, um bom esgotamento do vinho e perdas muito baixas de etanol na corrente de fundo. Esta corrente, conhecida como vinhaça, deve apresentar um teor máximo de 0,02 % em massa de etanol. Após resfriamento, para recuperação de sua energia térmica no aquecimento do vinho, a vinhaça é enviada à lavoura de cana para fertirrigação. Figura 2.7 Aparelho de Destilação Fonte: AMORIM, H.V. Fermentação Alcoólica A flegma é retirada na forma de vapor, com um teor alcoólico próximo a 50 ºGL (44,16 % em massa de etanol), e é alimentada diretamente na base da coluna B. O número de bandejas nesta coluna gira em torno de 40, permitindo alcançar concentrações de álcool hidratado próximas a 93% em massa (94,4 ºGL). O vapor retirado no topo da coluna B é totalmente condensado, parte sendo reciclada como forma de garantir a fase líquida que escoa nas bandejas desta coluna, e a outra parte sendo extraída como o produto final, álcool hidratado. Além desse aparelho de destilação pode-se ainda empregar uma coluna de destilação extrativa, denominada coluna C, que utiliza, geralmente ciclohexano como solvente extrator. Essa coluna é alimentada no topo com o álcool hidratado produzido na coluna B e com o solvente extrator. Essa coluna tem o objetivo concentrar o álcool além do ponto de azeótropo (limite físico-químico da destilação convencional) e produzir o álcool anidro.

24 Operações Secundárias Além das operações, equipamentos e procedimentos apresentados na produção do açúcar e álcool podem existir também outros processos adjuntos, dependendo da usina para dar suporte às operações principais. Entre tais processos estão: o setor de caldeiras, o preparo do leite de cal, o setor de tratamento de água para as caldeiras, o resfriamento das águas industriais, o setor de cultivo e preparação dos microorganismos para a fermentação, o setor de geração de energia elétrica com o excedente de vapor gerado nas caldeiras com a queima do bagaço, entre outros. É mostrado, no Anexo II, um fluxograma geral de toda a planta química de uma usina que produz açúcar, álcool hidratado e álcool anidro. Nas próximas seções, apresentam-se os aspectos básicos dos diversos tipos de tanques de armazenamento, suas características e classificações; e também a descrição do aparelho de destilação a ser abordado neste trabalho, as suas dimensões típicas e detalhes operacionais Tanques de Armazenamento Os tanques de armazenamento são equipamentos de caldeiraria pesada sujeitos externamente, geralmente à pressão aproximadamente atmosférica e destinados ao armazenamento de gases e líquidos diversos, principalmente ao armazenamento de petróleo e seus derivados. O emprego de tanques para armazenamento de substâncias, sejam líquidas ou gasosas, na indústria química é indiscutivelmente necessário e amplamente utilizado. Devido à grande quantidade de substâncias industriais distintas e à sua respectiva variedade de propriedades (p. ex.: volatilidade, densidade, viscosidade, ponto de fulgor, entre outras), existem diversos tipos de tanques de estocagem para cada tipo de substância de acordo com a especificidade de cada substância e com o nível de segurança necessário à cada caso. Assim, os tanques são classificados de diversas formas: quanto à natureza do teto, de acordo com o produto P.V (P, pressão máxima de operação [MPa] e V, volume interno do tanque [m 3 ]) e em função do tipo de líquido abrigado pelo tanque. Os tanques de armazenamento atmosférico, tipicamente encontrados em refinarias, terminais, oleodutos, bases de distribuição, parques industriais, etc, são construídos numa ampla faixa de capacidades, desde 16 m 3 até, aproximadamente, m 3. Esses tanques são classificados quanto à natureza do teto em:

25 25 Tanques de Teto Fixo; Tanques de Teto Móvel; Tanques de Teto Fixo com Diagrama Flexível; Tanques de Teto Flutuante Tanques de Teto Fixo São tanques cujos tetos são diretamente ligados à parte superior de seus costados (partes laterais). Podem ser autoportantes ou suportados por uma estrutura interna de perfis metálicos sendo que os autoportantes são apoiados exclusivamente na periferia do costado. Figura 2.8 Tanque de Teto Cônico Fixo Suportado Fonte: SCOFANO 2006 Dependendo da forma do teto, pode-se fazer a seguinte classificação dos tanques de teto fixo: Teto Cônico (Cone Roof) apresenta a forma aproximada de um cone reto; Teto Curvo (Dome Roof) apresenta a forma aproximada de uma calota esférica. Normalmente é autoportante; Teto em Gomos (Umbrella Roof) é uma modificação do teto curvo, no qual qualquer seção horizontal terá a forma de um polígono regular com número de lados igual ao número de chapas utilizadas nesta região do teto;

26 Tanques de Teto Móvel (Lifting Roof) São tanques cujos tetos se movimentam externamente ao costado, em função da pressão de seu espaço vapor. O equipamento deverá conter dispositivos de segurança para evitar o excesso de pressão ou vácuo interno. As perdas por evaporação são evitadas por meio de um sistema de selagem entre o costado e o teto Tanques de Teto Fixo com Diagrama Flexível (Diaphragm) São tanques em que os tetos são fixos ao costado, mas apresentam a possibilidade de variar o volume do espaço de vapor em conseqüência da modificação da pressão de armazenamento. A variação do espaço vapor é realizada pela deformação de um componente interno que funciona como uma membrana flexível. O diagrama flexível normalmente é fabricado de material plástico (neoprene, polímeros sintéticos etc) resistente ao produto armazenado sob a forma líquida e vapor. Tanques teto móvel e tanques de teto com diagrama flexível normalmente são utilizados em sistemas fechados objetivando a redução das perdas por evaporação Tanques com Teto Flutuante (Floating Roof) São tanques cujos tetos estão diretamente apoiados na superfície do líquido armazenado, no qual flutuam, acompanhando sua movimentação durante os períodos de esvaziamento e enchimento (Figura 2.9). São utilizados com o objetivo de minimizar as perdas por evaporação devido à movimentação de produto. Como o teto flutuante se movimenta internamente ao costado, haverá a necessidade de um sistema de selagem.

27 27 Figura 2.9 Estrutura Interna de um Tanque de Teto Flutuante Fonte: SCOFANO 2006 Esses tipos de tanques de teto flutuante podem apresentar os seguintes tipos de construção: Teto Flutuante Simples (Single Deck ou Pan-Type Floating Roof) consiste basicamente de um lençol de chapas. O teto é enrijecido por uma estrutura metálica, na sua parte superior para lhe conferir a necessária estabilidade (Figura 2.10). É a forma mais simples e barata de construção, porém a sua flutuabilidade é precária. Dos tipos de teto flutuante é o que apresenta a maior perda por evaporação, pois o teto está em contato direto com o produto armazenado transmitindo assim, mais facilmente, a energia solar incidente. Figura 2.10 Teto flutuante simples Fonte: SCOFANO 2006

28 28 Teto Flutuante com flutuador (Pontoon Floating Roof) possui, na construção convencional, um disco central e um flutuador na periferia do teto. Apresenta maior flutuabilidade, menor perda por evaporação e maior custo do que o tipo anterior. É possível uma variação do tipo Pontoon denominada Buoyroof, onde caixas metálicas são fixadas no teto flutuante para melhorar a sua flutuabilidade quando inundado por água pluvial. Geralmente apresentam os seguintes problemas: dificuldade de drenagem do teto e possibilidade de colapso devido à excessiva pressão de vapor do produto armazenado. Figura 2.11 Teto flutuante com flutuador Fonte: SCOFANO 2006 Teto Flutuante Duplo (Double-Deck Floating Roof) possui dois lençóis de chapa ligados, internamente por uma estrutura metálica formando compartimentos estanques. Consiste em uma estrutura robusta e de excelente flutuabilidade. É o tipo de teto mais caro e que apresenta a menor perda por evaporação, pois os dois lençóis de chapa formam um colchão de ar que funciona como isolamento térmico entre a superfície do líquido armazenado e a superfície externa do teto. Entretanto esse tipo de teto exige que um considerável volume de produto fique imobilizado no interior do tanque por causa da necessidade de se manter o teto sempre flutuando. O apoio desigual das pernas de sustentação do teto sobre o fundo pode provocar trincas por fadiga junto aos reforços das pernas, e tais trincas podem provocar o alargamento do teto ou até o seu afundamento.

29 29 Figura 2.12 Teto flutuante duplo Fonte: SCOFANO 2006 Além das diversas configurações de teto dos tanques de armazenamento, há também inúmeros acessórios e dispositivos presentes nos tanques necessários à limpeza, segurança, drenagem, entre outras atividades. São estes, por exemplo: Do fundo: dreno de sifão e dreno por baixo; Do costado: bocas de visita, portas de limpeza, plataformas, passadiços e escadas, câmaras e aplicadores de espuma contra incêndio, indicadores de nível, misturadores e anéis de contraventamento; Do teto: bocais, bocas de visita, válvulas de pressão e vácuo, dispositivos de alívio de pressão, escotilha de medição, guarda-corpo e drenos, pernas de sustentação, selo e guia anti-rotacional do teto flutuante.

30 30 Figura 2.13 Acessórios e Bocais de Tanques de Armazenamento Fonte: SCOFANO 2006 Além dessa classificação quanto ao tipo de teto, os tanques de armazenamento, uma vez que constituem vasos de pressão, também são classificados pela Norma Regulamentadora 13 (NR13) segundo categorias, que são função da classe de fluido que o tanque armazena e do potencial de risco. Quanto às classes de fluido têm-se: Classe A : fluidos inflamáveis; combustível com temperatura superior ou igual a 200 ºC; fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm; hidrogênio; acetileno.

31 31 Classe B : fluidos combustíveis com temperatura inferior a 200 ºC; fluidos tóxicos com limite de tolerância superior a 20 ppm. Classe C : vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido. Classe D : água ou outros fluidos não enquadrados nas classes "A", "B" ou "C", com temperatura superior a 50ºC. Nos casos de mistura de fluidos há de se considerar a classificação de acordo com o fluido que apresentar maior risco aos trabalhadores e instalações. A classificação quanto ao potencial de risco é função do produto PV, onde P é a pressão máxima de operação em MPa e V o seu volume geométrico interno em m 3, conforme segue: Grupo 1 - PV 100 Grupo 2 - PV < 100 e PV 30 Grupo 3 - PV < 30 e PV 2.5 Grupo 4 - PV < 2.5 e PV 1 Grupo 5 - PV < 1 Assim as categorias de vasos de pressão são descritas na Tabela 2.1, sendo que categoria I: para líquidos inflamáveis ou combustíveis e a categoria V: para outros fluidos. Tabela 2.1 Categorias de Vasos de Pressão Classe Potencial de Risco de Fluido Categorias A I I II III III B I II III IV IV C I II III IV V D II III IV V V Fonte: Norma Regulamentadora 13

32 32 Tal classificação é importante para definir válvulas, dispositivos de segurança e procedimentos e cuidados necessários à operação de cada tipo de tanque de armazenamento. No caso do etanol, é classificado como um fluido classe A em virtude de sua inflamabilidade, e de ser um combustível. Como nos equipamentos estudados, sempre se trabalha com um volume muito grande de etanol, apesar de operarem em pressões moderadas, o produto PV é alto e, portanto, o potencial de risco é enquadrado no grupo 1. Assim, os tanques de armazenamento e as colunas de destilação são integrantes da categoria I definida na Tabela Destilação O vinho que vem da fermentação possui, em sua composição, 7º a 10 GL (% em volume) de álcool, além de outros componentes de natureza líquida, sólida e gasosa. Dentre os componentes de natureza líquida, além do álcool, encontra-se a água com teores de 89% a 93%, glicerol, alcoóis homólogos superiores, furfural, aldeído acético, ácidos succínico e acético etc., em quantidades bem menores. Já os sólidos são representados por bagacilhos, leveduras e bactérias, açúcares não-fermentescíveis, sais minerais, matérias albuminóides e outros, e os gasosos, principalmente pelo CO 2 e SO 2. O álcool presente neste vinho é recuperado por destilação, processo este que se utiliza dos diferentes pontos de ebulição das diversas substâncias voláteis presentes, separando-as. A operação é realizada com auxílio de sete colunas distribuídas em quatro troncos: Destilação propriamente dita; Retificação; Desidratação; Recuperação do desidratante Destilação propriamente dita A destilação é processada em três colunas superpostas: A, A1 e D. Nestas, o etanol é separado do vinho (inicialmente com 7º a 10 GL) e sai com a flegma (vapores com 40º a 50 GL). O tronco de destilação elimina ainda impurezas (ésteres e aldeídos).

33 33 O vinho é alimentado no topo da coluna A1, descendo pelas bandejas e sofrendo a epuração, sendo a flegma retirada no fundo desta (bandeja A16) e enviada à coluna B. Os voláteis, principalmente ésteres e aldeídos, são concentrados na coluna D e retirados no seu topo, sendo condensados em dois condensadores R e R1, em que uma fração deste líquido (90% a 95%) retorna ao topo da coluna D e a outra é retirada como álcool de 2ª, com graduação de aproximadamente 92 GL, ou retornado à dorna volante. Uma coluna tem por finalidade esgotar a maior quantidade possível de álcool do seu produto de fundo, que é denominado vinhaça. A vinhaça, retirada em uma proporção aproximada de 13 litros para cada litro de álcool produzido, e é constituída principalmente de água, sais sólidos em suspensão e solúveis e é utilizada na lavoura como fertilizante, sendo seu calor parcialmente recuperado pelo vinho em um trocador de calor. A sua graduação alcoólica não deve ser superior a 0,03 GL. O aquecimento da segunda coluna (coluna B) é realizado pela injeção de vapor (escape ou vegetal) no fundo dessa coluna, ou indiretamente através do trocador-evaporador. A finalidade da coluna B é concentrar a flegma a uma graduação de aproximadamente 96ºGL e proceder a sua purificação com a retirada das impurezas que a acompanham, como álcoois homólogos superiores, aldeídos, ésteres, aminas, ácidos e bases. A flegma é alimentada nessa coluna, onde é concentrada e purificada, sendo retirada, sob a forma de álcool hidratado, duas bandejas abaixo do topo da coluna. Os voláteis retirados no topo da segunda coluna passam por uma seqüência de condensadores, onde parte do calor é recuperado pelo vinho, uma fração do condensado é reciclada e outra retirada como álcool de 2ª. Do fundo da coluna B é retirada uma solução aquosa chamada flegmaça, que foi esgotada e que pode ser reciclada no processo ou eliminada. Os álcoois homólogos superiores, denominados óleos fúsel e alto, são retirados de bandejas próximas à entrada da flegma. O óleo alto retorna à dorna volante e o óleo fúsel é resfriado, lavado, decantado e armazenado para posterior comercialização. O aquecimento da coluna é realizado pela injeção de vapor, como na epuração Desidratação O álcool hidratado, produto final dos processos de epuração (destilação) e retificação, é uma mistura binária álcool-água que atinge um teor da ordem de 96 GL. Isto ocorre devido à formação de uma mistura azeotrópica, fenômeno físico no qual os componentes não são separados pelo processo de destilação convencional.

34 34 Este álcool hidratado pode ser comercializado desta forma ou passar por um dos três processos de desidratação descritos a seguir. a) Destilação azeotrópica, utilizando Ciclohexano Este processo utiliza uma coluna de desidratação, sendo o ciclohexano alimentado no topo da coluna e o álcool a ser desidratado alimentado a um terço abaixo do topo da coluna. Neste processo, o ciclohexano tem a característica de formar com o álcool e a água uma mistura ternária (azeótropo) com um ponto de ebulição de 63ºC. Este menor ponto de ebulição da mistura em relação ao do álcool (78ºC), faz com que a água seja retirada no topo da coluna. Por condensação, esta mistura azeotrópica irá se separar em duas fases, sendo a fase inferior, mais rica em água, enviada para uma outra coluna onde ocorre a recuperação do ciclohexano, que retorna ao processo de desidratação. O álcool anidro obtido, com um teor alcóolico em torno de 99,3% p/p, é retirado na parte inferior da coluna de desidratação, de onde é condensado e encaminhado para armazenamento. b) Destilação extrativa, utilizando Mono Etileno Glicol Similarmente ao processo anterior, utiliza-se uma coluna de desidratação, onde o mono etileno glicol (MEG) é alimentado no topo desta coluna e o álcool a ser desidratado também a um terço abaixo do topo da coluna. Inversamente ao processo do ciclohexano, o MEG absorve e arrasta a água para o fundo da coluna e os vapores de álcool anidro saem pelo topo da coluna, de onde o álcool é condensado e enviado para armazenamento nos tanques. A mistura contendo água, MEG e uma pequena quantidade de álcool, é enviada para uma coluna de recuperação do MEG, o qual retorna ao processo de desidratação. Como o MEG concentra as impurezas retiradas do álcool e se torna mais corrosivo, é necessária a sua purificação pela passagem através de uma coluna de resinas de troca iônica, que retém os sais e reduz a acidez. c) Desidratação por adsorção, utilizando Peneira Molecular O álcool a ser desidratado é inicialmente vaporizado e superaquecido antes de ser enviado para as colunas de desidratação, que contém em seu interior um material constituído basicamente por hidrosilicato de alumínio contendo micro-poros, denominado zeolita, mais popularmente conhecido como peneira molecular. Esta rede de micro-poros absorve a água e

35 35 deixa passar os vapores de álcool que são posteriormente condensados na forma de álcool anidro. Periodicamente é realizada a regeneração da zeolita pela passagem sob vácuo de vapores alcoólicos que são posteriormente destilados para recuperação do álcool neles contido. Nas próximas seções apresentam-se aspectos de segurança industrial necessários para a avaliação proposta nesse trabalho Aspectos de Segurança Industrial Engenharia do Fogo A ocorrência do fogo no ambiente industrial constitui um dos agentes que causam os danos de maior gravidade devido à sua evolução para um incêndio, e explosões. Para a compreensão das técnicas de prevenção e controle e minimização de danos é necessário o conhecimento de alguns conceitos, tais como: Combustível: todo material que queima, podendo ser líquido sólido ou gasoso. Comburente: é o elemento ativador do fogo, que se combina com os vapores inflamáveis dos combustíveis dando vida às chamas e possibilidade de expansão do fogo Calor: elemento que dá início ao fogo, que promove a sua propagação. Pode ser uma faísca, uma chama, ou até uma temperatura mais alta em algum equipamento. Estes três itens citados constituem o chamado triângulo do fogo, ou seja, os três elementos essenciais para a ocorrência do fogo. Para que haja possibilidade do início de um incêndio é necessário que ocorra, portanto, a chamada atmosfera explosiva (combinação de combustível e comburente nas proporções de inflamabilidade) e uma fonte de ignição qualquer. O fogo após iniciado pode se propagar de três formas principais: pelo contato da chama com outros combustíveis, através do deslocamento de partículas incandescentes ou pela ação do calor. A transmissão de calor pode ocorrer segundo três vias: Condução: é a forma pela qual se transmite o calor pelo próprio material, de molécula a molécula ou de corpo a corpo. Convecção: é quando o calor se transmite através de uma massa de ar aquecida que se desloca do local em chamas, levando para outros locais uma quantidade de calor

36 36 suficiente para que os materiais combustíveis ali existentes iniciem um novo foco de fogo. Irradiação: é quando o calor se transmite por ondas através do espaço, sem utilizar qualquer meio material. Outros conceitos importantes acerca da prevenção ao fogo são algumas características das substâncias inflamáveis como, por exemplo: Ponto de Fulgor: é a temperatura mínima em que um líquido começa a desprender vapores que, se entrarem em contato com uma fonte de ignição, se incendeia. Porém as chamas não se sustentam por não haver vapor em concentração suficiente. Ponto de Combustão: é a temperatura mínima em que os vapores acima de um líquido continuarão a queimar após a ignição. Temperatura de Auto-Ignição: temperatura na qual os vapores gerados se incendeiam com o próprio calor do ambiente. Região de Inflamabilidade: constitui a faixa de concentração para uma dada temperatura em que a mistura combustível / comburente se incendeia se houver contato com uma fonte de ignição, como pode se observar na Figura 2.14 a seguir. Figura 2.14 Limites de Inflamabilidade Fonte: Para que haja eficiência no combate ao fogo, é necessário compreender a sua classificação, a sua origem, pois a maneira de se remediar o fogo depende, necessariamente,

37 37 do tipo de fogo. Tal classificação é apresentada na Norma Regulamentadora (NR) 23, como segue: Classe A: materiais de fácil combustão com a propriedade de queimarem em sua superfície e profundidade, e que deixam resíduos. Exs.: tecidos, madeira, papel, fibras, etc; Classe B: são considerados os inflamáveis os produtos que queimem somente em sua superfície, não deixando resíduos. Exs.: óleo, graxas, vernizes, tintas, gasolina, etc. Classe C: quando ocorrem em equipamentos elétricos energizados como motores, transformadores, quadros de distribuição, fios, etc; Classe D: elementos pirofóricos como magnésio, zircônio, titânio, entre outros. Independente da classe do fogo, o combate ao mesmo consiste, simplesmente em quebrar o chamado triângulo do fogo, isto é, impedir o acesso da chama ao combustível, eliminar a ação do comburente ou eliminar a ação da fonte de calor. Assim se destacam os seguintes tipos de combate ao fogo: Retirada do material combustível: constitui o método mais simples de extinção de um incêndio. Baseia-se na retirada do material combustível, ainda não atingido, da área de propagação do fogo. Resfriamento: é o método mais comum que consiste em diminuir do material combustível que está queimando, diminuindo assim a liberação de gases ou vapores inflamáveis. Abafamento: diminuição ou impedimento do contato do comburente com o material combustível. Extinção Química: utilização de certos componentes químicos, que lançados sobre o fogo, interrompem a reação em cadeia. Quanto à extinção química, os principais equipamentos utilizados são os extintores de incêndio que, destinam-se ao combate imediato e rápido de pequenos focos de incêndios, não devendo ser considerados como substitutos aos sistemas de extinção mais complexos, mas sim como equipamentos adicionais. Há diversos tipos de extintores para cada classe de fogo, como listados abaixo. Água Pressurizada: indicado para incêndios de Classe A, age por resfriamento e/ou abafamento. Pode ser aplicado na forma de jato compacto, chuveiro e neblina. Para os dois primeiros casos a ação é de resfriamento, na forma de neblina, sua ação é de resfriamento e abafamento. Pó Químico: indicado para incêndios de Classe B, age por abafamento, podendo também ser utilizado nas classes A e C, porém nesta última tem o potencial de danificar o

38 38 equipamento. Para incêndios classe D é utilizado um extintor composto do chamado Pó Químico Especial (PQS) Gás Carbônico: indicado para incêndios de Classe C, por não ser condutor de eletricidade. Age por abafamento, podendo também ser utilizado nas classes A, somente em seu início e na classe B em ambientes fechados. Agente extintor de espuma: indicado para incêndios de classe A e B. Age por abafamento e secundariamente por resfriamento. Por ter água na sua composição não se pode usar em incêndio de classe C. A espuma de combate a incêndio é uma massa estável de bolhas pequenas, cheias de ar com uma densidade mais baixa do que a do óleo, da gasolina, ou da água. A espuma é composta de três ingredientes: água, um concentrado de espuma, e ar. Os agentes de espuma para combate a incêndio suprimem o fogo separando o combustível do ar (oxigênio). Dependendo do tipo de agente a espuma atua de diversas maneiras: criando colchões de espuma na superfície do combustível, sufocando o fogo e separando as chamas da superfície do combustível, o combustível é refrigerado pelo conteúdo de água da espuma, o colchão de espuma suprime a liberação dos vapores inflamáveis que podem se misturar com o ar e provocar as chamas novamente Aspectos de segurança no projeto de processos O projeto de uma planta deve levar em conta necessariamente a natureza dinâmica dos processos. Assim, o projeto do sistema de controle é parte integrante do próprio desenvolvimento do projeto e de sua viabilidade técnica. Mesmo assim, todos os equipamentos e instrumentos de uma planta possuem uma probabilidade finita de falha, e isto deve ser considerado para se evitar problemas sérios, pois o objetivo de uma planta química é a produção segura de um determinado produto de interesse. Para isto necessita-se projetar uma parte do processo para envolver manipulação de problemas eventuais. Alguns conceitos a serem considerados: a) Confiança de um equipamento: medida de habilidade inerente de um equipamento para desempenhar o seu objetivo. b) Proteção de equipamentos: embora os acidentes não possam ser eficientemente previstos na totalidade dos casos pode-se fazer um estudo probabilístico de sua chance de ocorrer. Para