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SEMINÁRIO SOBRE PREVENÇÃO DE EXPLOSÕES
E ÁREAS CLASSIFICADASSANTOS-SP 28/06/2019
Tipos de Explosões, Características e Conseqüências
Fernando V. Sobrinho
CONCEITOSFAIXA DE INFLAMABILIDADE / MISTURA INFLAMÁVEL:Mistura de ar* + vapor ou gás inflamável onde ocorre a
queima / explosão.
0% LIE (mistura inflamável) LSE 100%
mistura pobrefaixa de
inflamabilidade mistura rica
Exemplo: gasolina LIE = 1,4 ; LSE = 7,6
Delimitada pelo limite inferior (LIE) e pelo limite superior de explosividade (LSE).
*ar : ( 21% 02 + 78% N2 + outros )Mistura ideal: vapor inflamável + 02 (estequiométrica)
Reação de combustão: C2H6 + 3,5O2 → 2CO2 + 3H2O + calor
PONTO DE FULGOR: Temperatura do líquido que faz com que ele gere uma
concentração de vapor dentro da faixa de inflamabilidade, capaz de flashear na presença de uma chama aberta.
TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO: Temperatura, do líquido ou externa, suficiente para inflamar
ou explodir o gás ou vapor em mistura adequada com o ar, sem presença de chama.
INFLAMABILIDADE x EXPLOSIVIDADE:
Inflamar (queimar):Vapor acima da superfície do líquido ou gás controlado.
Explodir (detonar/deflagrar):vapores ou gases confinados ou em nuvens.
É a energia mínima necessária para causar ignição de uma mistura explosiva sob condições normais de pressão e
temperatura. (medida em milijoules (mJ)
ENERGIA MÍNIMA DE IGNIÇÃO:
TRIÂNGULO DO FOGO
MISTURA ADEQUADA
CALORENERGIA MINIMA DE IGNIÇÃOTEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO
TRIANGULO DO FOGO EXPANDIDO:
ENERGIA MÍNIMA DE IGNIÇÃO - FONTES:
CHAMA ABERTA SOBRECARGA ELÉTRICA
FAÍSCA DE ELETRICIDADE
ESTÁTICA
CURTO CIRCUITO ESMERIL / LIXADEIRAS
MARTELETE PNEUMÁTICO
ENERGIA MÍNIMA DE IGNIÇÃO x CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS:
CLASSIFICAÇÃO EM GRUPOS DE PERICULOSIDADE: Grupo I: Equipamentos fabricados para operar em minas subterrâneas com metano (grizu) e poeira de carvão. Energia mínima de ignição = 0,52 mJ
Grupo IIA:Acetona, Amônia, Benzeno, Butano, Ciclohexano,Gasolina, Hexano, Propano, Tolueno, Xileno, Gás natural Energia mínima de ignição ≥ 0,20mJ
Grupo IIB:Etanol, Formaldeído, Monóxido de carbono, Gás sulfídrico, Etileno, Ciclopropano. Energia mínima de ignição < 0,20 mJ
Grupo IIC:Hidrogênio, Acetileno, Dissulfeto de carbono Energia mínima de ignição < 0,04 mJ
TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO (TAI) (FONTES):
TUBULAÇÕES
REATORES
EQUIPAMENTOS ELETRICOS
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS x TAI:
SUPERFÍCIES AQUECIDAS:
MARCAÇÃO DE EQUIPAMENTOS
NBR 60079-0 Marcação de Equipamentos para Atmosferas Explosivas
BR Ex d[ia] IIC T6
Grupo degases
Classe de temperaturaOrigem
Possui algum tipo de proteção
Tipo de proteção
TIPOS DE EXPLOSÕESDEFLAGRAÇÃO / EXPLOSÃO / DETONAÇÃO:
DEFLAGRAÇÃO:Ocorre uma combustão acelerada, com aumento local de
temperatura e pressão.Varia de chama para explosão em pequena escala.
Propagação relativamente lenta a velocidades subsônicas.Não gera explosão súbita nem ondas de choque destruidoras
EXLOSÃO CONFINADA:(VCE - Vapor Cloud Explosion)
EXPLOSÃO / DETONAÇÃO:Reação violenta com um comburente e súbito aumento de volume (expansão) e grande liberação de energia térmica
e/ou mecânica.
Pode ocorrer na forma confinada ou não confinada.
Propagação rápida / extremamente rápida a velocidades supersônicas.
É a explosão de uma mistura inflamável num ambiente fechado, com aumento na temperatura e na pressão interna,
gerando uma expansão súbita.A maior parte da energia manifesta- se na forma de ondas de
choque e um mínimo na forma de energia térmica.
EXLOSÃO NÃO CONFINADA:(UVCE - Unconfined Vapor Cloud Explosion)
É a explosão de uma nuvem de vapor ou gás inflamável ao ar livre ou área aberta gerada a partir de uma fonte de ignição.
Neste caso, boa parte da energia total irá se desenvolver sobre a forma de ondas de pressão e a maior parte na forma de
radiação térmica.
ANO LOCAL PROD. MORT. FER. CAUSA
1967 Lake Charles Isobutano 7 46 Abertura. De válvula.1968 Pernis Mist. Hidroc. 2 140 Slopover1970 Port Hudson Propano 9 29 Ruptura de linha1974 Flixborough Ciclohexano 28 25 Ruptura de linha
CASOS HISTÓRICOS DE UVCE´s:
As condições propiciam a reação de combustão que gera calor (energia térmica).
EFEITOS DE ONDAS DE CHOQUE:
Pressão (bar) Efeito0,07 Derruba uma pessoa0,2 Ainda suportável sem perigo0,3 Provável ruptura do tímpano0,5 Limite do suportável, com proteção
auricular1,0 - 2,0 Lesões nos ouvidos e pulmões
5,0 Limite da sobrevivência
NUMA PESSOA ADULTA
1 bar = 100kPa ≈ 1atm ≈ 1Kgf/cm2
EFEITOS DE ONDAS DE CHOQUE:
Pressão (bar) Efeito0,02 Alguns vidros quebrados1,4 50% de vidros quebrados2,7 90% de vidros partidos
25% de telhas deslocadas4,1 100% de vidros quebrados6,9 Estrutura da janela danificada
10,0 Sérios danos na estrutura de casas Trincas nas paredes exteriores
EM EDIFICAÇÕES
1 bar = 100kPa ≈ 1atm ≈ 1Kgf/cm2
POOL FIRE / JET FIRE / FLASH FIRE:
Fonte: Petrobrás Fonte: Petrobrás
Ocorre após derramamento e formação de poça de um produto inflamável, liberando grande quantidade de energia térmica
que acaba por acelerar a evaporação, realimentando o fogo e aumentando a dimensão das chamas.
POOL FIRE (INCÊNDIO DE POÇA):
JET FIRE (JATO DE FOGO):
Fonte: Petrobrás Fonte: Petrobrás
Acontece quando um gás inflamável pressurizado escoa em alta velocidade a partir de um ponto de vazamento e encontra
uma fonte de ignição.
Nesse caso o fogo só deve ser apagado se houver certeza da contenção do vazamento, pois a continuidade do escape e espalhamento pode causar um novo incêndio ainda maior.
FLASH FIRE (INCÊNDIO EM NUVEM):Incêndio de uma nuvem de vapor ou gás, não confinada, onde a massa envolvida não é suficiente para atingir o
estado de explosão. É um fogo extremamente rápido onde todas as pessoas que se encontram dentro da nuvem
recebem queimaduras letais.
6-7 mortos
BACKDRAFT:(ignição explosiva)
Na combustão em local fechado, por falta de O2ocorre um acúmulo de gases não queimados e particulas de
carbono.
A liberação de calor continua (braza) e os gases como o monóxido de carbono e outros, encontram-se próximos da
temperatura de ignição, sem queimar.
A súbita entrada de ar no recinto fornece o oxigênio faltante necessário para combustão, que ocorre de forma repentina,
com ondas de choque que podem romper estruturas e projetar fragmentos.
FLASHOVER:(ignição súbita generalizada)
Quando um compartimento isolado contendo material combustível sofre aquecimento decorrente de incêndio
em compartimentos adjacentes.Se a temperatura no compartimento atingir o ponto de ignição dos materiais ali contidos, ocorre o flashover.
BLEVE* / BOLA DE FOGO:
*Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion
Explosão do vapor em expansão de um líquido em ebulição.
Geralmente ocorre em tanques com gases liquefeitos de petróleo armazenados na forma líquida pressurizada, devido a
um incêndio externo que aumenta muito a temperatura e pressão internas e fragiliza as paredes do vaso.
BLEVE / BOLA DE FOGO:
Feyzin,França 1966
Duque de Caxias, RJ 1 972
D = 3,9 x W 0,33(m)
CÁLCULO DO DIÂMETRO DA BOLA DE FOGO:
FÓRMULA DE HIGH (1968)
D = Diâmetro em metrosW = Massa em kilogramas
t = 0,3 x W 0,33(s)
t = Duração em segundos
BLEVE / BOLA DE FOGO:
BLEVE / BOLA DE FOGO:
1D
2D
Queimaduras de 3° grau
Queimaduras de 1° e de 2° graus
D
CORRELAÇÃO DE BRASIE(Grau de queimadura em função da distância da bola de fogo)
BLEVE / BOLA DE FOGO:
EXEMPLO: EXPLOSÃO DE UM BOTIJÃO DE GLP
Diâmetro da bola de fogo = 9,1 metros
Tempo de duração = 0,7 segundos
Queimaduras de 3º grau:
A 18,2 metros de distância do centro (botijão)
Queimaduras de 1º e 2º graus:
A 27,3 metros de distância do centro (botijão)
Os botijões nacionais , fabricados de acordo com normas ABNT, são protegidos contra BLEVE por um plug fusível que libera o excesso de pressão no interior do botijão em caso de
superaquecimento.
BOILOVER:Um tanque contendo um produto pesado e viscoso (óleo combustível, petróleo) pega fogo e permanece por longo
tempo queimando.
Uma onda de calor de cerca de 180 a 200°C, formada por produtos mais pesados desce em contra-corrente com os produtos mais
leves em direção ao fundo do tanque.Esse tipo de tanque normalmente
contem água no fundo, que também pode resultar da espuma de combate
ao incêndio.
Essa onda de calor desce com certa velocidade, podendo atingir a água,
dependendo da velocidade e da distância do fundo, causando vaporização súbita da água.
ÁGUA
BOILOVER:A água aumenta o seu volume em cerca de 1.800 vezes quando
passa do estado líquido para o vapor e se misturando com o óleo forma uma espuma que é jorrada violentamente para fora do tanque
na forma de uma bola de fogo.
Essa bola de fogo causa extensos danos ao redor, seja por radiação térmica ou pelo contato direto com pessoas,veículos e construções.
BOILOVER:
Jato de água
Chiado peculiar: pouco antes de ocorrer a
“explosão”, pode-se ouvir um “chiado” semelhante ao de um
vazamento de vapor de uma chaleira fervendo.
Visores térmicos ou de infravermelho direcionados para as chapas do tanque
permitem visualizar a movimentação da onda de calor em direção ao fundo do tanque.
USINA TERMOELÉTRICA- TACOACARACAS - VENEZUELA 19/12/82
70 residências atingidas60 carros atingidos
Total de 180 mortos, sendo:17 empregados40 bombeiros
123 moradores, jornalistas e curiosos
BOILOVER:
SLOPOVER:
É o transbordamento do combustível do tanque na forma de espuma ao nível da superfície do líquido.
Pode ocorrer após um período de queima relativamente curto de produtos como óleo cru, asfalto, e outros líquidos que
tenham ponto de ebulição acima do da água.
Pode ocorrer quando o liquido no tanque forma emulsão com a água, sendo de curta duração.
A projeção do teto do tanque, por explosão, facilita a ocorrência do slopover.