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Sistemas de Prevenção deIncêndios e Explosões
Exemplos:
-inertização-uso dos diagramas de inflamabilidade-controle de eletricidade estática-ventilação-equipamentos a prova de explosão-equipamentos intrinsecamente seguros-sprinklers
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Sabe-se que a zona de inflamabilidade nunca irá ultrapassar a LOC:
Concentração de O2 baixa demais(menor que a LOC). Aqui nunca haveráincêndio ou explosão.
Zona possível de abrigar a regiãode inflamabilidade.
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Assim, uma das formas de prevenir incêndios e explosões é mantera concentração abaixo da LOC.
Como se faz?
Inertização(injeção de gás inerte)
Vimos que existem muitas fontes de ignição, e que muitasvezes é impossível eliminar todas. Desse modo, tentamosoperar fora da zona de inflamabilidade.
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Mantendo um tanque inertizado:
Gasolina
Gás InerteGás InerteMistura de vapor de gasolina,oxigênio (<LOC) e gás inerte.
P > Patm
Exige a injeção permanente de gásinerte para repor as perdas, mantendosempre pressão positiva.
Método Sem Controle:
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Mantendo um tanque inertizado:
Gasolina
Gás Inerte
Mistura de vapor de gasolina,oxigênio (<LOC) e gás inerte.
Sistema de controle monitora acomposição da mistura gasosa.Caso a concentração de oxigênioaumente, é injetado gás inerte.
Economiza gás inerte, mas requersensor, controlador e válvula comatuação.
Método Com Controle:
CTR
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Como baixar a concentração de oxigênio em um vaso ou reator abaixoda LOC?
1) Purga por vácuo:
ArAr
ArAr
Vácuo
Reduz o número de moles de oxigênio mas não afeta a sua concentração de volumétrica.
Para equipamentosque suportam vácuo.
Inertizando um tanque
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Ar
Injeção degás inerte
ArAr Ar
Reduz a concentração volumétrica de oxigênio, mas não muda o número de moles.
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Ar
Vácuo
ArAr Ar
Ar
Injeção degás inerte
ArAr
Ar < LOC
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Número de ciclos necessários:
% molar final desejada(se for 1ppm é 1.10-6)
% molar inicial desejada(se for ar = 0.21)
Menor pressão atingida(vácuo)
Maior pressão atingida
Número de ciclos necessários
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2) Purga por pressão:
Ar
Gás inerte
Ar Ar Ar
Reduz a concentração volumétrica de oxigênio, mas não onúmero de moles.
Para equipamentosque suportam pressãopositiva.
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ArAr
Aberto paraa atmosfera
Ar Ar
Reduz o número de moles de oxigênio mas não muda a concentração.
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Ar
Gás inerte
Ar ArAr
Ar
ArAr Ar
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Número de ciclos necessários:
1) Determine a fração molar inicial de oxigênio após a primeira pressurização:
Concentração antesda primeira pressurização(supondo igual a do ar)
Pressão inicial
Pressão finalConcentraçãono final daprimeira pressurização
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2) Agora siga com os ciclos de pressurização:
Note: os ciclos só são contados após a primeira pressurização
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3) Purga por pressão e vácuo combinados:
Procedimento de cálculo análogo ao mostrado anteriormente.Caso inicie com a pressurização, comece a contar os ciclos apósa primeira pressurização.
Para equipamentosque suportam tanto pressãopositiva quanto vácuo.
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Observação:
Caso venha a usar nitrogênio impuro (com oxigênio), empregue a formulaabaixo:
Fração molar de oxigêniono nitrogênio (em geral é 2%)
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Observação:
A pressurização tende a ser mais rápida que o processo de vácuo, jáque o diferencial de pressão imposto é maior. Porém, mais nitrogênio égasto. O método por vácuo economiza nitrogênio pois primeiro se fazvácuo no sistema.
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3) Purga por varredura:
Ar
Gás inerte Mistura
Ar
Ar
Para equipamentosque não suportam nempressão positiva nem vácuo.
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Quantidade de gás inerte usado:
Vazão de gás inerte
tempo
Quantidade de gás usado
Volume do tanqueConcentração inicial no vaso
Concentração final no vaso
Concentração de oxigeniono gás inerte
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4) Sifão mais Purga por varredura:
ArAr
ArAr
Para equipamentosque possam ser preenchidoscom líquido.
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Gás inerte MisturaAr
Gás inerte MisturaAr
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Gás inerte Ar
Ar
Ar
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Nesses casos olhamos o diagrama de inflamabilidade, mantendo-sefora da zona inflamável!
Esvaziando um tanque:
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Esvaziando um tanque de metano:
O2Metano
N20%100%
100%
0% 100%
0%
Caminho 1: Menor custo
Deixando o ar atmosférico entrar no vaso temos o menor custo. Mas vamos cruzar a zona de inflamabilidade! Não é bom...
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Esvaziando um tanque de metano:
O2Metano
N20%100%
100%
0% 100%
0%
Caminho 2: Maior custo
Bombeando nitrogênio puro vamos seguir pela reta de 0% de oxigênio, passandofora da zona de inflamabilidade. Quando todo o metano tiver sido removido,ar atmosférico é injetado (caminho com concentração de metano 0%).Essa rota é segura, mas de enorme custo!
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Esvaziando um tanque de metano:
O2Metano
N20%100%
100%
0% 100%
0%
Caminho 3: Custo médio
Bombeando nitrogênio puro até superar a faixa de inflamabilidade. DepoisInjeta ar atmosférico.
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Esvaziando um tanque de metano:
O2
N20%100%
100%
0% 100%
0%
Caminho 3: Custo médio
Cuidado!Esse gráfico reflete a concentração média no interiordo vaso. É possível que em alguns pontos, ao inserirar, a concentração caia dentro da zona de inflamabilidade.
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Esvaziando um tanque de metano:
O2Metano
N20%100%
100%
0% 100%
0%
Caminho 3: Custo médio
OSFCout-of-service fuel concentration
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OSFC: out-of-service fuel concentration
Dado por:
Ou:
Em % volumétrica de combustível
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Enchendo um tanque de metano:
O2Metano
N20%100%
100%
0% 100%
0%
ISOC
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ISOC (In Service Oxigen Concentration)
Em % volumétrica de oxigênio
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Dados Experimentais:
Prefira os valores calculados sempre que eles forem mais conservativosque os dados experimentais.
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Eletricidade Estática
Objetos que são mau condutores de eletricidade ou estãoisolados, podem, em contato com outros corpos, ter suadistribuição de cargas modificada.
Quando um objeto se aproxima de outro (e pelo menos umdeles é mau condutor), os elétrons movem-se através dainterface de um corpo para o outro. Quando essa interface éo ar, forma-se uma fagulha.
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Eletricidade Estática
Objetos que são mau condutores de eletricidade ou estãoisolados, podem, em contato com outros corpos, ter suadistribuição de cargas modificada.
Quando um objeto se aproxima de outro (e pelo menos umdeles é mau condutor), os elétrons movem-se através dainterface de um corpo para o outro. Quando essa interface éo ar, forma-se uma fagulha.
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Eletricidade Estática
A eletricidade estática pode gerar fagulhas extremamente perigosaspara o ambiente industrial.
Faz parte da prevenção de acidentes desenvolver designs que evitemo acumulo de carga. E, quando esse acúmulo é inevitável, usar técnicaspara uma descarga segura ou inertizar o ambiente.
Energia para inflamar um solvente: 0.1 mJ
Energia contida numa fagulha gerada pela eletricidadeestática de um tapete: 20 mJ
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O que causa acúmulo de carga?
Atrito de líquido em um com um tanque isolado (interface sólido-líquido)
Atrito severo de um corpo isolado com o ar (interface sólido-gás)
Atrito de dois corpos, sendo um isolado.
Indução (deslocamento de cargas em um corpo condutor)
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O que causa acúmulo de carga?
Atrito de líquido em um com um tanque isolado (interface sólido-líquido)
Atrito severo de um corpo isolado com o ar (interface sólido-gás)
Atrito de dois corpos, sendo um isolado.
Indução (deslocamento de cargas em um corpo condutor)
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O que causa acúmulo de carga?
Atrito de líquido em um com um tanque isolado (interface sólido-líquido)
Atrito severo de um corpo isolado com o ar (interface sólido-gás)
Atrito de dois corpos, sendo um isolado.
Indução (deslocamento de cargas em um corpo condutor)
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O que causa acúmulo de carga?
Atrito de líquido em um com um tanque isolado (interface sólido-líquido)
Atrito severo de um corpo isolado com o ar (interface sólido-gás)
Atrito de dois corpos, sendo um isolado.
Indução (deslocamento de cargas em um corpo condutor)
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Como ocorre a descarga?
Depende dos materiais envolvidos, mas todas são perigosas!
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Como evitar problemas?
A diferença de potencial entre dois materiais é anulada quandoeles estão juntos. E toda a carga pode ser neutralizada com umcorreto aterramento!
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Como evitar problemas?
A diferença de potencial entre dois materiais é anulada quandoeles estão juntos. E toda a carga pode ser neutralizada com umcorreto aterramento!
conectados
aterrados
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Como evitar problemas?
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Aditivos químicos que aumentam a condutividade elétrica.Corpos não condutores tendem a ser fonte de problemas!
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Equipamentos elétricos
Equipamentos elétricos são fonte potencial de ignição. Na fotoabaixo observa-se um soprador sendo usado para injetar ar emum tanque.
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Ou....
?
?
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Existem equipamentos intrinsecamente seguros
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Intrinsecamente Seguro
Observação:
A prova de explosão
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VentilaçãoMétodo: diluir vapores explosivos até uma concentração segura.
Plantas ao ar-livre: em geral as condições ambientais são suficientespara reduzir a concentração de vapores vazados abaixo do limitede explosividade. Apesar do objetivo ser sempre evitar a liberação devapores, isso pode acontecer em caso de falhas.
Plantas no interior de edificações:
Local Exaustora: mais eficiente, desde que as fontes sejam bem conhecidas
Geral Diluidora: menos eficiente, porém é a única viável no caso de existiremmuitas fontes ou elas não serem definidas.
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Ventilação
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Regras para evitar incêndios e explosões:
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Regras para evitar incêndios e explosões: