Manual de segurança para enchimento de aerossóis com propelente de hidrocarboneto
O guincho da válvula de alívio e o aparecimento de uma nuvem branca, causada pelo vapor de um gás liquefeito, são o aviso de um enchimento excessivo do recipiente. A quebra repentina do recipiente não daria tal aviso e resultaria em uma grande explosão; com consequências muito graves, tanto para edifícios ou instalações próximas, como para as pessoas.
Os recipientes de armazenamento de gás LP são projetados para resistir à pressão de vapor exercida pelo propano, mas devem ser impedidos de enfrentar uma pressão interna de origem hidrostática (IQ. Edgar Martínez R. SIIAGAS).
Embora a tubulação de aço carbono Schedule 40 possa suportar até 7.800 psig antes de quebrar, as válvulas de gás liquefeito são construídas para uma pressão operacional de 400 psig WOG (Água, Petróleo e Gás) 13 e devem ser protegidas com sua tampa.
As seções do tubo, onde o gás liquefeito pode ficar preso entre duas válvulas, devem ser protegidas com válvulas de alívio hidrostático. Estas válvulas devem ser calibradas para uma pressão não superior a 400 psig.
Na seguinte tabela, mostra a pressão operacional e de ruptura para tubos de aço carbono, sem costura e atendendo às especificações de fabricação ASTM A-106 Gr B / ASTM A-53 Gr B. O ID 40 pode ser usado em tubos soldáveis e o ID 80 com tubos roscados. Se recomenda usar o cronograma 80 para maior segurança.
2.4 EXPANSÃO ATMOSFÉRICA DE UM GÁS LIQUEFEITO.
Os gases liquefeitos, quando são liberados no meio ambiente, entram em seu estado gasoso natural. Por exemplo, um litro de propano liquefeito quando for liberado na atmosfera, se torna em 273. 8 litros de gás, a 21°C. Um litro de DME expande para 345.6 litros. Essa proporção é conhecida como taxa de expansão líquido-gás. É calculado usando a equação geral dos gases: P V = n R T.
CÁLCULO DO VOLUME DE EXPANSÃO DO PROPANO:
DADOS:
1 l de propano = 1000 ml x 0.50 g/ml = 500 g n = 500 g / 44.096 g/mol = 11.339 mol
T = 21.1 ° C + /273.15 = 294.25 ° K
R = 0.08206 atm l /mol °K
RESULTADO:
V = n R T / P
= 11.339 x 0.08206 x 294.25 / 1
= 273.8 litros
Da mesma forma, a expansão para outros gases liquefeitos pode ser obtida, usando a densidade e o peso molecular correspondentes. Os dados e resultados obtidos para outros propelentes comuns podem ser encontrados na Tabela 1.
SECÇÃO 3
PERIGOS E RISCOS DO PROPELENTE DE HIDROCARBONETOS
3.0 PERIGOS E RISCOS DO PROPELENTE DE HIDROCARBONETOS
3.1 INFLAMABILIDADE DO PROPELENTE DE HIDROCARBONETOS.
3.2 ELEMENTOS DO TRIÂNGULO DO FOGO E SEU CONTROLE.
3.2.1 Concentrações perigosas de PHC no ar.
3.2.2 Tenha cuidado com as fontes de ignição.
3.2.3 Recomendações básicas para evitar um incêndio com a APS.
3.3 PROPRIEDADES PHC QUE AUMENTAM O RISCO DE INCÊNDIO.
3.3.1 A falta de cheiro dos vapores da APS.
3.3.2 O peso relativo de seu vapor em relação ao ar.
3.4 RISCOS DE VAZAMENTOS OU DERRAMAMENTOS DE PHC.
3.4.1 Pequenos vazamentos de origem operacional.
3.4.2 Vazamentos maciços ou derramamentos de gases liquefeitos.
3.5 INCÊNDIOS E EXPLOSÕES DE GASES LIQUEFEITOS.
3.5.1 Nível de perigo e risco envolvido.
3.5.2 Consequências de um grande vazamento ou derramamento de PHC.
3.5.3 Acidentes ocorridos na indústria nacional de aerossóis.
3.6 NORMAS E LISTAS QUE SE APLICAM A SUBSTÂNCIAS PERIGOSAS.
3.6.1 Lista de substâncias inflamáveis e explosivas.
3.6.2 Identificação e comunicação de riscos e perigos de produtos químicos perigosos.
3.6.3 Agentes químicos poluentes do ambiente de trabalho.
3.0 PERIGOS E RISCOS DO PROPELENTE DE HIDROCARBONETOS
Os hidrocarbonetos utilizados como propelentes de aerossóis (propano, isobutano e n-butano) são gases inflamáveis e figuram nas listas oficiais de produtos químicos perigosos, devido ao seu elevado nível de risco de incêndio e explosividade.
3.1 INFLAMABILIDADE DO PROPELENTE DE HIDROCARBONETOS
A definição de gás inflamável é estabelecida pelo Sistema Internacional das Nações Unidas para a Classificação de Materiais Perigosos.
Gás inflamável é qualquer material que se encontra em estado gasoso em condições atmosféricas (14.7 psi e 20°C), que tenha um ponto de ebulição igual ou inferior a 20°C e que tenha um limite inferior de inflamabilidade (LEL) de 12% no ar, ou menos.
O PHC é um gás em condições ambientais, sua temperatura de ebulição é inferior a 0°C e forma misturas inflamáveis com o ar, a partir de 1.8% em volume.
A Norma Oficial Mexicana NOM-002-STPS-2010 Condições de Segurança – Prevenção e Proteção Contra Incêndios no Local de Trabalho, classifica o propano e o butano como gás inflamável. Além disso, fornece as seguintes definições:
Incêndio: É o fogo que se desenvolve incontrolavelmente no tempo e no espaço.
Fogo: É a rápida oxidação de materiais combustíveis com a liberação de luz e calor.
Os gases liquefeitos de petróleo têm um alto poder calorífico, portanto, além de serem um bom propelente, são um combustível excelente. O calor produzido na combustão do propano é de 19.918 BTU/lb (46,3 KJ/g). Ver quadro 01 para outros gases liquefeitos.
3.2 ELEMENTOS DO TRIÂNGULO DO FOGO E SEU CONTROLE
Embora o PHC seja um gás altamente inflamável, três coisas são necessárias para causar um incêndio ou explosão: uma porção adequada de hidrocarboneto no ar, a presença de oxigênio e uma fonte de ignição.
A fábrica de acondicionamento de aerossóis, que utiliza a APS com segurança, não deve permitir que estas condições ocorram simultaneamente. O oxigênio está sempre presente no ar, não podemos controlá-lo. O que podemos e devemos controlar é a presença de vazamentos de PHC e fontes de ignição
Se não houver uma concentração suficiente de PHC no ambiente, ou nas fontes de ignição próximas, é improvável que ocorra um acidente de incêndio ou explosão.
3.2.1 CONCENTRAÇÕES PERIGOSAS DE APS NO AR
O propelente de hidrocarbonetos, quando vaza os vasos de pressão, é muito perigoso. Mas, mesmo assim, é necessário estar presente no ar em certas concentrações conhecidas como limites explosivos. Não pode causar estragos quando está muito diluído. Quando ele está muito concentrado, ele não pode acender devido à falta de oxigênio. Embora essa condição já acaba sendo muito perigosa.
O Limite Superior de Explosivos do hidrocarboneto transportado pelo ar (UEL) não é de muita importância aqui. Não queremos ter muita APS no meio ambiente. A seguinte tabela mostra os limites explosivos da APS.
O limite inferior de explosivos, conhecido como LEL (Limite Inferior de Explosivos) é extremamente importante. Representa a porcentagem mínima, em volume, de vapores de PHC presentes no ar, que são suficientes para causar uma explosão.
Eles também são conhecidos como limites de inflamabilidade, mas esse termo se aplica quando os hidrocarbonetos são usados como gás combustível, à pressão e ao fluxo regulado. Por exemplo, em um fogão, uma mistura inflamável é formada para produzir um fogo controlado.
Na seção 2.5, calculamos que a expansão de um litro de propano liquefeito produz 273,8 litros de gás @ 21°C e à pressão atmosférica. Esse volume de gás, diluído no ar, pode produzir 12.445 litros de mistura explosiva (273,8 L / 0,022 = 12.445,45 L)
O EMD requer uma concentração maior no ar para atingir seu limite explosivo inferior (3,3%). No entanto, mantém um intervalo de explosividade maior (18,0%). Isso explica seu maior nível de risco explosivo.
3.2.2 TENHA CUIDADO COM AS FONTES DE IGNIÇÃO.
Os hidrocarbonetos requerem uma temperatura de autoignição superior a 405 °C (ver quadro 01). Qualquer incêndio ou faísca pode atingir essa temperatura, não importa se é causado por um fósforo ou um cigarro aceso, escapamento de veículos de combustão interna, arcos elétricos de amortecedores, motores, soldagem, estática, fricção, choque, etc. A chama de um fósforo pode atingir uma temperatura de 1.650 °C 2.
A Norma Oficial Mexicana NOM-005-STPS-1998, relativa às Condições de Segurança e Higiene nos Locais de Trabalho para Armazenamento, Manuseio e Transporte de Substâncias Químicas Perigosas, proíbe o uso de ferramentas, roupas, sapatos e objetos pessoais que possam gerar calor, descarga estática, faíscas, chamas abertas ou temperaturas que possam causar ignição. Também proíbe a introdução de dispositivos eletrônicos que possam gerar frequências de rádio em áreas explosivas.
O uso de telefones celulares deve ser evitado em áreas onde sejam manuseados gases ou líquidos inflamáveis que possam gerar atmosferas explosivas.
3.2.3 RECOMENDAÇÕES BÁSICAS PARA EVITAR UM INCÊNDIO COM APS.
A expressão a seguir resume a fórmula que pode destruir uma planta de aerossol:
Concentração de PHC ≥ LEL + Fonte de Ignição + O2 = Incêndio ou Explosão
O oxigênio está em toda parte, como parte do ar que respiramos, e não pode ser limitado. Como não podemos controlar a presença de oxigênio, é importante considerar as seguintes recomendações básicas para evitar um acidente com a APS:
- Evite até mesmo o menor vazamento ou emissões para o meio ambiente do PHC para reduzir o risco de formação de misturas explosivas com o ar.
- A ventilação natural adequada é a maneira mais econômica, simples e seguro de evitar concentrações perigosas de APS.
- Evite a presença de qualquer fonte de ignição onde a APS é manuseada.
Obviamente, se não houvesse vazamentos de hidrocarbonetos, não haveria problema. Em uma planta de aerossol típica, todos os esforços são feitos para evitar um vazamento. Vazamentos representam um desperdício de dinheiro, bem como um perigo.
No entanto, não importa quanta manutenção seja dada aos tubos e mangueiras, eles podem vazar. As válvulas desenvolvem vazamentos ao longo do tempo, mesmo em plantas com manutenção regular. Sempre há alguns aerossóis vazando que têm válvulas defeituosas ou foram estragados pelo adaptador da máquina de gaseificação.
3.3 AS PROPRIEDADES DA APS AUMENTAM O RISCO DE INCÊNDIO.
3.3.1 A FALTA DE CHEIRO DOS VAPORES DE PHC.
O propelente de hidrocarbonetos, grau aerossol, tem um leve cheiro aromático. Mas uma vez que escapa dos vasos pressurizados, faz a transição para seu estado gasoso natural e se mistura com o ar, esse odor desaparece completamente. Desta forma, o gás não pode ser visto no ar, nem sua presença pode ser percebida com nossos sentidos, por isso é esencial ter meios artificiais para detectar sua presença.
