Proteção contra explosão e incêndio

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A Digisensor Sistemas de Segurança Ltda, possui sede em São Paulo-SP e filial no município de Jundiaí-SP. Tem por especialidade o fornecimento de projeto executivo, equipamentos e montagem de Sistemas de Proteção Contra Incêndios e Explosão, contando com um quadro próprio de funcionários especializados nestes sistemas, entre engenheiros, técnicos e projetistas, com mais de 20 anos de experiência no campo e diversos treinamentos no exterior.

INTRODUÇÃO

Uma explosão é a liberação súbita de gás a alta pressão. O gás expande-se dissipando sua energia de modo incontrolável através de uma onda de choque. A energia liberada pode assumir a forma de calor, luz, som e força mecânica, isoladamente ou em conjunto.

Durante anos, o alívio da explosão tem sido a principal estratégia para proteção contra explosões em equipamentos e processos. Contudo, novas tecnologias têm surgido, atendendo às expectativas de órgãos regulamentadores, segurança industrial e promovendo mais alternativas de proteção.

A supressão ativa da explosão é uma técnica pela qual a combustão de uma atmosfera explosiva em um volume confinado é detectada e suprimida em seu estágio inicial, restringindo assim o aumento descontrolado da pressão a um nível calculado e seguro ao equipamento de produção.

Outra vantagem do sistema de supressão de explosão, além da interrupção da deflagração, é eliminar o risco de um incêndio que pode ocorrer após a explosão e também impedir a propagação da chama por tubulações interconectadas a outros equipamentos.

SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÃO

De um modo geral o sistema de supressão contra explosão funciona como um sistema automático de combate a incêndio, embora muito mais veloz. Um sistema de supressão contra explosão é composto basicamente de sensores de pressão, containers de supressão e painel de controle.

Após a detecção de um aumento súbito da pressão no interior do equipamento protegido, o painel de controle libera o acionamento do agente supressor contido em um container pressurizado de forma

Proteção contra explosão e incêndio

Para a proteção através do alívio da explosão, utilize-se o termo Pred (reduced explosion pressure). Na supressão, a pressão final dentro do equipamento protegido é designada como TSP (Total Suppressed Pressure). Para ambos os casos, a resistência construtiva do equipamento deve ser superior a estes valores para que o mesmo não sofra nenhuma avaria.

Uma explosão é considerada como suprimida quando a TSP for reduzida ao mínimo, atingindo normalmente um valor entre 3 a 7 psig (20 a 50 kPa). Nas aplicações práticas do sistema de supressão, o pior caso de TSP deverá ser previsto em memorial de cálculo específico. Desta forma, definimos que a maior pressão dentro do equipamento está abaixo da pressão de construção, efetivando a proteção do equipamento.

É importante notar que o aumento da pressão em relação ao tempo está diretamente ligado às características do produto, sendo necessária a definição dos índices de explosividade específicos de pós, gases ou materiais híbridos envolvidos no processo. Somente com estes dados será possível desenvolver um sistema eficaz de proteção contra explosão. Os parâmetros mais importantes a considerar são: a pressão máxima de explosão (Pmax) e o índice de explosividade (Kst ou dP/dt). Estes valores são obtidos através de testes realizados em laboratório e procura indicar a severidade da explosão de um determinado produto.

Proteção contra explosão e incêndio

APLICAÇÕES E PROJETO

O sistema de supressão contra explosão pode ser aplicado em diversos equipamentos e processos como coletores de pó, ciclones, secadores, misturadores, trituradores, transportadores, etc. O volume protegido pode variar entre 1 a 1000 m³. O projeto do sistema deve ser realizado por profissionais especializados e certificados para interpretar as características do processo industrial visando aplicar a melhor solução de proteção, especificando a quantidade, modelo dos containers e do agente supressor, bem como tipo de detecção, controle e posicionamento adequado para instalação dos equipamentos.

Detectores: Qualquer característica física que evidencia uma explosão em seu estágio precoce pode ser detectada. Os valores absolutos e taxas de subida da pressão ou temperatura têm sido utilizados para esta detecção, além da análise de níveis de radiação IR e UV. Embora os detectores ópticos sejam bastante rápidos e sensíveis, eles atuam de forma pontual, sendo necessário que sua instalação seja feita em diversos locais ao longo do equipamento onde possa ocorrer uma explosão. A maior parte das aplicações de proteção utiliza os detectores cerâmicos de pressão pelo fato de sua característica físico-química proporcionar grande resistência mecânica. Os detectores típicos de pressão atuam próximos à pressão atmosférica e variam entre 0,5 psig (3,5 kPa) até 1,5 psig (10 kPa). Onde flutuação na pressão ou pressão acima da atmosférica for esperada, pode-se aplicar um dispositivo que atua mediante a variação ou taxa de subida de pressão.

Proteção contra explosão e incêndio

Agente Supressor: Deve-se avaliar a eficácia e as características reativas do agente supressor junto ao processo. Testes específicos de laboratório determinam a eficiência do agente supressor para cada aplicação. Outros fatores relevantes no projeto são a necessidade de aplicação do produto em indústrias alimentícias, a facilidade de remoção do agente supressor após a descarga e a estabilidade da temperatura do agente supressor.

A água e o dióxido de carbono são dois agentes popularmente aplicados na extinção de incêndios, porém não são utilizados na supressão contra explosão. Tanto a água quanto o dióxido de carbono podem reagir com outros produtos químicos inseridos no processo além de necessitarem de grandes reservatórios para suprimir a explosão. Compostos halogenados também são muito empregados como inibidores, principalmente os derivados de metano, mas podem reagir quimicamente com outros produtos do processo industrial.

Os agentes supressores mais utilizados são os pós inertes secos, tais como bicarbonato de sódio (SBC) e fosfato de amônio (MAP).

Containers: Os containers denominados HRD estão disponíveis geralmente em modelos que variam entre 2,5 L até 50 L e são instalados no corpo do equipamento a ser protegido através de flanges. Normalmente são pressurizados com N2 a 900 psig (6200 kPa) e possui um disco de ruptura que é atuado através do aumento de pressão gerado por um dispositivo denominado Cartucho Atuador de Gás (GCA) efetuando assim a descarga do agente extintor. Existem alguns containers que utilizam meios eletromagnéticos e válvulas para abertura e liberação do agente, porém devido à alta velocidade na progressão de uma explosão, este sistema não é suficientemente ágil e portanto, não é recomendado.

Difusores: Para garantir uma perfeita distribuição do agente supressor, os bicos difusores são instalados no interior do equipamento a ser protegido e possuem uma capa protetora para evitar o acúmulo de material. Sistemas tradicionais de supressão utilizam bicos difusores estilo “pepperpot”, mas estes não são adequados para sistemas de supressão à base de pó. O ideal é a utilização de bicos difusores com grandes aberturas na parte superior e lateral, que asseguram uma rápida e hemisférica descarga.

Muitos processos de produção, principalmente alimentícios e farmacêuticos, requerem o uso de um dispositivo que evita o acúmulo nos bicos difusores e a contaminação dos produtos do processo. Para atender a estas aplicações, utilizam-se bicos difusores telescópicos que ficam recuados e selados com um material que pode ser silicone, teflon ou aço inoxidável.

No momento do acionamento do sistema, este selo se rompe e o bico difusor avança para o interior do equipamento, efetuando a descarga do agente supressor.

TESTES EM LARGA ESCALA

Conhecer as características de explosividade do produto e as particularidades do processo produtivo é o primeiro passo para obtenção de um sistema de proteção contra explosão eficaz. No entanto, testes em larga escala são necessários para avaliar a interação entre a dinâmica de propagação da explosão e o desempenho do sistema de supressão para atingir a TSP dentro dos limites de segurança para o equipamento. Testes em larga escala são realizados em câmaras de teste com volumes semelhantes aos equipamentos que devem ser protegidos. Nestas câmaras, explosões com índices de Kst até 550 bar.m/s são gerados e o sistema de supressão é avaliado. Parâmetros importantes neste experimento são: o volume do equipamento, o Kst, a pressão de ativação (Pact), a quantidade e modelo de container utilizado. A figura abaixo mostra um conjunto de dados obtidos pela variação do número de containers utilizados para suprimir uma explosão com Kst de 300 bar.m/s em um volume de 25 m³.

SISTEMAS DE ISOLAMENTO

Sistemas de isolamento são previstos para complementar tanto o método de proteção através de alívio quanto sistemas ativos de supressão da explosão. Sua função é promover uma barreira entre os dutos ou interconexões que interligam diversos equipamentos em um processo industrial, evitando assim as explosões secundárias.

As explosões secundárias são a principal causa de acidentes graves e perda de vidas. Os sistemas de isolamento impedem a propagação das chamas, interrompendo a progressão da explosão com a utilização de válvulas mecânicas, também denominadas passivas, ou por meio de isolamentos químicos.

  • Válvula mecânica: o isolamento mecânico da explosão envolve o uso de válvulas com fabricação específica para suportar altas pressões, que proporciona uma barreira física e evita a propagação da explosão.
  • Isolamento químico: o isolamento químico é efetuado através de um container SRD contendo agente supressor, que é descarregado após o sistema detectar uma elevação da pressão no interior do equipamento. Ao ser descarregado, o pó inibe a propagação da chama através dos dutos industriais.

SEGURANÇA EM ALTA VELOCIDADE

Para qualquer sistema de proteção contra explosão, a velocidade é primordial para a sua eficiência. Todo o ciclo de detecção, processamento e ativação deve ser executado em milisegundos.

Com o desenvolvimento de um projeto adequado e um equipamento que proporciona uma resposta em milisegundos, um sistema de proteção está limitado em uma elevação da pressão dentro dos parâmetros de segurança que varia entre 3 até 7 psig. A pressão reduzida Pred gerada após a supressão é de curta duração, promovendo assim a proteção para o equipamento e as pessoas.

Vantagens adicionais são verificadas quando o processo trabalha com produtos tóxicos que não podem ser aliviados para a atmosfera e equipamentos instalados indoor, que dificultam o alívio da explosão nestas áreas.

Deve-se citar a importância da manutenção preventiva que garante a operacionalidade geral e confiabilidade ao longo do ciclo de vida do sistema de supressão contra explosão.

SISTEMAS DE DETECÇÃO DE INCENDIOS

DETECÇÃO LINEAR DE TEMPERATURA PROTECTOWIRE

O detector linear de temperatura é do tipo cabo flexível, capaz de perceber o aumento significativo de temperatura em qualquer ponto de sua extensão.

Especialmente em locais com condições ambientais adversas como poeira, sujeira, vibração, umidade, onde os detectores pontuais possuem restrições, a detecção linear de temperatura é recomendada.

Suas aplicações típicas são: bandejas de cabos, transformadores de alta potência, interior de painéis elétricos, pipe racks, túnel de cabos, veículos fora de estrada, transportadores, entre outros.

DETECÇÃO DE CHAMA – UV/IR

O detector de chama atua na presença de radiação ultravioleta (UV) ou radiação infravermelha (IR) ou uma composição de ambas. O equipamento é uma unidade autônoma, completa, microprocessado, programável em campo e elimina a possibilidade de perda de vários detectores no caso de falha de um controlador.

Os detectores possuem circuitos de supervisão e autoteste para verificação de todas as funções de detecção. O corpo do detector é fabricado em aço inox AISI 316, à prova de explosão.

Sua área de cobertura é um cone sólido com ângulo aproximado de 50 graus e alcance de 30 metros em seu eixo para fogo padrão de hidrocarbonetos. Por seu rápido tempo de resposta é indicado para detector chama em plataformas de petróleo, carregamento de combustíveis, cabines de pintura, fabricação de tintas e solventes e outras aplicações de altíssimo risco.

DETECÇÃO PRECOCE A LASER HSSD (Hight Sensitivity Smoke Detector)

Adotado internacionalmente como o mais sensível e sofisticado sistema de detecção de fumaça, permite a detecção por aspiração de forma segura do principio de incêndio em seu estagio incipiente, antes mesmo do aparecimento de fumaça visível, chama ou calor intenso.

Possui sensibilidade muito superior à dos detectores pontuais de fumaça, graças ao emprego de raio laser com discriminação do tamanho das partículas de fumaça, evitando assim alarmes indesejados.

SISTEMAS DE COMBATE A INCENDIO

COMBATE A INCENDIO POR AGENTE LIMPO ECARO-25 (FE-25)

Produzido pela Dupont, o gás Ecaro-25 absorve calorias em nível molecular mais rápido do que a geração de calor, de tal forma que o fogo não consiga se sustentar. O Ecaro-25 também atua sobre os radicais livres para interferir quimicamente na reação em cadeia do processo de combustão.

Este agente limpo altamente eficaz é seguro para as pessoas,ao meio ambiente e equipamentos sensíveis. Ecaro-25 requer menos agente para proteger o mesmo espaço. Definitivamente é o sistema gasoso de combate a incêndio com o melhor custo benefício do mercado.

COMBATE A INCENDIO POR FM-200 / NOVEC

Sistema de combate a incêndio mais utilizado no mundo, sendo adequado para aplicações em áreas ocupadas por seres humanos, e descarregado em até 10 segundos.

Dentre as diversas características, podemos descrever as principais:

  • São agentes limpos, evaporam-se rapidamente e não deixam resíduos
  • Não conduz eletricidade e seguro para ambientes habitados
  • ODP = 0,000 (não agride a camada de Ozônio)
  • Seguro para o meio ambiente

COMBATE A INCENDIO CO2

O dióxido de carbono (CO2) é um gás incolor, inodoro e não condutor de eletricidade. O sistema fixo de combate a incêndio por CO2 (alta e baixa pressão) é eficiente e flexível em locais com riscos Classes A, B ou C, não habitado.

Pode ser projetado para fornecer descarga automática e simultânea para uma variedade grande de riscos e configurações. Trabalhamos com projetos customizados para cada tipo de risco, solução de alta (860 psi) ou baixa pressão (300 psi), método de inundação total ou aplicação local, automático ou manual, para selecionar o sistema mais adequado baseado no desempenho, custo, manutenção, logística e segurança das pessoas.

SISTEMA WATER SPRAY OU DILUVIO

O sistema Water Spray combate incêndios em riscos industriais com presença de óleos, outros líquidos combustíveis ou inflamáveis, pelo emprego exclusivo da água sob alta pressão. A instalação desse sistema é permanente e fixa, montado acima e ao redor do equipamento protegido, com operação automática ou manual.

O sistema é empregado amplamente em todas as partes do mundo, para proteção contra incêndio em:

  • Equipamentos elétricos a óleo (transformadores, chaves disjuntoras, etc)
  • Sistemas de lubrificação e mancais de geradores movidos por turbinas;
  • Caldeiras e máquinas industriais;
  • Porão de cabos e locais de difícil acesso
  • Instalação para o processamento de óleos e combustíveis;
  • Máquinas que utilizam líquidos inflamáveis;
  • Fábricas de tintas e vernizes e cabines de pintura;

SISTEMA DE WATER MIST

Natural, não tóxico e eficiente, o sistema de Water Mist é uma solução que oferece proteção efetiva contra incêndios, sem causar os danos de um sistema tradicional de água. O sistema Water Mist combate o fogo por vários processos:

  • Combate o incêndio retirando calor da combustão e é uma forma eficiente de baixar a temperatura, evitando a auto-ignição;
  • O vapor produzido reduz o percentual de oxigênio no ar, deixando de alimentar o fogo;
  • Bloqueia o calor irradiado entre o fogo e os combustíveis, diminuindo a propagação do incêndio;
  • Remove uma porção das partículas de fumaça e dilui os gases tóxicos.

Nossos sistemas são sempre projetados com equipamentos dos fabricantes Fike, Kidde, Edwards EST, Protectowire, Vesda, e Stratos, todos certificados pela UL (Underwriters Laboratories) e aprovados pela FM (Factory Mutual).

Proteção contra explosão e incêndio