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1. CURSO DE NR 20 – INFLAMÁVEIS E COMBUSTÍVEIS

2. Módulo 02
Inflamáveis: características,
propriedades, perigos e riscos
—

3. Objetivo:
Ao final deste módulo, o empregado será capaz de:
1. Classificar, segundo a NR-20, os líquidos e gases
inflamáveis e combustíveis.
2. Reconhecer as suas principais características e
propriedades.
3. Identificar os perigos e riscos associados a estes
materiais.
3

4. 4
Definição NR-20
•Líquidos inflamáveis: são líquidos que possuem ponto
de fulgor ≤ 60º C.
•Gases inflamáveis: gases que inflamam com o ar a 20º
C e a uma pressão padrão de 101,3 kPa.
•Líquidos combustíveis: são líquidos com ponto de
fulgor > 60º C e ≤ 93º C.
Observação:
Difere da definição presente na NBR 17505 -
Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis
(Parte 1: Disposições gerais).

5. 5
Classificação de líquidos inflamáveis e
combustíveis de acordo com a NBR 17505

6. Combustão
COMBUSTÍVEL
carbono
hidrogênio
enxofre
+
AR
O2
PRODUTOS
CO, CO2
H2O, SO2
luz, calor
Reação química: oxidação, exotérmica
Fonte de calor: promove reação do combustível
com oxigênio
Concentrações apropriadas
COMBUSTÍVEIS
sólidos
líquidos
mudança de
estado
vapor
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7. Faixa de concentração de um gás ou vapor, em que pode ocorrer
combustão ou explosão na presença de uma fonte de ignição. É
expressa como percentual do vapor ou gás no ar. A faixa de
concentração encontra-se entre dois valores [limite inferior de
explosividade (LIE) ou de inflamabilidade (LII) e limite superior de
explosividade (LSE) ou de inflamabilidade (LSI)].
Mistura
inflamável
Limites de explosividade ou de
inflamabilidade
7
Produto LII (%) LSI (%)
Etanol 3,3 19,0
Gasolina (padrão) 1,4 7,6
Querosene médio 0,7 5,0
Metanol 6,0 36,0
Tolueno 1,2 7,0
GLP (Butano) 1,9 8,5
GLP (Propano) 2,2 9,5
Acetileno 2,5 100,0

8. Energia de Ignição
A energia mínima capaz de provocar a ignição de
uma mistura explosiva, varia de acordo com o
agente.
* Quanto menor a energia de ativação maior o risco. Quanto maior a
temperatura, menor é a energia de ativação de determinado produto.
8

9. Principais características dos líquidos e
gases inflamáveis e combustíveis
 Pressão de vapor
 Ponto de fulgor
 Ponto de combustão
 Ponto de ignição
 Miscibilidade
 Densidade
 Mobilidade
9

10. Pressão de vapor
Pressão relacionada a temperatura, na
qual um líquido que ocupa parcialmente
um recipiente fechado tem
“interrompida” a passagem das moléculas
para a fase vapor Vapor
Líquido
10
Quanto maior a Pv mais volátil é o líquido. Ou seja,
quanto mais pressão o líquido faz contra a sua
superfície, mais este líquido passará para o estado
de vapor, evapora mais rápido.
Alguns fatores influenciam na pressão de vapor,
como:
- temperatura
- natureza do líquido

11. Pressão de Vapor
Exemplos:
Vapor
Líquido
11

12. Variação da pressão de vapor com
a temperatura
Água apresenta maior
temperatura de ebulição ao
nível do mar (1atm);
Em condições ambientes, a
substância que apresenta
maior pressão de vapor é o
sulfeto de carbono;
Ordem crescente de
volatilidade: água < etanol <
metanol < sulfeto de carbono
12

13. É a menor temperatura na qual um
material combustível libera vapores em
quantidades suficientes para que a
mistura de vapor e ar se inflame a partir
do contato com uma fonte de ignição.
É onde ocorre o limiar da mistura
inflamável (LIE)
 A temperatura do ponto de fulgor não
é suficiente para que a combustão
seja mantida (ao ser retirada a chama
externa, a combustão não se
mantém).
Ponto de Fulgor (Flash Point):
13

14. Ponto de Combustão:
Menor temperatura corrigida para uma
pressão barométrica de 101,3 kPa (760
mmHg), na qual a aplicação de uma chama
de ensaio causa a ignição e sustentação da
queima dos vapores da amostra por no
mínimo 5 s sob as condições específicas do
ensaio.
Poucos graus acima da temperatura de
fulgor.
A quantidade de vapores é suficiente para
iniciar e manter a combustão.
14

15. Ponto de Ignição:
Menor temperatura onde os vapores desprendidos por
um material combustível aquecido inflamam-se ao
entrar em contato com o ar, independentemente ou
não da presença de qualquer chama ou centelha
externa.
15

16. Tabela pontos de fulgor e de ignição
Produto Ponto de Fulgor (oC) Ponto de Ignição (oC)
Etanol 12 365
Gasolina (Padrão) - 43 257
Querosene médio 40 238
Metanol 12 464
Benzeno - 11 555
Tolueno 4,4 536
Eteno - 136 490
Hexano - 35 225
16

17. Miscibilidade
17
Capacidade dos líquidos se misturarem
“Semelhante dissolve Semelhante”
Líquidos semelhantes se misturam
SEMELHANÇA: característica molecular
POLAR ou APOLAR
Distribuição dos elétrons na molécula

18. Miscibilidade
18
Exemplo: Lavagem, com água, de recipiente que
conteve nafta

19. Miscibilidade e densidade
19
Exemplo:

20. Densidade relativa (gases e vapores)
20
Densidade relativa do ar = 1
ρ > 1
ρ < 1
Mais pesado que o ar
(Dispersão lenta)
Mais leve que o ar
(Fácil dispersão)

21. Densidade relativa (gases e vapores)
21

22. Mobilidade (gases e vapores)
22
Ventilação
Grande influência na concentração
Difusão
Gases e vapores migram do local com
maior concentração para local de
menor concentração, até o equilíbrio.

23. Classificação dos combustíveis gasosos
segundo as propriedades físicas
23
Gases comprimidos
Gases liquefeitos
Gases criogênicos

24. Classificação dos combustíveis gasosos
segundo as propriedades físicas
24
GASES COMPRIMIDOS - Na temperatura ambiente, é armazenado
pressurizado na fase gasosa a pressões de até 205kgf/cm2
• Hidrogênio – gás inodoro, de densidade muito baixa em relação ao
ar e extremamente sensível a ignição por ter uma faixa de
inflamabilidade muito larga.
• Acetileno – extremamente reativo que não pode ser armazenado
por pressão sozinho devido à possibilidade de decomposição em
carbono e hidrogênio com elevada liberação de energia. Seu
armazenamento é possível em massa sólida porosa embebida em
acetona até a pressão máxima de 17kgf/cm2.

25. Classificação dos combustíveis gasosos
segundo as propriedades físicas
25
GASES LIQUEFEITOS - aqueles que podem ser armazenados na forma
liquida à temperatura ambiente, apenas por compressão, ou a
pressão atmosférica em temperatura igual ou superior à -90oC.
• Amônia – muito tóxica e estreita faixa de inflamabilidade (16 a 25%).
• Gás Liquefeito de Petróleo – mistura de propano/butano, de
aproximadamente 50%. A faixa de inflamabilidade é de 1,6 a 9,6%. A
fase líquida quando vasa, se expande na atmosfera na razão de 1:260
vezes o seu volume original. Pode ser armazenado à pressão
atmosférica quando na temperatura de -45 oC,

26. Classificação dos combustíveis gasosos
segundo as propriedades físicas
26
GASES CRIOGÊNICOS (OU LÍQUIDOS) - aqueles armazenados a
temperatura inferior a -90 oC à pressão atmosférica.
• Gás Natural Liquefeito (GNL) - a temperatura de armazenamento é
de -160 oC e, após a vaporização, os gases formados, constituídos
quase que totalmente de metano, tem a faixa de inflamabilidade de
5,3 a 14%.
Taxa de expansão (líquido/vapor): 1 / 620

27. Perigos envolvendo inflamáveis e
combustíveis
27
Incêndio:
Reação de combustão de
difícil controle ou
incontrolável

28. Classes de Incêndio
28
• Classe A – Incêndios em materiais sólidos e fibrosos
(madeira, papel, tecido, etc).
• Classe B – Incêndios em líquidos e gases combustíveis,
ou em sólidos que se liquefazem para entrar em
combustão (gasolina, GLP, parafina, etc).
• Classe C – Incêndios que envolvem equipamentos
elétricos energizados (motores, geradores, painéis,
etc).
• Classe D – Incêndios em metais ou compostos químicos
pirofóricos (magnésio, potássio, alumínio, zinco,
hidretos, etc).

29. Riscos de Incêndio e explosão
envolvendo inflamáveis (líquidos e
gasosos)
29
 Incêndio em poça (pool fire)
 Jato de fogo (jet fire)
 Incêndio em nuvem (flash fire)
 Explosão em nuvem de vapor (VCE – Vapor Cloud
Explosion)
 Fire ball / BLEVE
 Incêndio em tanque

30. 30
Incêndio em Poça (Poolfire)
• Representa a queima de vapores de
hidrocarbonetos gerados em poça
horizontal, onde o combustível está
estagnado ou com pouco movimento.
• Historicamente o Incêndio em poça
representa um dos maiores riscos de
acidentes de grandes proporções
associados a indústria de óleo e gás,
especialmente em decorrência de
vazamentos de líquidos inflamáveis.
• A energia liberada neste incêndio está
diretamente ligada ao diâmetro da
poça.

31. 31
Incêndio em Poça (Poolfire)
Para liberações contínuas o líquido se dispersará,
ampliando a zona de incêndio, até que a
velocidade de liberação se iguale à velocidade de
evaporação. Esta condição permite calcular o
diâmetro máximo alcançado. No caso de liberações
instantâneas se atinge o diâmetro máximo
rapidamente para ir decrescendo com o tempo, até
que o produto tenha sido consumido.

32. 32
Jato de Fogo (Jetfire)
• Um jato de fogo pode ser definido como sendo a ignição de uma
liberação contínua de gases ou vapores inflamáveis contido em
tubulações ou em vasos pressurizados.
• Portanto, a liberação não se deve a uma ruptura catastrófica do
vaso (que nessa hipótese daria lugar, na maioria dos casos, a um
fireball), mas é produzido através de um orifício pequeno em
relação ao tamanho do vaso ou por escape numa tubulação,
gerando-se uma saída turbulenta do combustível em forma de
jato.
• No caso de incidência direta do jetfire sobre elementos próximos,
os efeitos são consideravelmente superiores aos devidos à
radiação.

33. 33
Incêndio em nuvem (Flashfire)
Este tipo de incêndio faz referência para a combustão de nuvens de
gás ou vapor não confinadas, na qual a frente de chama se desloca
com velocidade subsônica, de modo que a sobrepressão gerada é
insuficiente para gerar danos, podendo ser descrito pelas seguintes
etapas:
1ª etapa: Liberação de um gás combustível (liquefeito ou não), ou
geração de vapor como consequência da rápida vaporização de uma
poça.
2ª etapa: O gás ou vapor é arrastado e disperso pelo ar e na maioria
dos casos sua massa molecular é superior a do ar, o que origina uma
nuvem densa que avança espalhando-se pelas zonas mais baixas do
terreno.
3ª etapa: A nuvem encontra um ponto de ignição que produz uma
combustão onde a concentração está compreendida entre os limites
de inflamabilidade.

34. 34
Incêndio em nuvem (Flashfire)/
VCE (Vapor Cloud Explosion)
Caso o flashfire ocorra no interior de uma área confinada
pode-se produzir uma explosão com detonação (velocidade
supersônica), para a qual os fenômenos perigosos mais
importantes são de origem mecânica (ondas de pressão e
impulso mecânico assim como a formação de projéteis),
sendo este evento denominando de explosão confinada.
A transição entre o incêndio e a
explosão (que depende em grande
parte da massa de vapor da
substância inflamável envolvida e do
congestionamento da área afetada) é
muitas vezes difícil de precisar.

35. 35
VCE (Vapor Cloud Explosion)
A explosão em nuvem de vapor tem sido a causa
de diversos acidentes catastróficos, tanto nas
atividades onshore como offshore.
Flixborough
Piper Alpha
Buncefield

36. 36
Velocidade de chama x Sobrepressão

37. A “Bola de fogo” é uma massa de gás ou
vapor que se mistura com o ar, com
quase todo o seu volume em condições
de sofrer ignição. Isto significa que
houve uma queima quase completa da
massa, com energia sendo liberada sob a
forma de radiação térmica.
Normalmente, este tipo de fenômeno
ocorre em vazamentos de gases
liquefeitos dentro de diques de
contenção ou equivalentes. Ao sofrer a
ignição haverá formação de “Bola de
Fogo” logo acima do piso.
Bola de Fogo (Fireball)
Este fenômeno pode ser produzido, também, a partir de uma
nuvem não confinada de vapor inflamável, sem ser precedido
de um BLEVE.
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38. BLEVE vem do acrônimo inglês Boiling Liquid
Expanding Vapor Explosion, e normalmente é
originado pela ruptura catastrófica de um vaso que
armazena um gás liquefeito acima de seu ponto de
ebulição a pressão atmosférica, produzindo a
liberação instantânea e massiva desse líquido à
atmosfera.
BLEVE
38

39. Ebulição Turbilhonar (Boilover)
A ebulição turbilhonar ocorre
quando os resíduos da superfície
em chamas tornam-se mais
densos que o óleo não queimado
e afundam, abaixo da superfície,
para formar uma camada quente
que mergulha mais rápido que a
regressão do líquido da
superfície. Quando esta camada
quente, chamada “onda de
calor”, atinge a água ou a
emulsão água-óleo no fundo do
tanque, a água primeiro
superaquece. A seguir, ferve de
forma quase explosiva,
transbordando o tanque.
39

40. Efeitos físicos do incêndio e
explosão
• Radiação
• Sobrepressão
• Impulso
• Velocidade de descarga (líquidos)
• Alcance dos fragmentos
40