ESCOLA NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA
RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS DA MARINH...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 2
7.1.2. Electricidade Estática...................................................
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 3
A questão da segurança em qualquer sector da actividade constitui uma preocup...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 4
Para além da IMO, outras organizações nacionais e internacionais, públicas ou...
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• ILO Convention nº134 (Convenção relativa à prevenção de acidentes de trabal...
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2. RISCOS
2.1.
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RISCOS NÃO MECÂNICOS
Electricidade (incluindo a electrici...
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4. O NAVIO COMO SISTEMA POTENCIADOR DE ACIDENTES
É sabido que, a bordo de um ...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 8
• Utilize sempre protecção para a cabeça (capacete, boina, etc.);
• Devem ser...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 9
• Sistemas fixos de C.I.
• Bombas e colectores de incêndio
• Sistema sprinkle...
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5. INCÊNDIOS
COMBUSTÃO5.1.
Para que seja possível prevenir e dominar um fogo...
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As expressões anteriores indicam que 1 peso molecular...
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Existem igualmente catalisadores negativos cujo efeito é susceptível de se e...
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EVOLUÇÃO
A figura 3 ilustra as fases de evolução do fogo:
FIG. 3 – CURVA DE ...
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As linhas rectas ilustram a duração do incêndio em função da quantidade de m...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 15
para aumentar a sua temperatura (calor sensível) e a outra parte é utilizada...
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Apesar de não existir uma clara distinção entre os líquidos de alta, baixa e...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 17
importantes quantidades de fumo ou de fuligem, isto é, carbono não calcinado...
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ETANO (C2H6) 3.0 12.5 1.04
PROPANO (C3H8) 2.12 9.3 1.56
BUTANO (C4H10) 1.86 ...
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FIG. 7 – DIAGRAMA DE INFLAMABILIDADE
As misturas de gases de hidrocarbonetos...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 20
desgaseificação (gas-freeing) de um tanque. As misturas que se situam abaixo...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 21
estáveis de inflamação. Para os objectivos do presente estudo, é suficiente ...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 22
• petróleo bruto (crude oil)
• gasolinas auto e de aviação
• gasolinas natur...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 23
7. ENERGIA DE ACTIVAÇÃO
Para que um fogo se inicie, é necessário que os reag...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 24
• separação de cargas
• acumulação de cargas
• descargas electrostáticas
Tod...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 25
LÍQUIDO EM REPOUSO LÍQUIDO EM ESCOAMENTO
GOTA EM REPOUSO GOTA EM DECANTAÇÃO
...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 26
• uma distância entre eléctrodos suficientemente curta para permitir que a d...
ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 27
Corpo (no estado gasoso)
Energia de acendimento
mj (10
–3
Ws)
Metano 0.28
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  1. 1. ESCOLA NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS DA MARINHA MERCANTE ÍNDICE 1. Regulamentação e Normalização .................................................................................................................................3 1.1. Convenções, Regulamentos e Códigos mais Relevantes ............................................................................................4 1.2. Normalização ................................................................................................................................................................5 2. Riscos............................................................................................................................................................................6 2.1. Riscos Não Mecânicos..................................................................................................................................................6 2.2. Riscos Mecânicos .........................................................................................................................................................6 3. Avaliação do Risco........................................................................................................................................................6 4. O Navio como Sistema Potenciador de Acidentes........................................................................................................7 4.1. Elementos A Considerar Para A Prevenção De Acidentes A Bordo.............................................................................7 5. Incêndios.....................................................................................................................................................................10 5.1. Combustão..................................................................................................................................................................10 5.2. Propagação e Evolução de um Incêndio.....................................................................................................................12 5.2.1. Propagação.................................................................................................................................................................12 5.2.2. Evolução......................................................................................................................................................................13 6. Propriedades Básicas do Petróleo..............................................................................................................................14 6.1. Vaporização E Pressão De Vapor...............................................................................................................................14 6.1.1. Vaporização ................................................................................................................................................................14 6.1.2. Pressão De Vapor.......................................................................................................................................................15 6.2. Inflamabilidade ............................................................................................................................................................16 6.3. Limites De Inflamabilidade ..........................................................................................................................................17 6.4. Efeito Dos Gases Inertes Nos Limites De Inflamabilidade..........................................................................................18 6.5. Ponto De Inflamação – Ponto De Combustão – Temperatura De Ignição..................................................................20 6.6. Classificação Da Inflamabilidade Do Petróleo ............................................................................................................20 6.6.1. Líquidos petrolíferos não voláteis................................................................................................................................21 6.6.2. Líquidos petrolíferos voláteis.......................................................................................................................................21 6.7. Densidade Dos Gases De Hidrocarbonetos ...............................................................................................................21 6.8. Desenvolvimento De Gases De Hidrocarbonetos E Sua Dispersão...........................................................................21 6.9. Desenvolvimento De Gases Durante O Abastecimento .............................................................................................22 7. Energia De Activação..................................................................................................................................................23 7.1. Fontes Geradoras De Temperaturas De Ignição ........................................................................................................23 7.1.1. Superfícies Quentes....................................................................................................................................................23 RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  2. 2. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 2 7.1.2. Electricidade Estática..................................................................................................................................................23 7.1.2.1. Separação De Cargas.................................................................................................................................................24 7.1.2.2. Acumulação De Cargas ..............................................................................................................................................25 7.1.2.3. Descargas Electrostáticas...........................................................................................................................................25 7.2. Combustão Expontânea..............................................................................................................................................27 7.3. Efeito Da Humidade Sobre As Combustões ...............................................................................................................29 7.4. Efeitos das Radiações.................................................................................................................................................29 7.5. Fricção Mecânica ........................................................................................................................................................29 7.6. Oxidação Pirofórica.....................................................................................................................................................29 7.6.1. Formação De Piróforos ...............................................................................................................................................29 7.6.1.1. OPERAÇÕES EM TERMINAIS...................................................................................................................................30 7.6.1.2. OPERAÇÕES A BORDO............................................................................................................................................30 7.6.1.3. TANQUES COM GÁS INERTE...................................................................................................................................30 7.6.1.4. PREVENÇÃO DA IGNIÇÃO PIROFÓRICA EM TANQUES DE CARGA....................................................................30 8. Controlo de Atmosferas...............................................................................................................................................31 8.1. Medição Da Concentração De Hidrocarbonetos Gasosos..........................................................................................31 8.1.1. Explosímetro de Sensor Catalítico..............................................................................................................................31 8.1.2. Sensor De Filamento Quente Não Catalítico ..............................................................................................................31 8.1.3. Medidor Do Índice De Refracção ................................................................................................................................32 8.1.4. Sensor de infravermelhos ...........................................................................................................................................32 8.2. Medição De Baixas Concentrações De Gases ...........................................................................................................32 8.3. Medição Da Concentração De Oxigénio.....................................................................................................................33 8.3.1. Líquidos Químicos De Absorção Selectiva .................................................................................................................33 9. Detecção de Incêndios................................................................................................................................................33 9.1. Sistemas de Detecção ................................................................................................................................................34 9.1.1. Sistema de Controlo....................................................................................................................................................34 9.1.2. Tipos de Detectores ....................................................................................................................................................34 9.1.3. Detectores Termostáticos ...........................................................................................................................................35 9.1.4. Detectores Termovelocimétricos.................................................................................................................................35 9.1.5. Detectores Lineares de Detecção Contínua ...............................................................................................................36 9.1.6. Detectores de Fumos..................................................................................................................................................36 9.1.7. Detectores de Chama por Infravermelhos ..................................................................................................................38 9.1.8. Detectores de Chama por Ultravioletas ......................................................................................................................38 9.2. Projecto E Instalação ..................................................................................................................................................38 9.2.1. Conceitos Gerais.........................................................................................................................................................38 9.2.2. Localização .................................................................................................................................................................39 9.2.3. Área De Cobertura ......................................................................................................................................................39 9.2.4. Adequabilidade A Espaços De Máquinas ...................................................................................................................39 9.3. Sistemas Combinados ................................................................................................................................................41 RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  3. 3. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 3 A questão da segurança em qualquer sector da actividade constitui uma preocupação de tal forma dominante que passou a fazer sentido falar da necessidade de criar uma filosofia ou, talvez melhor, uma “cultura de segurança”. A cultura de segurança passa por formar, informar, treinar e criar uma forte sensibilização para todas as questões relacionadas com esta problemática, tarefas em que a Escola assume um papel de particular relevo. Este problema possui diversas vertentes das quais se salientam a segurança individual e colectiva dos indivíduos, a segurança dos bens materiais - instalações, equipamentos - e as questões relacionadas com a preservação do meio ambiente. Todos conhecemos, em termos gerais, as implicações da ausência de segurança no dia a dia das empresas, quanto mais não seja através das notícias que os media divulgam e em que a perda de vidas humanas e a destruição de património estão tantas vezes presentes. De um modo genérico podemos dizer que a todas as actividades desempenhadas pelo ser humano, existe associado um certo grau de risco para a sua integridade física e para os bens materiais, podendo ser considerada a Segurança, como o conjunto de acções destinadas a eliminar ou, pelo menos, minimizar esses riscos. Se nos sectores de actividade em geral, a segurança é, tal como se disse, um aspecto fundamental, a bordo de um navio ela assume uma extrema acuidade, pelas características intrínsecas de um meio, em que as condições são particularmente adversas e onde o comportamento individual e/ou colectivo são, em muitos casos, determinantes nas consequências de uma dada situação. A frequência com que se verificam acidentes a bordo de um navio é muito elevada. A actividade normal de um navio comporta, um conjunto de riscos de natureza diversa (incêndio, encalhe, abalroamento, etc.), que poderão pôr em perigo a vida das pessoas, a carga e o próprio navio. Se por um lado, existe uma tendência para através de uma maior sensibilização e preparação dos tripulantes, haver uma diminuição dos acidentes e limitação das suas consequências, por outro verifica- se que as transformações que se têm operado nesta actividade, fazem aumentar efectivamente os riscos e em consequência o número de acidentes. As razões deste aumento prendem-se com a redução das tripulações, o aumento da intensidade do trabalho, o aumento do número de tarefas, o stress motivado pela redução ao mínimo dos tempos de paragem em porto e dos períodos de descanso, a internacionalização dos transportes que acarretou a diminuição das qualificações dos tripulantes. Estes aspectos, pela sua actualidade, devem ser equacionados no sentido de se encontrarem novas respostas para os novos problemas que originam. Por estes e outros motivos, a formação e a sensibilização dos futuros oficiais é determinante pois, para além da sua segurança individual os restantes membros da tripulação e, por maioria de razão, os passageiros esperam, da parte deles, uma actuação segura de apoio e socorro nas situações de crise. A "Segurança no Mar", enfrentada numa perspectiva global, implica a sua permanente consideração no contexto da concepção e construção do navio; na provisão do equipamento necessário para a sua normal operação; na qualificação do pessoal envolvido; no desenvolvimento de procedimentos de rotina e de emergências no mar e nos locais de carga e descarga. É por estes motivos que a Segurança merece uma atenção particular tanto da parte dos tripulantes dos navios como das entidades responsáveis pela sua operação e das autoridades que de uma forma ou de outra fazem parte da comunidade marítima. 1. REGULAMENTAÇÃO E NORMALIZAÇÃO A IMO é uma das entidades que, a nível internacional, mais contribui para a Segurança no Mar. Esta Organização surgiu como resultado das necessidades de reorganização dos instrumentos de convivência internacionais depois da última guerra mundial. Fundada sob a égide da Organização das Nações Unidas (UNO), o seu Estatuto foi aprovado por 20 nações (com reserva de adesão ulterior), entre as quais Portugal, em Genebra a 6 de Março de 1948. Esse mesmo estatuto foi registado 10 anos depois na ONU, em 17 de Março de 1958. No que respeita aos transportes marítimos, as preocupações com a segurança, aparecem reflectidas nos instrumentos jurídicos que se encontram em vigor, entre os quais assumem particular importância, as resoluções, convenções, tratados, etc., publicados pela IMO que acabam, na generalidade dos casos, por ser de aplicação obrigatória e incorporados no direito interno dos países que os ratificam. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  4. 4. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 4 Para além da IMO, outras organizações nacionais e internacionais, públicas ou privadas contribuem para a melhoria da segurança através da publicação de directivas, guias de procedimentos, recomendações e desenvolvendo acções de apoio às empresas de transporte marítimo. Um passo significativo na melhoria das condições de segurança a bordo dos navios foi dado com as alterações de 1995 à Convenção Internacional sobre Normas de Formação, Certificação e Serviço de Quartos de 1978 (STCW). Esta convenção traduz a vontade dos países que a ratificaram, em formar tripulantes cada vez mais aptos para a condução segura dos navios. Apesar da importância que esta convenção representa, convém salientar que o seu âmbito não se estende às tripulações dos navios de guerra, embarcações de recreio e navios de pesca. Neste último caso encontra-se em fase de aprovação uma convenção específica (STCW-F). Outra convenção que regula o estado da segurança em geral e da formação em particular, através dos chamados “instrumentos pertinentes”, entre eles a Convenção STCW, é o Memorando de Paris de 26 de Janeiro de 1982 (MOU). Através dele, as Administrações de cada país desenvolvem um sistema de controlo estatal (Port State Control) que procura garantir, sem discriminações quanto ao país de bandeira, que os navios de comércio estrangeiros que visitam os portos do país a que pertence essa Administração, cumpram as normas estabelecidas nos instrumentos e convenções pertinentes. Também, a Convenção Internacional de Busca e Salvamento de 1972, tem por objectivo melhorar as condições e as probabilidades de detecção e salvamento de náufragos em qualquer zona marítima do globo. A sua finalidade principal é potenciar a cooperação entre as organizações, grupos e pessoas intervenientes nas operações deste tipo. Desta forma, a Convenção estabelece as bases jurídica e técnica para a definição de um Plano Internacional de Busca e Salvamento Marítimos, proporcionando os princípios necessários para converter estas missões num sistema global. Outro dos instrumentos que constitui um marco jurídico essencial em matéria de Segurança Marítima é a Convenção Internacional para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar (SOLAS) de 1974 e os seus diversos protocolos e emendas. Os avanços tecnológicos que se verificam na construção dos meios de segurança provocam constantes alterações nos critérios de utilização, o que obriga a um constante processo de adaptação e actualização que culmina na adopção de emendas à Convenção. O Decreto-Lei n.º 191/98, de 10 de Julho, estabelece as especificações técnicas, as condições de aprovação, de certificação e de marcação, os requisitos de manutenção a bordo e as vistorias aos meios de salvação das embarcações que arvorem bandeira portuguesa. Em anexo a este diploma é publicado o Regulamento dos Meios de Salvação. Este diploma dá acolhimento a princípios e a regras consagradas na Convenção para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar, de 1974 a que Portugal se encontra vinculado. 1.1. CONVENÇÕES, REGULAMENTOS E CÓDIGOS MAIS RELEVANTES A lista que a seguir se apresenta não constituindo uma enumeração exaustiva dos documentos relativos à segurança marítima, refere aqueles que consideramos mais relevantes. • Convenção Internacional sobre Normas de Formação, Certificação e Serviço de Quartos – STCW 78 revista em 95 • Convenção Internacional para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar - SOLAS 1974, protocolo 78 e emendas • Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição pelos Navios de 1973, modificada pelo protocolo de 78 e emendas - MARPOL 73/78 • Convenção Internacional sobre Linhas de Carga 1966 • Manual de Busca e Salvamento para Navios Mercantes - MERSAR • Código Internacional de Sinais • Regulamento Internacional para Evitar Abalroamentos no Mar - COLREG 72 • Regulamento de Segurança das Instalações Eléctricas das Embarcações - D.L. 379/80, de 16 Setembro. • Sinalização de Segurança nos Locais de Trabalho - Port. 434/83, de 15 de Abril • Convenção para navios mercantes (requisitos mínimos) 1976 (ILO Convention nº147) A Convenção de Torremolinos constitui o equivalente à SOLAS para os navios de pesca. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  5. 5. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 5 • ILO Convention nº134 (Convenção relativa à prevenção de acidentes de trabalho para os marítimos, 1970) • ILO Convention nº155 e Recomendação nº 164 (Segurança e Saúde dos Trabalhadores e Ambiente de Trabalho) - D.L. 1/85, de 16 Janeiro • Memorando de Entendimento do Estado do Porto - MOU • Código ISM – No âmbito da SOLAS, existe um novo capítulo (Cap. IX) obrigatório a partir de Julho de 1998 a implementar por fases consoante os tipos de navios. 1.2. NORMALIZAÇÃO A segurança encontra-se intimamente ligada à normalização e esta, por sua vez, à certificação das empresas. Exemplo desta afirmação é o código ISM que procura estabelecer um padrão para a definição dos Sistemas de Gestão de Segurança tendo por base normas de qualidade internacionais como é o caso das normas ISO (série 9000). O quadro seguinte compara o ISM com as normas ISO 9002. CÓDIGO ISM NORMA ISO 9002 Campo de aplicação Segurança de navios e prevenção da poluição Garantia de qualidade de produtos e serviços Aplicável a: Gestão marítima e operação de navios Relação contratual entre cliente e fornecedor Propósito Demonstrar a capacidade do sistema para respeitar a segurança e prevenção da poluição Demonstrar as capacidades das empresas de respeitar os requisitos do cliente ou acordo contratual. Meios Implementação da operação segura dos navios e respeito pelo ambiente marinho Implementação de um sistema de garantia de qualidade Esquema de Certificação • Auditoria à Companhia – Documento de conformidade (3 anos) • Auditoria a bordo – Certificado de Gestão de Segurança (3 anos) • Auditoria da empresa e navios – Certificado de Sistema de Garantia de Qualidade. Manutenção da Certificação • Auditoria anual de acompanhamento da Companhia e navios. • Nova auditoria após 3 anos • Visita de acompanhamento na Companhia cada 6 meses • Em todos os navios durante o período de 3 anos. • Nova auditoria após 3 anos Estatuto Obrigatório Voluntário Para que haja normalização (de equipamentos, procedimentos, etc.) é necessário que existam organizações que estabeleçam as normas. Entre outras organizações destacam-se a Organização Internacional para a Standardização (ISO), a Comissão Electrotécnica Internacional (CEI), o Comité Europeu de Normalização (CEN), o Comité Europeu de Normalização Electrotécnica (CENELEC). Em Portugal, o Instituto Português da Qualidade é o organismo que estabelece as normas aplicáveis às empresas nacionais ou que laboram em território nacional. A obrigatoriedade da observação das normas implica a existência de diplomas legais que estabeleçam essa obrigatoriedade. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  6. 6. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 6 2. RISCOS 2.1. 2.2. RISCOS NÃO MECÂNICOS Electricidade (incluindo a electricidade estática) Radiações Ionizantes • Radiações de fontes radioactivas • Aparelhos de radiografia • Anuladores de electricidade estática • Aparelhos de controlo de espessuras Não ionizantes • Altas frequências e hiperfrequências • Radiações ultravioletas (soldadura a arco eléctrico) • Lasers Produtos químicos • Tóxicos • Inflamáveis • Corrosivos • Explosivos Projecções de metal Ruídos e vibrações Pressão e vácuo Temperatura (alta ou baixa) Poeiras (tóxicas ou explosivas) RISCOS MECÂNICOS Movimentos de rotação Movimentos alternativos com translação Movimentos de rotação com translação Movimentos oscilatórios Contacto com material em transformação Projecção de peças da máquina Projecção de material 3. AVALIAÇÃO DO RISCO A avaliação do risco tem em conta dois factores fundamentais: a probabilidade de ocorrência de um perigo e a sua gravidade ou severidade. O risco aumenta sempre que qualquer destes factores aumentar. Existem riscos com baixa probabilidade de ocorrência e de baixa severidade e que por esse motivo não obrigam a cuidados excepcionais, enquanto no extremo oposto podemos identificar riscos de elevada probabilidade de ocorrência e de consequências muito elevadas, outros com consequências catastróficas mas com baixa probabilidade de virem a ocorrer, outros ainda com elevada probabilidade de ocorrência mas de severidade baixa ou mesmo negligenciável. A figura 1 ilustra esta realidade. FIG. 2 - PROBABILIDADE VS. SEVERIDADE A análise de cada caso específico permite estabelecer uma graduação dos riscos e, desta forma, implementar as medidas adequadas para cada situação concreta. NECESSIDADE DE DETECÇÃO PRECOCE HIGH HIGH HIGH LOW LOW HIGH LOW LOW PROBABILIDADE (FREQUÊNCIA) DE OCORRÊNCIA DE INCIDENTES SEVERIDADE RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  7. 7. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 7 4. O NAVIO COMO SISTEMA POTENCIADOR DE ACIDENTES É sabido que, a bordo de um navio, a probabilidade de ocorrência de incidentes é relativamente elevada, variando essa probabilidade em função de um conjunto de factores diversos entre os quais se salientam: • Tipo de navio (potencialmente um navio de carga geral será menos perigoso que um LPG); • Tipo de locais ou zonas a bordo (paióis, tanques, espaços de máquinas, etc); • Condições de trabalho (excesso de horas e intensidade de trabalho, factores ambientais, etc); • Número e qualidade dos tripulantes (qualidade entendida como preparação técnica, comportamental, etc); • Organização (da empresa e do próprio navio); • Equipamentos de segurança; • Condições de operação do navio; • Etc. 4.1. ELEMENTOS A CONSIDERAR PARA A PREVENÇÃO DE ACIDENTES A BORDO A prevenção de acidentes a bordo passa pela adopção de normas e procedimentos determinados após uma análise de riscos. Indicam-se de seguida alguns dos elementos que devem ser tomados em consideração: • Problemas devidos ao balanço; • Arrumação de materiais; peamento de cargas e sobressalentes; • Estado dos equipamentos; • Suspensão e movimentação de pesos; • Pisos escorregadios; • Trabalho no interior de máquinas; • Trabalho no interior de tanques e outros espaços confinados, • Trabalhos em equipamentos eléctricos • Vestuário utilizado • Ferramentas • Derrames e fugas de óleos nos espaços de máquinas Apesar de todos os aspectos referidos merecerem uma atenção cuidada, vamos particularizar alguns por serem bastante significativos: Ferramentas - São a causa de grande número de acidentes devido a utilização incorrecta e estado de conservação. Vestuário – A sua incorrecta utilização ou adequação para o tipo de trabalho a realizar é também um dos aspectos de maior relevância na origem de acidentes. Deverá haver cuidado especial na operação com guinchos e engrenagens. • As roupas não devem possuir pontas soltas; • Devem ficar ajustadas ao corpo, protegendo-o na sua totalidade; • Deverão ser fabricadas em materiais pouco inflamáveis (algodão ou algodão/terylene) nunca usar vestuário de nylon • Não arregaçar as mangas; • Usar sapatos fechados e adequados para o tipo de trabalho; • As luvas devem estar ajustadas e limpas. No caso de trabalhos em equipamentos e sistemas eléctricos, a utilização de luvas isolantes só é eficaz se estas estiverem limpas, secas e em bom estado; RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  8. 8. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 8 • Utilize sempre protecção para a cabeça (capacete, boina, etc.); • Devem ser utilizados protectores contra o ruído e óculos de protecção. Arrumação dos materiais, peamento de cargas e sobressalentes - A correcta arrumação de materiais (ferramentas, sobressalentes, consumíveis, equipamentos de segurança, etc.) é um aspecto essencial. A arrumação e o peamento de materiais pesados permite evitar as quedas principalmente devidas ao balanço e possibilita a sua localização imediata quando necessário. • Deverão existir placas de identificação bem legíveis; • As portas devem permanecer fechadas ou presas com um gancho; • Todos os materiais e equipamentos devem encontrar-se limpos de forma a prevenir os acidentes e a possibilitar a detecção de deficiências; • Artigos de uso pessoal, como sejam “sprays” e outros produtos facilmente inflamáveis devem ser colocados em locais afastados de focos de calor. A limpeza e arrumação dos locais de trabalho é um dos aspectos que mais influência têm na preservação das condições de segurança. • Todas as escadas, passagens e meios de acesso aos locais devem ser mantidos livres de quaisquer tipos de materiais que possam dificultar ou obstruir a passagem. • Derrames de óleo ou outras substâncias devem ser imediatamente limpos de forma adequada. • As arestas ou formas protuberantes em equipamentos, paredes ou noutros elementos devem ser eliminadas ou revestidas para protecção contra embates. • Ferramentas que não estiverem a ser utilizadas devem ser colocadas nas suas caixas ou arrumadas nos seus respectivos locais. • A área de trabalho deve estar perfeitamente limpa. Lixos ou outros desperdícios devem ser colocados em contentores adequados. • Casas de banho, bicas de água devem ser instaladas convenientemente de forma a propiciar o mais elevado grau de conforto. O pessoal deve zelar pela sua manutenção em condições de higiene. • As salas de refeições devem ser mantidas permanentemente limpas. Não deixe acumular nos locais, materiais de limpeza usados. • A temperatura, o ruído e outras condições ambientais devem ser mantidas dentro de valores que propiciem o necessário conforto e limitem o cansaço. Acesso e permanência nos locais de trabalho - A maioria dos acidentes de trabalho são motivados por quedas ou pancadas que ocorrem nos locais de laboração ou no acesso a esses locais. Uma escada insegura, um tecto frágil, um empilhamento de materiais, uma passagem bloqueada e a falta de precaução tudo contribui para acidentes deste tipo. Não bloqueie passagens, a menos que outras alternativas estejam claramente indicadas. Apenas devem ser usados trajectos autorizados Localização e estado dos equipamentos de segurança – O conhecimento da localização e o estado de operacionalidade dos equipamentos relativos à segurança a bordo, são elementos essenciais no que respeita à prevenção e à actuação em situações de emergência. Sem ser exaustiva, a lista seguinte indica-nos alguns dos equipamentos que devem merecer um cuidado particular: • Baleeiras, Jangadas pneumáticas, coletes, balsas, etc., incluindo equipamentos e palamenta • Equipamentos respiratórios • Extintores • Mangueiras e agulhetas • Equipamentos de comunicações • Caixas de areia • Válvulas de corte rápido • Comandos de portas estanques e albóios RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  9. 9. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 9 • Sistemas fixos de C.I. • Bombas e colectores de incêndio • Sistema sprinkler • Alarmes • Percursos de fuga Derrames e fugas de óleos nos espaços de máquinas – A limpeza dos equipamentos, ferramentas e locais de trabalho, não deve ser encarada na perspectiva de tornar o ambiente agradável à vista. Muito mais importante que isso é a necessidade absoluta de manter ou tornar seguras as condições de trabalho, evitando por exemplo que, uma escada ou um piso sujo de óleo seja o causador de quedas ou que sirva para aumentar o risco de ocorrência de um incêndio. A existência de desperdícios nas cavernas da Casa da Máquina pode tornar inoperativas as bombas de esgoto. LOCAL LIMPO É LOCAL SEGURO RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  10. 10. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 10 5. INCÊNDIOS COMBUSTÃO5.1. Para que seja possível prevenir e dominar um fogo, torna-se necessário analisar os fenómenos físicos e químicos que se designam por combustão. Em termos gerais podemos dizer que a combustão consiste numa reacção química entre o oxigénio e uma matéria combustível, desenvolvendo-se com uma intensidade e uma velocidade suficientes para irradiar quantidades sensíveis de luz e calor. O desprendimento de calor pode-se verificar de forma lenta, como é o caso da oxidação do ferro em contacto com o ar, ou rapidamente podendo levar o corpo à incandescência. O termo combustão é, na prática, aplicado quase exclusivamente a este último caso. A combustão pode, assim, ser definida como uma oxidação em que há desenvolvimento de calor e de luz. A combustão não se limita contudo à reacção química realizada no seio do ar ou do oxigénio. Existe uma grande quantidade de materiais que apresentam transformações semelhantes a uma combustão, igualmente em meios privados de oxigénio. Há, por exemplo, a combustão do ferro a alta temperatura ou do hidrogénio no seio do cloro gasoso, das aparas de alumínio mergulhadas a temperatura elevada em azoto, do cobre que arde no vapor de enxofre e, enfim, da lã quando se junta ácido nítrico fumegante. Do ponto de vista químico, estes fenómenos constituem igualmente oxidações. De uma forma genérica podemos dizer que, para que haja combustão terá que existir uma reacção entre uma substância combustível e uma substância comburente. O conceito de que é o combustível que arde enquanto o comburente alimenta a combustão, não se pode considerar como uma verdade absoluta dado que ambos reagem entre si e ardem. Com maior rigor devemos dizer que o combustível é o corpo que reage no seio gasoso e o comburente é a substância que envolve o combustível na forma de atmosfera. A temperatura necessária para a inflamação depende do estado de divisão, da concentração da atmosfera comburente, da presença de catalisadores, das condições ambientais, etc. As substâncias pouco condutoras de calor ardem mais rapidamente que as boas condutoras. A baixa condutibilidade térmica de uma substância faz com que o calor desenvolvido se concentre numa área restrita, sem se expandir ou propagar pela massa do combustível, como acontece nos corpos bons condutores de calor. Por esta razão, os corpos bons condutores de calor são corpos frios ao tacto (metais, mármores, etc.) e os corpos maus condutores são corpos quentes (madeira, lã, cortiça, etc.) É devido à concentração localizada do calor que se dão certas combustões expontâneas, originando por vezes incêndios. O fogo é uma reacção exotérmica provocada por uma oxidação rápida acompanhada pela emissão de luz e que origina a formação de gases e vapores que, por sua vez, vão contribuir para a continuação do processo de combustão. Quando a combustão é muito rápida estamos em presença de um fenómeno designado por deflagração, se a combustão se verifica de forma instantânea o fenómeno toma o nome de explosão. Num incêndio é fácil atingirem-se temperaturas superiores a 1000ºC que podem conduzir à combustão expontânea de certos materiais e à deformação e fusão de outros. Vejamos alguns tipos de combustões ou oxidações: ½ O2 + H2 H2 O + 68.400 cal C + O2 CO2 + 94.230 cal CO + ½ O2 CO2 + 67.620 cal C2 H2 + 5/2O2 2 CO2 + H2 O + 323.000 cal A combustão entendida como uma oxidação, mostra que todos os elementos da matéria combustível se combinam com o elemento oxigénio em compostos que se chamam óxidos. Cria-se assim, por exemplo, a partir do carbono o óxido de carbono (CO) ou o dióxido de carbono (CO2) ou a partir do hidrogénio a água (H2O). Mas uma oxidação completa de todos os elementos só se efectua por uma combustão total. De acordo com os fundamentos da química, a união do carbono e do oxigénio expressa-se da seguinte forma: C + O2 CO2 (1) dióxido de carbono 1 + 1 1 em moles RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  11. 11. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 11 12 + 32 44 em peso (2) As expressões anteriores indicam que 1 peso molecular de carbono se combina com 1 peso molecular de oxigénio para produzir 1 peso molecular de dióxido de carbono. Um mole de uma substância vale M quilogramas, quando M é o peso molecular. Diz-se que uma combustão é completa quando o combustível é totalmente oxidado e se liberta toda a energia. A expressão (1) corresponde pois à oxidação completa do carbono. A combustão incompleta pode ser devida a: • insuficiência de oxigénio • mistura imperfeita entre o combustível e o oxigénio • temperatura demasiado baixa para manter a combustão As expressões seguintes traduzem a combustão incompleta do carbono e do hidrogénio: C+ ½ O2 CO 2 H2 + ½ O2 H2 O + H2 As reacções anteriormente referidas são exotérmicas, isto é, libertam calor de reacção. A combustão do carbono expressa pela reacção (1) é acompanhada pela libertação de 96.000 Kcal/mole de C pelo que se poderá escrever esta reacção da seguinte forma: C + O2 CO2 + Q⇓ calor de reacção ou seja: 1 mole de C + 1 mole de O2 1 mole de CO2 + 96.000 Kcal/mole de C Vejamos ainda a reacção do propano (C3H8) na qual os moles foram transformados em metros cúbicos e o oxigénio substituído pelo ar: 1 m3 C3 H8 + 24 m3 ar 3 m3 CO2 + 4 m3 H20 + 19 m3 N2 + 24.400 Kcal Na reacção anterior considerou-se o ar, uma vez que o oxigénio necessário para a combustão é captado do ar acompanhado de grande quantidade de azoto. As fórmulas químicas anteriores, mostram-nos a relação reactiva por meio da relação numérica dos átomos de oxigénio e de carbono, quando há oxidação do carbono. Os átomos ou as moléculas convertem-se, em princípio, mutuamente numa relação simples e não fraccionária. Mas, como já dissemos, tendo o átomo o seu próprio peso específico, é preciso igualmente que cada transformação química se desenrole segundo relações em peso perfeitamente pré-determinadas. Este facto chama-se estequiometria. A lei que daí deriva é a lei das proporções constantes e múltiplas e enuncia-se: "quando dois ou mais corpos simples se combinam para formar um composto, as proporções de peso nas quais estes corpos entram em combinação, são fixas e estão numa relação inteira entre elas " Nas reacções que se têm vindo a analisar, verifica-se que se considerou como combustível o carbono (C), o hidrogénio (H) e a combinação destes dois elementos como no caso do propano (C3H8). Os combustíveis comerciais no seu estado natural ou em forma preparada podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Em qualquer destes estados os elementos fundamentais de um combustível são: carbono (C) e o hidrogénio (H). Além destes elementos podem ainda existir outros como por exemplo o enxofre (S) que não é no entanto considerado combustível. Para o início duma combustão é preciso ainda um choque a que chamamos condição energética ou energia de acendimento ou energia de activação. Sob qualquer destas designações entenderemos a quantidade de energia que é preciso fornecer a um sistema inibido para lhe dar a possibilidade de entrar em reacção. No caso de um processo de combustão, a energia de activação pode ser fornecida de várias maneiras, por exemplo, sob a forma de trabalho mecânico, como o atrito, reacção química, descarga eléctrica, etc., sendo contudo, os processos térmicos os principais responsáveis pela criação da energia de activação. Pode-se muito bem imaginar o efeito do calor com o exemplo de uma bola colocada num fosso. Para a bola que representa por exemplo, uma molécula, a entrega de calor significa que ela é posta em oscilação no fosso de energia e tanto mais fortemente quanto mais tenha sido aquecida. Se o movimento oscilatório ultrapassar uma certa amplitude (amplitude de oscilação), a ultrapassagem do limite do fosso pode tomar-se possível. O efeito de catalisadores apropriados permite baixar a altura do máximo de energia de activação, podendo a bola ultrapassar mais facilmente este máximo. Os catalisadores são substâncias que, sem participar directamente numa reacção, aceleram a sua velocidade (catalisadores positivos). RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  12. 12. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 12 Existem igualmente catalisadores negativos cujo efeito é susceptível de se exercer em sentido inverso. Neste caso são designados por inibidores e travam ou dificultam uma reacção. Os inibidores são muito importantes nos processos de extinção. A desinibição dum sistema de matérias combustíveis necessita, como mostrámos, uma certa energia de acendimento. Consoante esta energia é recebida do exterior ou produzida dentro do próprio sistema falaremos de acendimento exterior ou de auto-acendimento. PROPAGAÇÃO E EVOLUÇÃO DE UM INCÊNDIO O calor desenvolvido pela combustão de um corpo inflamado, transmite-se não apenas às restantes partes do corpo ainda não inflamadas, como também aos materiais existentes nas proximidades, incluindo materiais combustíveis, provocando o seu aquecimento e destilação dando origem à emanação de cada vez maior quantidade de gases combustíveis. Estes, levados a altas temperaturas, poderão inflamar-se imediatamente, se existir oxigénio suficiente, verificando-se a propagação do fogo à sua volta ou, no caso da quantidade de oxigénio ser insuficiente, os gases acumular-se-ão criando condições para uma inflamação violenta quando houver a introdução de ar fresco, por exemplo devido à abertura de uma porta. Pode ainda acontecer que os gases progridam por condutas de ventilação, esgotos, etc., originando a inflamação de materiais combustíveis à sua passagem mesmo em locais bastante afastados. PROPAGAÇÃO Os incêndios propagam-se através de quatro processos: Por condução. O calor desenvolvido pela combustão de um corpo transmite-se, tal como foi dito, não só ao volume restante do próprio corpo, como aos corpos em contacto. Esta transmissão é tanto maior quanto maior for a condutibilidade térmica do corpos. A condução é muitas vezes efectuada através de condutas, estruturas metálicas, etc. Por convecção. A diferença de densidades dos gases frios e quentes provoca a formação de correntes de convecção de ar e gases. Quando um incêndio assume proporções elevadas, o fogo propaga-se através destas correntes de convecção por todas as comunicações verticais (escadas, trunks, ductos técnicos, elevadores, etc.). Por radiação. O calor transmite-se por ondas electromagnéticas (infra vermelhos). Neste tipo de transmissão, é muito importante ter em conta que a energia libertada é proporcional à quarta potência da temperatura da fonte de calor, pelo que um incêndio relativamente importante é susceptível de emitir energia suficiente para provocar a sua propagação a materiais combustíveis situados nas proximidades. Por projecção. Por vezes a transmissão do fogo faz-se por intermédio de partículas ou mesmo de partes dos corpos em combustão, aquecidos ou inflamados que são projectados à distância atingindo outros materiais que entram em combustão. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  13. 13. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 13 EVOLUÇÃO A figura 3 ilustra as fases de evolução do fogo: FIG. 3 – CURVA DE EVOLUÇÃO DE UM INCÊNDIO Eclosão - Corresponde ao início da combustão, quando o comburente é normalmente insuficiente para poder reagir com uma grande quantidade de combustível. Crescimento - Fase em que por efeito de uma entrada de comburente o fenómeno se activa rapidamente transmitindo-se aos corpos vizinhos. Inflamação generalizada (Flash Over) – Por efeito do calor, a energia libertada é suficiente para provocar a combustão de forma contínua, de todos os materiais combustíveis presentes. Declive das chamas – Verifica-se após a inflamação generalizada e resulta da carência de combustível ou da dissipação de energia se tornar superior à sua produção, provocando o abaixamento da temperatura. A evolução dos incêndios, como é natural varia de acordo com um conjunto de parâmetros, entre os quais a carga térmica dos locais. A figura 4 mostra-nos curvas típicas de desenvolvimento de um incêndio em função do tipo de local (materiais em presença). A - Espaço com poucos materiais combustíveis (p.ex: escritório com mobiliário metálico e pouca ocupação). B – Espaço com um nível moderado de materiais combustíveis. C - Espaço com madeiras ou materiais combustíveis equivalentes. D - Espaço de tipo fabril com taxa de ocupação elevada. E – Espaço em que tanto os equipamentos como o próprio edifício são construídos com materiais combustíveis. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  14. 14. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 14 As linhas rectas ilustram a duração do incêndio em função da quantidade de materiais combustíveis envolvidos. FIG. 4 – CURVAS DE EVOLUÇÃO DO FOGO PARA DIFERENTES SITUAÇÕES 6. PROPRIEDADES BÁSICAS DO PETRÓLEO É grande a variedade de produtos combustíveis normalmente existentes a bordo, apresentando, todos eles, em maior ou menor grau, risco de incêndio♣ . Dos combustíveis que potencialmente maiores riscos de incêndio envolvem há a considerar o petróleo no estado bruto e os seus derivados. Estes tipos de produtos existem sempre a bordo em grandes quantidades, quer sob a forma de carga quer como combustível utilizado pelo navio. Além disso, em qualquer das formas referidas, esses produtos são movimentados através de sistemas susceptíveis de criarem condições propícias à ocorrência de um incêndio. Dada a grande importância que o petróleo bruto e/ou seus derivados representa para a segurança do navio, abordaremos de seguida as suas características principais do ponto de vista da prevenção e extinção de incêndios. 6.1. VAPORIZAÇÃO E PRESSÃO DE VAPOR 6.1.1. VAPORIZAÇÃO Quando um líquido é colocado num recipiente aberto exposto ao ar, vai-se transformando gradualmente em vapor e desaparece. Esta transformação processa-se muito mais rapidamente nuns líquidos do que noutros. Por exemplo, se uma pequena quantidade de éter for exposta ao ar, rapidamente desaparecerá enquanto, se se tratar de gasolina, será necessário muito mais tempo para que isso se verifique. A tendência de uma substância para se vaporizar é chamada volatilidade. A volatilidade é aumentada pelo movimento da atmosfera envolvente, p.ex: o vento. Quanto mais vapor é removido da superfície do líquido, maior é a quantidade de substância que vaporiza. A vaporização também aumenta se se aumentar a temperatura da substância. Quando um líquido é aquecido, uma parte do calor é utilizada ♣ De acordo com a definição SOLAS, material não combustível é um material que não arde ou emite vapores inflamáveis em quantidade suficiente para produzirem a auto-ignição quando submetidos a uma temperatura de aproximadamente 750ºC em teste efectuado de acordo com o Fire Test Procedures Code. Qualquer outro material é considerado um material combustível. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  15. 15. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 15 para aumentar a sua temperatura (calor sensível) e a outra parte é utilizada para a vaporização do líquido (calor latente). 6.1.2. PRESSÃO DE VAPOR Quando um líquido evapora, as moléculas deixam o líquido e passam ao espaço que o envolve. Se este processo se realiza num recipiente fechado, o número de moléculas no espaço sobre o líquido atinge um valor máximo para uma determinada temperatura. A pressão exercida sobre as paredes do recipiente é a soma da pressão das moléculas de ar e de vapor, designando-se essa pressão como “pressão de vapor do líquido” a uma dada temperatura. A continuidade da vaporização, é possível apenas, através da redução da pressão do recipiente ou pelo aumento da temperatura. Todos os petróleos brutos e seus produtos derivados são, essencialmente, misturas diversificadas de compostos de hidrocarbonetos, isto é, compostos químicos de hidrogénio e de carbono. As temperaturas de vaporização destes compostos vão desde –162 ºC (Metano) até valores superiores a 400 ºC. A volatilidade de uma determinada mistura destes compostos depende essencialmente das quantidades dos constituintes mais voláteis, isto é, aqueles que têm um ponto de vaporização mais baixo. A volatilidade, ou seja, a propriedade que o petróleo bruto e os seus derivados têm para libertar vapores (gases) é caracterizada pela sua pressão de vapor. Quando uma mistura petrolífera é introduzida num tanque isento de gases, (apenas com ar), inicia-se um processo de vaporização, com a libertação de vapores, acima do nível da mistura petrolífera. Os vapores assim produzidos têm tendência para se dispersarem no seio do líquido, atingindo-se uma situação de equilíbrio na qual permanece uma certa quantidade de vapores uniformemente distribuída no espaço livre acima do nível do líquido. A pressão criada pelos gases é designada por pressão de equilíbrio, ou mais simplesmente pressão de vapor. A pressão de vapor de um composto homogéneo depende apenas da sua temperatura. A pressão de vapor de uma mistura depende da sua temperatura e do volume do espaço livre para vaporização, isto é, depende da relação volume de gás/volume de líquido. A pressão de vapor real é aquela que corresponde à situação de equilíbrio de uma mistura de hidrocarbonetos quando a relação gás/líquido é efectivamente zero. É, portanto, a pressão de vapor mais elevada que é possível atingir-se para uma dada temperatura. Quando a temperatura de uma mistura petrolífera aumenta, aumenta igualmente a sua pressão de vapor. Se esta ultrapassar a pressão atmosférica, o líquido entra em ebulição. PRESSÃO DE VAPOR REID (STANDARD) A pressão de vapor de Reid (RVP), é determinada por meio de um teste simples, sendo o método mais utilizado para a determinação aproximada da volatilidade dos combustíveis líquidos. É realizado num aparelho normalizado e de forma bem definida. Introduz-se uma amostra do líquido num reservatório de teste à pressão atmosférica de modo a que o volume do líquido ocupe um quinto (1/5) do volume total interno do reservatório. Em seguida o reservatório é hermeticamente fechado, mergulhado em água a 37.7 ºC (100 ºF). Após o reservatório ter sido suficientemente agitado para que se produzam rapidamente as condições de equilíbrio termodinâmico, pode ler-se num manómetro ligado ao aparelho, o aumento de pressão devido à vaporização do líquido. Nestas condições o manómetro indica com boa aproximação a pressão de vapor do líquido testado a 37.7 ºC. A RVP é útil para estabelecer a comparação de volatilidade de uma grande diversidade de líquidos petrolíferos. Tem, no entanto, reduzido interesse para determinar as condições dos vapores produzidos em situações específicas, uma vez que o teste é efectuado à temperatura standard de 37.7 ºC e com uma relação fixa de gás/líquido. Em condições variáveis de temperatura e de relação gás/líquido, a pressão de vapor real é um indicador mais adequado; no entanto conforme já referido, podem estabelecer-se relações entre os dois tipos de pressão de vapor, em função da temperatura. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  16. 16. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 16 Apesar de não existir uma clara distinção entre os líquidos de alta, baixa e média volatilidade, a tabela 2 mostra-nos uma possível classificação em função da pressão de vapor Reid. Combustíveis líquidos Pressão de vapor REID (bar) Baixa volatilidade < 0.035 bar Média volatilidade 0.035 a 0.21 bar Alta volatilidade > 0.21 bar TABELA 2 - CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA RVP Líquido petrolífero RVP (bar) Propano 13.4 Butano 3.65 Crude (*) 0.07 a 0.84 Gasolina 0.42 a 0.84 Gasolina de aviação 0.36 a 0.49 Gasolina para turboreactor 0.14 a 0.21 Gasóleo, Diesel, HFO’s Abaixo de 0.007 TABELA 3 - PRESSÃO DE VAPOR REID DE ALGUNS LÍQUIDOS PETROLÍFEROS (*) Os diversos tipos de crude apresentam uma grande variação de RVP Os líquidos petrolíferos são misturas de muitos hidrocarbonetos ou componentes, cada um dos quais contribui com a sua própria pressão parcial para a pressão total de vapor da mistura. A concentração em volume de cada componente na fase de vapor, é sensivelmente proporcional à pressão de vapor parcial e a pressão de vapor parcial do componente é, aproximadamente, o produto da pressão de vapor do componente puro pela sua concentração molecular no líquido. A composição em volume do vapor em contacto com a mistura líquida, depende, não só das pressões de vapor dos componentes puros, mas também da sua concentração molecular no líquido. À medida que o líquido evapora, a sua composição vai variando gradualmente, ficando os componentes menos voláteis numa proporção mais elevada. A perda de componentes voláteis por evaporação é conhecida por “weathering”, um processo que resulta no abaixamento gradual da pressão de vapor do líquido. É o caso dos líquidos como o crude, que possui dissolvidos, em elevada concentração, compostos voláteis como o metano, etano, propano, butano e sulfureto de hidrogénio. 6.2. INFLAMABILIDADE Num processo de queima (combustão), os hidrocarbonetos gasosos reagem com o oxigénio, para produzir dióxido de carbono (CO,) e água (H20). A reacção liberta calor suficiente para formar uma chama visível, que se propaga através da mistura dos hidrocarbonetos gasosos e do ar. Quando os gases existentes acima do nível de um hidrocarboneto líquido são inflamados, o calor produzido é normalmente suficiente para evaporar uma quantidade suficiente de novos gases que mantêm a chama, - diz-se que o, "líquido está a arder". De facto são os gases que continuamente se libertam do líquido que mantêm a combustão. A combustão total de qualquer substância significa a transformação em óxidos de todos os elementos das moléculas correspondentes. As partes não oxidáveis, que à temperatura da combustão não são dissociáveis nem voláteis, aparecem na cinza. Estas partes podem, apesar de tudo, conter elementos que por si mesmos seriam capazes de formar óxidos à temperatura da transformação. Mas condições de ligação particulares impedem-no. Desprezaremos estes fenómenos particulares para admitir uma combustão completa. Na prática a combustão é quase sempre incompleta. A quantidade de ar é raramente suficiente, especialmente nos grandes incêndios de superfície. Os fenómenos de combustão incompleta produzem RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  17. 17. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 17 importantes quantidades de fumo ou de fuligem, isto é, carbono não calcinado. Se o combustível for muito rico em carbono, há uma formação importante de fuligem. As substâncias cujas moléculas contêm já oxigénio, os álcoois por exemplo, apresentam, pelo contrário, fracas emissões de fumo e de fuligem. LIMITES DE INFLAMABILIDADE ♣ 6.3. Uma mistura de hidrocarbonetos gasosos e ar não pode ser inflamada e portanto arder, a menos que a sua composição tenha valores que se situem dentro de determinados limites de concentração de gás no ar designados por "campo de inflamação". O limite inferior deste campo é designado por Limite Inferior de Inflamabilidade – LII (Lower Explosive Limit – LEL), indica que para concentrações de gás no ar abaixo deste limite não há combustível (gases) suficientes para manter e propagar a combustão. Acima do Limite Superior de Inflamabilidade – LSI (Upper Explosive Limit – UEL), a concentração de gases no ar é tal que não existe ar suficiente para manter e propagar a combustão. Os limites de inflamabilidade variam ligeiramente entre os hidrocarbonetos gasosos puros e as misturas de gases derivados de diferentes líquidos petrolíferos. FIG. 5 – LIMITES DE EXPLOSIVIDADE OU INFLAMABILIDADE Em termos aproximados, pode dizer-se que as misturas gasosas obtidas dos petróleos brutos, as gasolinas para veículos e aviões e produtos do tipo gasolina natural, podem ser representados respectivamente pelo gás puro de hidrocarbonetos tais como propano, butano e pentano. A tabela 5 indica os limites de inflamabilidade para estes três gases, e a quantidade de ar necessário para os diluir, de modo a que a concentração em volume de cada um dos gases se situe 50% abaixo do limite inferior de inflamabilidade. Este tipo de informação é bastante importante, pois indica a maior ou menor facilidade com que os gases provenientes destes três líquidos se dispersam na atmosfera, até atingirem uma concentração não inflamável. LEL UEL 10% Demasiado pobre Zona de inflamabilidade Percentagem de vapores inflamáveis Demasiado rica excesso de vapores inflamáveis 100%0% 1% (100)% Campo de medição do Explosímetro de filamento catalítico Limites de inflamabilidade ou explosividade % em volume de hidrocarbonetos no arGÁS Superior Inferior Número de diluições com ar para reduzir a 50% em volume abaixo do LEL PROPANO 9.3 2.12 23 BUTANO 8.4 1.86 26 PENTANO 7.8 1.40 33 TABELA 5 – LIMITES DE EXPLOSIVIDADE Na prática os limites inferior e superior de explosividade dos óleos de carga transportados nos navios tanques podem, para a maior parte das finalidades, ser considerados como 1% e 10%, em volume respectivamente. A tabela 6 mostra, para além dos limites de explosividade dos gases do petróleo, a sua densidade relativamente ao ar. O conhecimento da densidade é muito importante para a compreensão da forma como estes gases se dispersam e estratificam. Os gases com densidade elevada podem percorrer grandes distâncias até alcançarem fontes de ignição, podendo entrar em combustão ou explodindo em locais muito afastados da fonte de libertação. LIMITES DE EXPLOSIVIDADE GÁS INFERIOR LEL (% Vol) SUPERIOR UEL (% Vol) DENSIDADE (ar = 1) METANO (CH4) 5.0 15.0 0.55 ♣ No contexto destes apontamentos, Limite de Inflamabilidade ou Limite de Explosividade, possuem o mesmo significado. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  18. 18. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 18 ETANO (C2H6) 3.0 12.5 1.04 PROPANO (C3H8) 2.12 9.3 1.56 BUTANO (C4H10) 1.86 8.4 2.05 PENTANO (C5H12) 1.40 7.8 2.48 HEXANO (C6H14) 1.18 7.4 2.79 HEPTANO (C7H16) 1.10 6.7 3.46 OCTANO (C8H18) 1.00 ---- 3.90 TABELA 6 - GASES DO PETRÓLEO A zona de inflamabilidade de algumas substâncias combustíveis aparece representada no diagrama da figura 9. Verifica-se que, enquanto alguns combustíveis possuem uma margem de explosão muito apertada, outros ardem com proporções de mistura com o ar muito diferentes. FIG. 6 - ZONA DE INFLAMABILIDADE DE ALGUNS COMBUSTÍVEIS Um combustível com um campo de inflamabilidade grande, (margens de explosividade afastadas), é potencialmente mais perigoso que outro que possua um menor campo de inflamabilidade, dado que a possibilidade de formação de uma mistura inflamável, pode ocorrer numa maior gama de circunstâncias. Como vimos anteriormente, a volatilidade e a pressão de vapor dependem, entre outros factores, da temperatura. Em muitas situações a medição do teor de gases ou vapores explosivos num tanque ou reservatório, é efectuada quando a atmosfera desse tanque ou reservatório se encontra a uma temperatura perto da temperatura ambiente. Nesta situação, pode ocorrer que a atmosfera se encontre abaixo do LEL (fora da zona de explosividade). Contudo, se forem efectuados trabalhos que envolvam o aumento da temperatura, mesmo que em pontos localizados (p.ex: trabalhos de soldadura), existe uma forte probabilidadepode acontecer que, esse aumento da temperatura, origine a volatilização de substâncias líquidas residuais, o que poderá implicar que a atmosfera dentro do espaço se torne explosiva. SUBSTÂNCIA ACETILENO ACETONA ÁLCOOL ETÍLICO ÁLCOOL METÍLICO AMONÍACO BENZENO BENZINA BUTANO GASOLINA GÁS SULFÍDRICO HIDROGÉNIO METANO MONÓXIDO DE CARBONO PROPANO VERNIZ CELULOSO 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % CONCENTRAÇÃO DE GÁS NA MISTURA COM O AR 6.4. EFEITO DOS GASES INERTES NOS LIMITES DE INFLAMABILIDADE Quando um gás inerte, geralmente gases de evacuação de caldeiras, é adicionado a uma mistura de hidrocarbonetos gasosos com ar o resultado é um aumento da concentração de hidrocarbonetos que define o limite inferior de inflamabilidade e um decréscimo da concentração relativa ao limite superior de inflamabilidade. Estes efeitos estão ilustrados no diagrama da figura 7, que deve ser interpretado apenas como representativo dos princípios envolvidos. Cada um dos pontos do diagrama representa uma mistura gasosa de hidrocarbonetos, ar e gás inerte, definida em termos dos seus teores de hidrocarboneto e de oxigénio. Para maior facilidade na interpretação do diagrama, a zona mais representativa, (contornada a tracejado) é representada na figura 8. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  19. 19. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 19 FIG. 7 – DIAGRAMA DE INFLAMABILIDADE As misturas de gases de hidrocarbonetos com ar sem gás inerte, estão representadas sobre a linha AB. A inclinação desta linha reflecte a redução do teor de oxigénio, à medida que aumenta o teor de hidrocarboneto. Os pontos situados à esquerda da linha AB, representam misturas com teores de oxigénio reduzidos, pela adição de gás inerte. Os limites superiores e inferiores de inflamabilidade para as misturas de gases de hidrocarbonetos com ar estão representados pelos pontos C e D. À medida que aumenta o teor de gás inerte, os limites de inflamabilidade das misturas variam, como indicado pelas linhas CE e DE, até convergirem no ponto E. Apenas as misturas situadas na área definida pelos pontos CED, têm condições para se inflamarem. No diagrama as alterações de composição devido à adição de ar ou gás inerte, estão representadas ao longo das rectas, no sentido do ponto A (ar puro) ou no sentido de um ponto no eixo do teor de oxigénio, que corresponde a uma mistura contendo uma determinada concentração de gás inerte. As referidas rectas estão indicadas no diagrama para uma dada mistura representa pelo ponto F. FIG. 8 – DIAGRAMA DE INFLAMABILIDADE (pormenor) Verifica-se pela análise do diagrama que à medida que se adicionou gás inerte às misturas de gases de hidrocarbonetos com ar, o campo de inflamação vai progressivamente sendo reduzido. Quando o teor de oxigénio se situa na ordem dos 11 % em volume, a mistura já não pode inflamar-se. Quando uma mistura contendo gás inerte, tal como representada pelo ponto F, é diluída pela adição de ar, a sua composição varia ao longo da linha FA tomando portanto valores que se situam no campo de inflamabilidade. Isto significa que todas as misturas contendo gás inerte que se situem acima da linha GA adquirem condições para se inflamarem quanto misturadas com ar, por exemplo durante a % HC QUALQUER MISTURA DE HC, AR E GI LINHA DE DILUIÇÃO HC / AR UEL LEL ZONA DE EXPLOSIVIDADE VER FIG 4 % O2 NÃO INFLAMÁVEL (demasiado pobre) (demasiado rica) NÃO INFLAMÁVEL ZONA DE EXPLOSIVIDADE 2 (deficiente em O ) 10 4 2 G 8 6 H 642 E 11 12108 F 14 12 % HC NÃO INFLAMÁVEL % O181614 A C 2120 2 B D RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  20. 20. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 20 desgaseificação (gas-freeing) de um tanque. As misturas que se situam abaixo da linha GA como por exemplo a representada pelo ponto H não adquirem condições para se inflamarem ao serem diluídas com ar. É possível passar-se das condições de mistura representada pelo ponto F, para as que o ponto H representa pela adição de gás inerte suplementar isto é, removendo-se os gases de hidrocarbonetos. Testes de inflamabilidade Uma vez que as misturas de gases de hidrocarbonetos com ar são inflamáveis dentro das faixas relativamente estreitas de concentração de gases de hidrocarbonetos com ar e estas dependem da pressão de vapor seria, em princípio, possível desenvolver um teste de inflamabilidade através da medição da pressão de vapor. Na prática a grande variedade de produtos petrolíferos e a diversidade de temperaturas a que os mesmos são movimentados, impediu que fosse desenvolvido um método de teste simples para a determinação da inflamabilidade através da pressão de vapor. Assim a indústria petrolífera utiliza dois métodos "standard" que permitem determinar directamente a inflamabilidade. • medição da pressão de vapor Reid • teste do ponto de inflamação (flashpoint) 6.5. 6.6. PONTO DE INFLAMAÇÃO – PONTO DE COMBUSTÃO – TEMPERATURA DE IGNIÇÃO O ponto de inflamação (flash point) de um líquido combustível é determinado através de uma amostra de líquido que é gradualmente aquecida num vaso especial e momentânea e repetidamente aplicada uma pequena chama junto à sua superfície. O ponto de inflamação corresponde à temperatura mais baixa do líquido à qual a chama provoca a combustão, sob a forma de relâmpago, acima da superfície do líquido, indicando portanto a presença de mistura inflamável de gás/ar. As condições desta mistura correspondem muito aproximadamente àquela que define o limite inferior de inflamabilidade. O ponto de inflamação dá portanto uma indicação da temperatura à qual o combustível produz, à superfície uma concentração perigosa de vapores, quando esteja num espaço fechado, como seja num tanque de armazenagem, isto é, de duplo fundo ou "deep" tanque. De acordo com os regulamentos oficiais, os combustíveis de marinha deverão ter um ponto de inflamação sempre superior a 65.6 ºC, (150 ºF), devendo os tanques ou depósitos ser concebidos de forma a que esta temperatura não seja atingida. Os combustíveis de marinha, nomeadamente gasóleo, diesel e fuel óleo, possuem um ponto de inflamação entre 65.6 ºC e 121.1 ºC O ponto de inflamação dos combustíveis de marinha é normalmente determinado nos aparelhos, de vaso fechado, "Pensky-Martens", ou vaso aberto, "Cleveland". 0 ponto de inflamação em vaso fechado é geralmente um pouco inferior ao determinado em vaso aberto. Se se continuasse a aquecer a amostra do líquido combustível e se fosse aproximando intermitentemente, da boca do recipiente a pequena chama (um fósforo, por exemplo), verificaríamos que se continuavam a produzir os relâmpagos, já citados, sem que em qualquer das vezes se desse uma inflamação contínua dos vapores. A causa desta inflamação esporádica deve-se a que, a estas temperaturas, o ritmo de formação de vapores não é suficientemente intenso para dar lugar à formação de vapores em quantidade necessária para sustentar uma combustão contínua. Mas, se se continuasse a aquecer a amostra do líquido e a aproximar da boca do vaso de teste a mesma chama, chegaria o momento em que os vapores voltariam a inflamar-se, persistindo a combustão durante pelo menos cinco segundos, mesmo depois de retirada a chama. Neste ponto, diz-se que o combustível alcançou o seu ponto de combustão (fire point). Pode, portanto, definir-se a temperatura ou ponto de combustão de um combustível, como a temperatura mínima a que um combustível desprende vapores em quantidade suficiente que, em mistura com o ar, possa produzir-se a sua inflamação, em forma contínua. Continuando o aquecimento verifica-se que, a determinada altura, os vapores desprendidos se inflamarão espontaneamente ao atingirem uma temperatura específica para cada combustível. Esta temperatura é designada por temperatura de ignição, (ignition temperature) do combustível em análise. CLASSIFICAÇÃO DA INFLAMABILIDADE DO PETRÓLEO Existem muitos processos para dividir a totalidade dos líquidos petrolíferos em diferentes classes de inflamabilidade baseados na temperatura de inflamabilidade e na pressão de vapor variando consideravelmente estes processos de país para país. No entanto, o princípio básico é o de considerar se à temperatura ambiente se formam misturas de gás/ar acima da superfície do líquido, em condições RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  21. 21. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 21 estáveis de inflamação. Para os objectivos do presente estudo, é suficiente classificar os líquidos petrolíferos em duas categorias, designadas por voláteis e não voláteis, em função da temperatura de inflamabilidade e de acordo com os seguintes termos: 6.6.1. LÍQUIDOS PETROLÍFEROS NÃO VOLÁTEIS Ponto de inflamabilidade de 60 ºC (140 ºF) ou acima, determinado em aparelho de teste de vaso fechado. Estes líquidos, produzem às temperaturas ambientes normais, concentrações de gases em equilíbrio, abaixo do limite inferior de inflamabilidade. Incluem-se nesta categoria, os combustíveis residuais de petróleo, gasóleos pesados e diesel óleos. As suas pressão de vapor Reid estão abaixo de 0.07 bar e não são geralmente médias. 6.6.2. LÍQUIDOS PETROLÍFEROS VOLÁTEIS Ponto de inflamabilidade, determinado em aparelho de teste de vaso fechado, abaixo de 60 ºC (140 ºF). Alguns líquidos petrolíferos desta categoria, produzem misturas de gases/ar em equilíbrio dentro do campo de inflamabilidade, quando se encontram sujeitos a temperaturas ambientes dentro de certos limites, enquanto a maior parte produzem misturas de gás/ar em equilíbrio, acima do limite superior de inflamabilidade a todas as temperaturas ambientes normais. Exemplos do primeiro grupo de produtos, são os combustíveis para motores a jacto “jet fuels” e os querosenes (pretróleo de iluminação); no segundo grupo podem incluir-se as gasolinas e a maior parte dos petróleos brutos. Na prática, as gasolinas e os petróleos brutos são frequentemente movimentados, sem que se atinjam as condições de equilíbrio da mistura gás/ar, pelo que estas misturas se podem encontrar em concentrações dentro do campo de inflamabilidade. 6.7. DENSIDADE DOS GASES DE HIDROCARBONETOS As densidades das misturas gasosas, produzidas a partir dos líquidos petrolíferos normais, quando não diluídas com ar, são todas mais elevadas do que a densidade do ar. Por este motivo, podem formar-se camadas estratificadas de gases, nas operações de movimentação dos produtos petrolíferos, com a criação de situações perigosas. A tabela seguinte, indica as densidades dos gases, relativamente ao ar, para os gases de hidrocarbonetos puros, tais como o propano, butano e pentano, que representam aproximadamente as misturas gasosas que são produzidas pelo petróleo bruto (crude oil), pelas gasolinas auto e de aviação e pelas gasolinas naturais. Estes valores, não são significativamente alterados se o gás inerte for substituído por ar. Densidade em relação ao ar GÁS Hidrocarboneto puro 50% HC / 50% ar (em volume) LEL da mistura (% em volume) Propano 1.55 1.25 1.0 Butano 2.0 1.5 1.0 Pentano 2.5 1.8 1.0 TABELA 7 – DENSIDADE EM RELAÇÃO AO AR Verifica-se, que a densidade de um gás sem diluição proveniente de um produto, tal como a gasolina auto é cerca de duas vezes maior do que a do ar e que os gases de um crude oil típico são cerca de 1,5. Estas altas densidades e os efeitos de estratificação que delas resultam têm efeito significativo quando os gases permanecem concentrados. À medida que os gases são diluídos com ar a densidade da mistura gás/ar, para os três tipos de produtos aproximam-se da densidade do ar e nas concentrações correspondentes ao limite inferior de inflamabilidade, as densidades das misturas gasosas são coincidentes com a do ar. 6.8. DESENVOLVIMENTO DE GASES DE HIDROCARBONETOS E SUA DISPERSÃO Durante a movimentação dos produtos petrolíferos são expelidos gases através dos ventiladores (respiradouros) dos tanques, em quantidades suficientes para formar com o ar misturas inflamáveis, na atmosfera exterior ao tanque. Pode criar-se uma situação de inflamabilidade, devido à concentração de gases no exterior dos tanques, no caso de produtos voláteis de elevada pressão de vapor, cujos tipos principais são: RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  22. 22. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 22 • petróleo bruto (crude oil) • gasolinas auto e de aviação • gasolinas naturais • destilados leves e naftas O gás que se liberta através dos respiradouros, desenvolve-se no interior dos tanques e a forma como é gerado, influencia tanto a concentração do gás libertado, como o período de tempo durante o qual são expelidas concentrações elevadas. As situações que conduzem ao desenvolvimento de gases podem ser as operações de carga, o armazenamento do combustível num tanque, total ou parcialmente cheio (incluindo tanques de resíduos) e a evaporação dos resíduos dos tanques vazios. As condições iniciais da atmosfera do tanque, com ar ou gás inerte não têm significado para o desenvolvimento dos gases. 6.9. DESENVOLVIMENTO DE GASES DURANTE O ABASTECIMENTO Quando um produto petrolífero, de elevada pressão de vapor, entra num tanque vazio, apenas com ar produz-se um rápido desenvolvimento de gases. Devido ás suas elevadas densidades, os gases formam uma camada no fundo do tanque, que se eleva à superfície do produto à medida que o tanque se vai enchendo. Uma vez formada a camada de gases, a sua espessura aumenta apenas ligeiramente, durante o período de tempo normalmente necessário para encher um tanque, estabelecendo-se no volume livre do tanque uma mistura gasosa em equilíbrio. A quantidade e a concentração dos gases que formam esta camada no início do abastecimento, depende de vários factores, tais como: • pressão de vapor real do produto • dispersão (splashing) do produto ao entrar no tanque • tempo necessário para encher o tanque • ocorrência de vácuo parcial na linha de carga A concentração dos gases de hidrocarbonetos existentes na camada formada, varia em função da distância à superfície do líquido. Muito perto desta superfície, tem um teor aproximadamente correspondente à pressão de vapor real do líquido adjacente. Por exemplo, se a pressão de vapor real for de 0,75 bar, a concentração de gases de hidrocarbonetos junto à superfície do líquido é cerca de 75% em volume. Consideravelmente acima da superfície do líquido, a concentração de gases é muito reduzida assumindo que o tanque se encontra inicialmente isento de gases. Entre as precauções que devem ser tomadas para a movimentação de produtos com pressões de vapor real elevadas, destacam-se: • evitar os abastecimentos quando a velocidade do vento for inferior a 5 knots; • iniciar o abastecimento com caudais baixos a entrar nos tanques; • evitar a criação de vácuo parcial na linha de carga; • evitar o embarque de óleo quente, que tenha ficado exposto ao sol no interior das tubagens; se tal não for possível, introduzir este óleo num tanque cuja ventilação se efectue num espaço bem arejado. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  23. 23. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 23 7. ENERGIA DE ACTIVAÇÃO Para que um fogo se inicie, é necessário que os reagentes (comburente e combustível) se encontrem em condições favoráveis para que possa ocorrer a reacção. A energia necessária para que a reacção se inicie denomina-se energia de activação e é fornecida pelos focos ou fontes de ignição. No caso de um processo de combustão, a energia de activação pode ser fornecida de várias maneiras, por exemplo, sob a forma dum trabalho mecânico, como o atrito, arcos eléctricos, reacções químicas de natureza exotérmica, etc, que originam temperaturas suficientes para originar a inflamação dos combustíveis. O calor de reacção é a energia que se ganha ou perde quando ocorre uma reacção. Numa reacção endotérmica os produtos que se formam contêm mais energia que os reagentes. Para que a reacção continue, é necessário um constante fornecimento de energia. Numa reacção exotérmica, os produtos que se formam contêm menos energia que os reagentes. Esta energia pode ser libertada sob a várias formas, mas geralmente liberta-se sob a forma de calor. Quando a quantidade de energia libertada numa reacção é muito elevada é emitida radiação luminosa sob a forma de chamas. Um foco de ignição pode provocar o acendimento se a sua energia, em intensidade (temperatura) e em extensão (quantidade de calor) for suficiente, para elevar a temperatura de uma zona da massa combustível, acima do seu ponto de inflamação. As diferentes formas de fornecimento energético a uma mistura podem agrupar-se em: • energias de alta temperatura, grande extensão e larga duração: CHAMAS Estes focos são os mais perigosos, visto que provocam quase sempre o início e desenvolvimento de um incêndio. • energias de alta temperatura, pequena extensão e curta duração : FAÍSCAS Podem superar a temperatura de auto-ignição, permitindo que a combustão se propague (tal como no caso de gases, vapores e partículas em suspensão no ar), ou pelo contrário, não chegar a superá-la (como no caso da madeira). • energias de baixa temperatura independentemente da extensão e duração FONTES GERADORAS DE TEMPERATURAS DE IGNIÇÃO Temos visto que, para que uma mistura de vapores de hidrocarbonetos com oxigénio se inflame, é necessário que, para além da mistura se encontrar dentro dos limites de inflamabilidade, adquira uma temperatura específica para cada substância combustível, denominada temperatura de ignição. Por conseguinte sempre que em qualquer parte do navio se tenha acumulado uma certa quantidade de vapores combustíveis, haverá a possibilidade de esses vapores se inflamarem, se por qualquer razão se puserem em contacto, total ou parcialmente, com um foco de irradiação de calor, cuja temperatura seja igual ou superior à de ignição dos ditos vapores. 7.1.1. SUPERFÍCIES QUENTES Quando a temperatura da superfície é inferior à temperatura de auto-ignição do combustível, não chega a haver inflamação. A enumeração dos possíveis focos de irradiação de calor existentes num navio, seria interminável e na maior parte dos casos evidentes, pois são muitas as causas que podem dar lugar à geração de energia calorífica a bordo. Contudo por serem menos perceptíveis merecem ser citadas algumas das causas que em muitos casos têm sido origem de importantes sinistros marítimos. 7.1.2. ELECTRICIDADE ESTÁTICA A electricidade estática representa perigo de incêndio e explosão durante a movimentação dos produtos petrolíferos. Certas operações podem conduzir à acumulação de cargas eléctricas que podem descarregar-se repentinamente sob a forma de descargas electrostáticas com energia suficiente para inflamar as misturas de hidrocarbonetos e a. Não há evidentemente risco de ignição quando não existem misturas inflamáveis. O risco potencial da electricidade estática forma-se através de três fases básicas: RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  24. 24. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 24 • separação de cargas • acumulação de cargas • descargas electrostáticas Todas estas três fases são necessárias para uma ignição electrostática. 7.1.2.1. SEPARAÇÃO DE CARGAS Sempre que dois materiais formados por substâncias diferentes entram em contacto verifica-se na interface uma separação de cargas. A interface pode ser entre dois sólidos, entre um sólido e um líquido ou entre dois líquidos não miscíveis. Na interface, uma carga com determinado sinal, digamos positivo, move-se do material A para o material B, de modo que os materiais A e B tornam-se carregados negativa e positivamente respectivamente. Várias experiências têm provado que os corpos podem ser carregados com diferentes espécies de electricidade, os corpos carregados com uma determinada carga repelem-se, enquanto que os corpos carregados com cargas diferentes se atraem isto é, quando um corpo se encontra positivamente carregado e outro negativamente carregado, os corpos atraem-se. Um átomo de qualquer material em condições normais contem quantidades iguais de cargas positivas (protões) e negativas (electrões). Os átomos comportam-se como se os protões estivessem concentrados no seu centro e envolvidos, a distâncias relativamente grandes, comparadas com o seu diâmetro por electrões planetários, isto é, por electrões circulando o núcleo. Uma forma simples desta formação é indicada na figura que representa um átomo de hidrogénio, que tem apenas um protão e um electrão. Em certos materiais, tais como os metais por exemplo, pelo menos um dos electrões das órbitas exteriores está fracamente ligado ao átomo. Estes electrões são chamados electrões livres e movem-se de um átomo para outro apenas com uma ligeira excitação exterior. Daí que certos materiais se tornem carregados positivamente e outros carregados negativamente. Portanto, se um ou mais electrões orbitais são removidos, o átomo fica carregado porque contém um excesso de protões relativamente aos electrões, adquirindo carga positiva. A separação dos electrões divide o átomo em duas partes designadas iões, uma dessas partes é aquela da qual se separam os electrões orbitais, que toma o nome de ião negativo, enquanto que a outra parte permanece no átomo com o nome de ião positivo. Como referido anteriormente, um metal que possui electrões livres é relativamente bom condutor de electricidade. Outras substâncias com poucos ou nenhuns electrões livres, conduzem mal a electricidade mas é possível carregar estas substâncias por aplicação de uma excitação exterior, fricção por exemplo. Quando uma substância má condutora tenha sido carregada electricamente (ionizada) haverá tendência para a recombinação das cargas separadas. Um bom exemplo desta situação, aliás bem conhecida, é dado pela utilização de peças de vestuário em "nylon" (fibras sintéticas). Quando se tira uma peça de vestuário deste tipo, ouve-se por vezes, uma crepitação que é devida à fricção da roupa no corpo. O som é causado pela troca de iões entre o vestuário e o corpo. Enquanto os materiais permanecem em contacto e sem movimento relativo, as cargas encontram-se muito aproximadas. A diferença de potencial (d.d.p.) entre as cargas de sinais contrários é neste caso muito fraca, não existindo perigo. No entanto as cargas podem ser largamente separadas por muitos processos, tais como: • escoamento de líquidos (misturas petrolíferas ou petróleo e água) através de tubagens ou filtros de malha apertada; • deposição de um sólido ou de um líquido não miscível no seio de outro líquido (ferrugem ou água no petróleo); • expulsão de partículas ou de gotas de uma agulheta (operações com vapor) • dispersão ou agitação de um líquido contra uma superfície sólida (lavagens com jacto de água ou momentos iniciais de enchimento de um tanque com óleo); • fricção intensa entre certos materiais do tipo polímeros sintéticos, com subsequente separação dos mesmos (deslize de um cabo de polipropileno através de luvas de PVC). Quando as cargas são separadas geram-se grandes d.d.p. entre elas. Cria-se assim uma distribuição de tensão na zona envolvente das cargas, sendo este fenómeno conhecido por campo electrostático. Como exemplos pode mencionar-se que as cargas eléctricas produzem um campo electrostático num tanque RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  25. 25. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 25 LÍQUIDO EM REPOUSO LÍQUIDO EM ESCOAMENTO GOTA EM REPOUSO GOTA EM DECANTAÇÃO cheio de líquido petrolífero através do tanque, tanto líquido como no volume livre acima do nível do líquido e que as cargas eléctricas existentes nas misturas de água, formadas na lavagem de tanques produzem um campo electrostático através do tanque. Se um condutor sem carga for introduzido num campo electrostático a sua tensão será aproximadamente igual à tensão do meio em que se encontra. Além disso este campo provoca um movimento de cargas eléctricas através do condutor, cargas com um sinal são atraídas pelo campo para uma das extremidades do condutor e uma carga igual e de sinal contrário surge na extremidade oposta. As cargas separadas por este processo são conhecidas por cargas induzidas e enquanto se mantiverem separadas pela presença do campo, são susceptíveis de contribuírem para uma descarga electrostática. FIG. 14 – SEPARAÇÃO DE CARGAS NUM ENCANAMENTO FIG. 9 – SEPARAÇÃO DE CARGAS POR DECANTAÇÃO DE GOTAS DE ÁGUA 7.1.2.2. ACUMULAÇÃO DE CARGAS As cargas que tenham sido separadas tendem a recombinar-se para se neutralizarem mutuamente. Se um ou ambos os materiais separados transportando cargas, for mau condutor de electricidade a recombinação é impedida e o material retém ou acumula a sua carga. O período de tempo durante o qual a carga é retida está relacionado com a condutibilidade do material, quanto mais baixa esta for maior o período de retenção da carga. Se o material tiver uma elevada condutibilidade comparativamente, a recombinação das cargas é muito rápida e pode actuar em sentido oposto ao processo de separação, e consequentemente pouca ou nenhuma electricidade estática é acumulada no material. Tais materiais de elevada condutibilidade apenas podem reter ou acumular cargas se forem isolados por meio de uma substância má condutora sendo portanto a taxa de dissipação da carga dependente do material isolante. 7.1.2.3. DESCARGAS ELECTROSTÁTICAS A descarga eléctrica entre dois pontos depende da magnitude do campo electrostático no espaço entre os pontos. A intensidade do campo ou gradiente de tensão é dada aproximadamente dividindo a diferença de tensão entre os dois pontos pela distância que os separa. Um campo electrostático de cerca de 3.000 Kv/m é suficiente para causar a ruptura (atravessar) o ar e os gases de petróleo. A intensidade do campo junto ás saliências é maior do que a intensidade no espaço adjacente e portanto as descargas geralmente ocorrem nas saliências. Pode ocorrer uma descarga entre uma saliência e o espaço adjacente, sem atingir qualquer objecto. Estas descargas de eléctrodo simples são no entanto raras. Mais frequente, são as descargas entre dois eléctrodos adjacentes. Como exemplo, temos: • entre um recipiente de colheita para amostra introduzido num tanque e a superfície do líquido petrolífero; • entre um objecto flutuante na superfície do líquido não ligado à terra e a estrutura adjacente do tanque; • entre um equipamento não ligado à terra, suspenso num tanque e a estrutura adjacente do mesmo. A descarga entre dois eléctrodos poderá ser incendiária se estiverem reunidas várias condições, tais como: RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  26. 26. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 26 • uma distância entre eléctrodos suficientemente curta para permitir que a descarga se realize com a d.d.p. existente mas não tão curta que a chama resultante se extinga por efeito de "quench" (extinção de chama por contacto com paredes frias); • energia eléctrica suficiente para fornecer a energia mínima de início de combustão; • descarga desta energia quase instantaneamente através da distância entre eléctrodos. Esta última condição depende em grande medida da condutibilidade dos eléctrodos. Tendo este aspecto em atenção, podem classificar-se os sólidos e líquidos em três grupos: O primeiro grupo é o dos condutores. No caso dos sólidos os condutores são metais e no caso dos líquidos existe uma gama variada de soluções aquosas, incluindo água do mar. O corpo humano constituído por cerca de 60% de água é efectivamente um líquido condutor. A propriedade importante dos condutores é que, não são apenas incapazes de armazenar carga a não ser que sejam isolados, mas se o forem e surgir uma oportunidade para descarga eléctrica toda a carga disponível é descarregada quase instantaneamente. As descargas entre dois condutores ocorrem frequentemente sob a forma de faíscas, com elevada energia e potencialmente mais perigosas do que as descargas entre dois objectos, um dos quais é não condutor. Neste último caso as descargas geralmente verificam- se de forma mais difusa e muito menos perigosas, conhecidas como descargas corona ou luminosas, em vez de faíscas. O segundo grupo é o dos não condutores, que têm condutibilidades tão baixas, que ao receberem uma carga a retêm por períodos longos. Podem evitar a perda de carga dos condutores actuando como isoladores. Os não-condutores quando carregados têm grande importância porque podem transferir carga, ou induzir carga em condutores vizinhos isolados, que poderão provocar faíscas. Não-condutores fortemente carregados, podem também eles próprios contribuir directamente para faíscas incendiárias. Os líquidos são considerados não-condutores quando têm condutibilidades inferiores a 100 pS/m, (pico Siemens por metro) com tempos de dissipação de carga superiores a 0,2 segundo; são muitas vezes conhecidos como acumuladores estáticos. O petróleo e os produtos brancos (destilados) incluem-se frequentemente nesta categoria. Um aditivo antiestático é uma substância que é deliberadamente adicionada a um destilado com a finalidade de elevar a sua condutibilidade acima de 100 pS/m. Sólidos não-condutores são materiais de elevado isolamento, tais como o polipropileno, PVC, nylon e muitos tipos de borracha. Tornam-se mais condutivos quando as suas superfícies estão contaminadas com sujidade ou humidade. O terceiro grupo é constituído por uma gama de líquidos com condutibilidades intermédias entre o primeiro e o segundo grupo. Os líquidos que têm condutibilidades superiores a 100 pS/m são frequentemente conhecidos como não-acumuladores estáticos. Exemplos destes líquidos são os óleos pretos (contendo produtos residuais) petróleos brutos, os quais têm tipicamente condutibilidade na gama de 10.000-100.000 pS/m. Alguns produtos químicos, por exemplo álcoois são também não- acumuladores estáticos. Os sólidos nesta categoria intermédia incluem matérias como madeira, cortiça, sisal e substâncias orgânicas. Devem a sua condutibilidade à rápida absorção de água e tomam-se mais condutivos quando as suas superfícies se encontram contaminadas com sujidade ou humidade. Em muitos casos a sua condutibilidade pode baixar por limpeza e secagem de modo a serem incluídos na categoria dos não-condutores. Se os materiais desta categoria intermédia não estiverem isolados da terra, as suas condutibilidades são normalmente suficientemente elevadas, de modo a evitar a acumulação de cargas electrostáticas Contudo as suas condutibilidades são normalmente tão baixas que não permitem a produção de faíscas de elevada energia. Em condições normais os gases são grandes isoladores, isto tem implicações importantes em relação aos nevoeiros e suspensões particulares no ar ou em outros gases. Nevoeiros carregados electricamente formam-se durante a projecção de vapor húmido através de uma agulheta enquanto se usam máquinas de lavagem dos tanques. Apesar de que o líquido, por exemplo água possui grande condutibilidade, a dissipação de cargas das gotas é retardada pelas propriedades isolantes do gás envolvente. Pequenas partículas presentes na corrente de gás inerte ou criadas durante a descarga de dióxido de carbono líquido, estão frequentemente carregadas. A dissipação gradual das cargas ocorre como resultado da deposição das partículas ou gotas e se a intensidade do campo for elevada a dissipação dá-se por descarga corona, nas saliências que fornecem uma carga de neutralização de sinal contrário, à das partículas em suspensão. A tabela 8 mostra os valores mínimos da energia de acendimento eléctrico para alguns compostos importantes. Estes valores são relativamente baixos e podem ser obtidos simplesmente sob a forma de cargas electrostáticas estabelecidas por fricção. RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001
  27. 27. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA MARÍTIMA 27 Corpo (no estado gasoso) Energia de acendimento mj (10 –3 Ws) Metano 0.28 n-Heptano 0.24 Benzeno 0.20/0.22 Éter dietílico 0.19 Acetileno 0,019 Hidrogénio 0,019 Sulfureto de carbono 0,009 TABELA 8 - ENERGIAS DE ACENDIMENTO ELÉCTRICAS Em resumo as descargas electrostáticas ocorrem como resultado da acumulação de cargas em: • líquidos ou sólidos não-condutores, por exemplo, óleo acumulador estático (querosene) bombeado para um tanque, ou num cabo de polipropileno. • líquidos ou sólidos condutores isolados, por exemplo, nevoeiros, sprays ou partículas em suspensão no ar ou numa vara metálica suspensa pela extremidade de um cabo de fibra sintética. Para além dos aspectos referidos devem ainda ser tidos em consideração mais algumas situações, que podem conduzir a descargas electrostáticas, tais como: Tanques de carga - há um certo número de riscos dentro dos tanques de carga, que podem causar uma descarga electrostática Se um objecto tiver saliências (ex: anteparas do tanque) a recombinação das cargas eléctricas torna-se mais fácil. Muitos navios tanques modernos têm instaladas, permanentemente, máquinas para lavagens de tanques que podem provocar uma descarga electrostática. As fitas de sondagem ao entrarem em contacto com os tubos de sonda ficam carregadas com carga de sinal contrário à do produto dentro do tanque, actuando como um objecto saliente à semelhança do que acontecia no exemplo anterior com as máquinas de lavagem dos tanques, podendo dar origem a uma descarga eléctrica capaz de inflamar a atmosfera do tanque. Durante a movimentação de produtos brancos, deve ter-se o cuidado de guardar cerca de 30 minutos antes de introduzir uma fita metálica de sondagem num tanque que tenha sido carregado. Desta forma se previne a ocorrência de faíscas, pois a água que eventualmente se tenha introduzido no tanque, tem tempo para decantar no fundo do tanque, permitindo-se desta forma a dissipação das cargas acumuladas, através da estrutura do tanque. Este período de espera pode ser eliminado se for utilizada uma fita de sondagem não metálica. As faíscas eléctricas podem também ser causadas durante a colheita de amostras, uma vez que este procedimento é semelhante à operação de sondagem. Nos casos em que produtos brancos sejam bombeados através de tubagens não condutoras, a carga eléctrica acumular-se-á em pontos de material condutor como é o caso das flanges metálicas que ligam as quarteladas de mangueira. Esta situação causa imediatamente um risco de descarga electrostática nas proximidades. Não havendo ligação nestas flanges, a carga acumular-se-á. Se um objecto ligado à terra tal como uma grua de suspensão de mangueira entrar em contacto com a flange electricamente carregada ocorrerá a descarga. Por esta razão, as mangueiras de carga não-condutoras devem ser imediatamente ligadas de forma a que a carga se possa dissipar de modo seguro para a terra. Este mesmo princípio aplica-se a todos os objectos metálicos que devem ser interligados de forma a evitar as descargas entre eles, que podem ser de alta energia e consequentemente perigosas. Para evitar as descargas entre condutores e a terra é prática normal estabelecer a sua ligação. Nos navios a ligação interna é efectivamente realizada pela ligação dos objectos metálicos à estrutura metálica do navio, que está naturalmente ligado à terra através do mar. 7.2. COMBUSTÃO EXPONTÂNEA A energia de acendimento é muitas vezes fornecida por fenómenos químicos exotérmicos. Por este termo, designam-se as reacções que libertam calor durante o seu desenvolvimento. Quase todos os RECICLAGEM DE OFICIAIS DE MÁQUINAS João Emílio C. Silva - Outubro 2001

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