O que é uma atmosfera explosiva por pó
Uma atmosfera explosiva é uma mistura de ar com uma substância combustível, em forma de gás, vapor, névoa ou poeira, na qual a combustão se propaga a toda a mistura depois de iniciada. Quando a substância combustível é um sólido em partículas suspensas no ar, fala-se em atmosfera explosiva por pó.
A diferença em relação a um incêndio comum está na velocidade e no confinamento. Um monte de pó no chão queima da superfície para dentro, de forma relativamente lenta. O mesmo pó disperso no ar apresenta uma área de contato com o oxigênio muito maior, e a combustão se propaga por toda a nuvem quase ao mesmo tempo. Se essa nuvem está dentro de um volume fechado, como um silo, um ciclone ou uma tubulação, a expansão rápida dos gases gera aumento de pressão. É esse aumento de pressão que caracteriza a explosão.
As cinco condições simultâneas
Uma explosão de pó exige cinco condições ao mesmo tempo. Esse conjunto é conhecido na literatura técnica como pentágono da explosão, e entendê-lo explica como as medidas de proteção funcionam.
1. Material combustível em forma de pó. A substância precisa ser capaz de queimar, e estar em granulometria suficientemente fina.
2. Dispersão no ar. As partículas precisam estar em suspensão, formando uma nuvem, e não depositadas.
3. Concentração dentro da faixa de explosividade. Existe um limite inferior, abaixo do qual a mistura é pobre demais para propagar, e um limite superior, acima do qual falta oxigênio.
4. Oxidante. Normalmente o oxigênio do próprio ar.
5. Fonte de ignição. Faísca elétrica, descarga eletrostática, superfície aquecida, atrito mecânico ou chama.
Retirar qualquer um dos cinco interrompe a cadeia. É por isso que as medidas de proteção atacam preferencialmente o quinto elemento, a fonte de ignição: em um processo de transporte de pó, os quatro primeiros são inerentes à própria operação e não podem ser eliminados sem eliminar o processo.
Quais pós são combustíveis
Existe uma percepção equivocada de que apenas produtos químicos agressivos apresentam esse risco. Não é o caso. Muitos materiais tratados como inofensivos são combustíveis quando finamente divididos e dispersos.
No segmento alimentício, aparecem nessa categoria amido, açúcar, farinha, leite em pó, cacau, proteínas em pó e temperos desidratados. No farmacêutico e nutracêutico, diversos princípios ativos, excipientes e suplementos em pó. No químico e cosmético, pigmentos, resinas em pó, enxofre e uma ampla lista de intermediários. Em nutrição animal e no agro, rações moídas, farelos e pó de grãos. Pós metálicos como alumínio e magnésio formam uma categoria à parte, com comportamento próprio.
A combustibilidade de um pó específico não se presume pela categoria do produto: ela é determinada por ensaio laboratorial, que estabelece parâmetros como a concentração mínima de explosividade e a energia mínima de ignição. Se o seu processo movimenta pó e essa caracterização não existe, ela é o primeiro passo, antes de qualquer especificação de equipamento.
O que muda em um equipamento ATEX
ATEX é a designação derivada da expressão francesa atmosphères explosibles, e identifica o conjunto de diretivas europeias que estabelecem requisitos para equipamentos destinados a operar em atmosferas potencialmente explosivas. Um equipamento construído sob esses requisitos difere de um equipamento padrão em pontos concretos.
Aterramento e continuidade elétrica. Pó em movimento dentro de uma tubulação gera carga eletrostática por atrito. Se um trecho do circuito estiver eletricamente isolado dos demais, ele acumula carga até que a diferença de potencial se descarregue em uma faísca. Em um equipamento para atmosfera explosiva, toda a tubulação, todos os componentes e todas as conexões formam um caminho elétrico contínuo, verificado por medição, e o conjunto é aterrado. Mangueiras e trechos flexíveis precisam ser condutivos.
Seleção de componentes. Motores, sensores, atuadores e painéis instalados na área classificada precisam ser adequados para essa condição. Isso restringe a lista de componentes utilizáveis e altera o projeto elétrico.
Controle de temperatura de superfície. Cada pó tem uma temperatura na qual entra em ignição, tanto em nuvem quanto em camada depositada. Nenhuma superfície do equipamento pode atingir temperatura que se aproxime desse valor, o que impõe limites a mancais, motores e qualquer ponto de atrito.
Adequação à zona. As áreas onde pode ocorrer atmosfera explosiva são classificadas em zonas, conforme a probabilidade e a duração da presença da mistura perigosa. Um equipamento adequado para uma zona de ocorrência ocasional não é necessariamente adequado para uma zona de presença contínua. Por isso a classificação de áreas da planta antecede a especificação do equipamento: sem saber a zona, não se sabe qual categoria de equipamento é aplicável.
As Normas Regulamentadoras brasileiras
ATEX é referência europeia. No Brasil, a exigência legal vem das Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho, e duas se aplicam com mais frequência a esse tipo de instalação.
A NR-12, que trata de segurança no trabalho em máquinas e equipamentos, estabelece requisitos gerais de proteção, e aborda instalações e dispositivos elétricos em áreas onde há risco de atmosfera explosiva.
A NR-20, que trata de segurança e saúde no trabalho com inflamáveis e combustíveis, é aplicável conforme a natureza dos materiais processados na instalação.
A classificação das áreas segue as normas técnicas brasileiras de atmosferas explosivas, que estabelecem os critérios para definir as zonas e os requisitos dos equipamentos correspondentes.
Na prática, um equipamento fornecido com documentação de conformidade europeia ainda precisa ser avaliado quanto às exigências brasileiras aplicáveis à instalação. Uma coisa não substitui a outra.
Como avaliar a sua aplicação
Se a sua planta movimenta pó e você não sabe se essa avaliação se aplica, a sequência é esta.
Primeiro, caracterize o material: existe ensaio que determine se o pó é combustível e quais são seus parâmetros de explosividade? Sem esse dado, tudo depois é suposição.
Segundo, classifique as áreas: onde, no processo, pode se formar nuvem de pó em concentração perigosa, e com que frequência? Essa é a etapa que define a zona.
Terceiro, especifique o equipamento para a zona identificada. É esta a ordem correta. Especificar equipamento antes de conhecer a zona leva a dois resultados ruins: um equipamento insuficiente para a condição real, ou um equipamento superespecificado para uma exigência que não existia.
A DLS fabrica equipamentos para atmosfera explosiva quando a aplicação exige. A documentação de conformidade aplicável a cada projeto é informada sob consulta, porque depende do material, da zona classificada e do escopo definido no dimensionamento. Se a sua aplicação envolve pó combustível, essa conversa entra no diagnóstico técnico, antes da proposta.
Perguntas frequentes
Por ensaio laboratorial. Existem testes normalizados que determinam se o pó é capaz de entrar em ignição e quais são seus parâmetros, como a concentração mínima de explosividade e a energia mínima de ignição. A categoria do produto não define a resposta: muitos pós alimentícios comuns, como amido, açúcar e leite em pó, são combustíveis quando finamente divididos e dispersos.
As diferenças são construtivas. Todo o circuito tem continuidade elétrica verificada e é aterrado, para que a carga eletrostática gerada pelo pó em movimento não se acumule e descarregue em faísca. Os componentes instalados na área classificada são selecionados para essa condição. A temperatura de superfície é controlada abaixo do ponto de ignição do pó. E o equipamento é adequado à zona específica onde vai operar.
ATEX é a designação de diretivas europeias. No Brasil, a exigência legal vem das Normas Regulamentadoras, com destaque para a NR-12, sobre segurança em máquinas e equipamentos, e a NR-20, sobre inflamáveis e combustíveis, conforme a natureza dos materiais. A classificação de áreas segue as normas técnicas brasileiras de atmosferas explosivas. Um equipamento com documentação europeia ainda precisa ser avaliado quanto às exigências brasileiras aplicáveis à instalação.
Depende do equipamento e da zona. Alguns aspectos são adaptáveis, como aterramento e substituição de componentes elétricos. Outros dependem de decisões construtivas tomadas no projeto original. Adequar depois costuma custar mais do que ter considerado o requisito desde o dimensionamento, e nem sempre é viável. A avaliação é caso a caso, a partir da classificação da área.