Os colectores de poeiras são utilizados para evitar os riscos de incêndio e de explosão nos processos industriais em que estão em suspensão partículas muito finas. Mas estes riscos são frequentemente transferidos para o sistema de extração de poeiras, que aspira e filtra as poeiras combustíveis. Por isso, as medidas de prevenção e proteção devem ser aplicadas também ao sistema de extração de poeiras.
Sommaire
Princípios de funcionamento dos diferentes tipos de colectores de pó
É feita uma distinção entre os colectores de poeiras secas (ciclones, filtros de saco, filtros de saco ou de cartucho, precipitadores electrostáticos) e os colectores de poeiras húmidas.
Os ciclones utilizam a força centrífuga para separar o pó do ar que o transporta. De cima para baixo, assumem uma forma cilíndrica e depois troncocónica. No topo do cilindro superior encontra-se a entrada de ar empoeirado, tangencial à circunferência do ciclone. O ar empoeirado que entra gira em torno das paredes à medida que desce, separando-se das partículas mais grosseiras por gravidade. Depois, através do centro do ciclone, o ar sobe até ao topo, onde se encontra a saída. As poeiras grosseiras acumulam-se no fundo do cone e são descarregadas através de um dispositivo de extração (dupla aba, comporta ou válvula rotativa). Na saída, o ar ainda contém as poeiras mais finas, que só um coletor de poeiras de saco ou de cartucho pode remover.
Um coletor de pó com filtro de saco, cartucho ou bolsa funciona segundo o mesmo princípio que um aspirador doméstico. Cada saco, bolsa ou cartucho filtrante retém o pó na sua superfície e deixa passar o ar sem pó. Um coletor de pó é composto por duas partes: uma parte recebe o ar poeirento do dispositivo de recolha de pó; as mangas filtrantes retêm o pó e deixam passar o ar. Uma tremonha na parte inferior da secção de pó recolhe o pó acumulado nas mangas, que é libertado sempre que o filtro é desentupido (agitado ou soprado com ar comprimido). A tremonha é esvaziada para um recipiente selado ou através de uma válvula rotativa. Na outra parte, o ar despoeirado sai do filtro e é depois encaminhado para uma conduta para a qual um ventilador puxa o fluxo de ar, expulsando-o ou reintroduzindo-o na divisão.
Um precipitador eletrostático (ou electrofiltro) funciona através da atração mútua de dois elementos com uma carga eléctrica oposta. O coletor de poeiras industriais carrega negativamente as poeiras suspensas no fluxo de ar. Isto é feito passando-o através de uma rede de fios de muito alta tensão (ânodo). A poeira é então separada da corrente de ar ao ser atraída para as paredes carregadas positivamente (cátodo), onde se fixa. A poeira acumulada é então removida dos cátodos por martelagem ou limpeza com água. O pó é recolhido numa tremonha.
Um coletor de poeiras húmidas passa o fluxo de ar carregado de poeiras através de uma coluna de água (borbulhante), ou de uma cortina de água corrente, ou de uma névoa de água pulverizada em contracorrente. O pó adere às moléculas de água e separa-se do ar.
O risco de incêndio ou explosão numa instalação de extração de pó
Risco de formação de ATEX
Para que se forme uma ATEX num ciclone, é necessário que o nível de poeiras no fluxo de ar atinja o intervalo explosivo e que a percentagem de partículas finas seja suficiente. As partículas grossas têm um efeito de arrefecimento sobre a chama e impedem a sua propagação quando são muito abundantes.
O fluxo de ar carregado de poeiras que passa pelas condutas entra no coletor de ar carregado de poeiras até ao corpo do filtro de mangas e pode constituir um ATEX se a concentração de poeiras no fluxo de ar estiver dentro do intervalo explosivo. Neste caso, a ATEX entrará no coletor de poeiras.
A formação de uma ATEX pode ser temporária. Dependendo do processo, o nível de poeira no fluxo de ar na conduta pode variar ao longo do tempo. A taxa de emissão de partículas combustíveis durante o funcionamento de um aparelho pode não ser constante, nomeadamente durante o arranque ou a paragem do processo, operações descontínuas, fases de funcionamento, etc. A limpeza pneumática de sacos ou cartuchos produz geralmente uma ATEX, uma vez que as partículas mais finas são recolocadas em suspensão pela limpeza e, além disso, potencialmente quando o equipamento está parado (limpeza de fim de ciclo).
Quando um coletor de poeiras húmido é utilizado para filtrar o ar que contém partículas metálicas (alumínio em particular), existe o risco de uma reação química entre a água e o metal, produzindo hidrogénio. A natureza do metal influencia a cinética da reação e, durante o funcionamento normal do coletor de pó, a taxa de emissão de hidrogénio é insuficiente. Quando o coletor de pó é desligado, o hidrogénio pode acumular-se na cobertura, criando um risco ATEX. Por outro lado, o despoeiramento húmido é geralmente o tipo de despoeiramento mais seguro do ponto de vista da ATEX, uma vez que as fontes de ignição são geralmente extintas pela ação da água.
Risco de ignição e explosão ATEX
O fluxo de ar carregado de poeira através da conduta está sujeito a uma carga eletrostática da poeira à medida que esta esfrega contra a parede. Este fenómeno pode também estar presente na parte contaminada por poeiras dos colectores de poeiras. Pode ocorrer uma descarga eletrostática na conduta ou num coletor de poeiras. A energia libertada é estimada em menos de 10mJ. Se a energia libertada exceder a energia mínima de ignição da poeira em suspensão, a descarga eletrostática será a fonte de ignição, resultando numa explosão ATEX na conduta ou na parte carregada de poeira de um filtro de mangas.
O precipitador eletrostático funciona com base na diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo. Como resultado da intensidade desta diferença, a distância entre os eléctrodos deve ser ajustada para evitar a formação de um arco elétrico (avaria), a fonte de ignição de uma ATEX.
Um processo pode emitir tanto poeiras como partículas incandescentes (trituração, moagem, etc.). Estas últimas podem ser uma fonte de ignição para uma ATEX presente na parte empoeirada ou nos sacos de filtro de um coletor de pó. Neste caso, é geralmente preferível uma solução de despoeiramento húmido ou um sistema de despoeiramento seco com pré-separação de faíscas e um dispositivo de deteção e extinção de faíscas.
Perigo de incêndio
A experiência de acidentes mostra que umaexplosão numa casa de sacos é frequentemente seguida de um incêndio nas poeiras depositadas no fundo da tremonha e no filtro e, consequentemente, no próprio filtro.
A filtragem do ar poeirento não provoca o aquecimento do pó. Por conseguinte, não há risco de incêndio nos colectores de poeiras com filtro devido ao auto-aquecimento, exceto em casos especiais em que as substâncias capturadas à temperatura ambiente têm um volume crítico de auto-aquecimento. Quando o volume no fundo do filtro ultrapassa este valor, o risco de incêndio torna-se evidente.
Prevenção de riscos ATEX e medidas de proteção para colectores de pó.
Medidas preventivas por tipo de coletor de pó
A medida de prevenção de incêndios e explosões dos colectores de pó do tipo “baghouse” consiste em suprimir as descargas electrostáticas através da utilização de sacos antiestáticos. No entanto, estudos de acidentes mostram que o esquecimento da ligação à terra deste tipo de filtro pode provocar descargas electrostáticas superiores à energia mínima de ignição das poeiras comuns. Este mau funcionamento seria mais perigoso do que o dos filtros com mangas não antiestáticas.
No caso de uma casa de sacos, as verificações regulares para garantir que os sacos não estão gastos, desengatados ou perfurados fazem parte da prevenção ATEX. A verificação das pressões de entrada/saída e a instalação de um opacímetro na zona não poluída podem ser utilizadas para verificar a estanquicidade dos sacos.
Para evitar que o risco eletrostático seja uma fonte de ignição, as partes metálicas da casa dos sacos devem ser ligadas à terra, incluindo as condutas. O mesmo se aplica ao ciclone. Os componentes eléctricos no interior do coletor de pó também têm de cumprir os regulamentos ATEX.
Uma das medidas preventivas contra as partículas incandescentes é a instalação de um pré-separador de poeiras antes do coletor de poeiras principal, quer sob a forma de um ciclone, de um separador de impacto ou de um dispositivo de deteção e extinção de faíscas.
No caso de um precipitador eletrostático, a verificação regular da regulação da diferença de potencial e da distância entre os eléctrodos evitará o risco de arcos eléctricos.
A prevenção das explosões ATEX nos colectores de pó de voz húmida consiste em: ventilar o volume quando este está parado para evitar a acumulação de hidrogénio, detetar o hidrogénio no ar do coletor de pó. Este tipo de coletor de pó deve ser instalado no exterior para diluir a presença de hidrogénio, ou numa sala equipada com ventilação especificamente concebida para o risco de explosão. Existe um risco de incêndio nos elementos de aquecimento utilizados para congelar o coletor de poeiras húmidas. A imersão destes aquecedores deve ser verificada.
Medidas de proteção
As medidas de proteção dizem respeito a :
- Equipar o coletor de pó com respiradouros de explosão: parte da parede do coletor de pó que se abre assim que começa a sobrepressão resultante da explosão interna do ATEX, para evacuar os gases e a sobrepressão.
- A utilização de supressores de explosão: um dispositivo que detecta o início de uma explosão no interior do coletor de poeiras, impede que a explosão atinja a sua sobrepressão máxima injectando um agente extintor e protege as paredes do coletor de poeiras contra o rebentamento.
- Desacoplar o coletor de poeiras do resto da instalação para evitar que uma explosão no coletor de poeiras se propague à tubagem. Isto implica a instalação de uma válvula nos tubos que ligam o coletor de pó que se fecha automaticamente sob o efeito da onda de pressão (válvula anti-retorno ATEX ou válvula de fecho rápido).
