Perigos estáticos utilizando recipientes de granel intermédios flexíveis para manuseamento de pó

Laurence G. Britton
Departamento Central de Investigação e Tecnologia de Engenharia
Secção de Tecnologia de Engenharia Química
Union Carbide Corporation

A utilização do FIBC está a aumentar rapidamente devido principalmente a uma melhoria da eficiência do manuseamento e da melhoria da qualidade dos produtos. No entanto, a seleção do FIBC adequado tem muitos aspetos, dos quais a segurança é primordial. Numerosos acidentes ocorreram ao esvaziar pós inflamáveis dos FIBCs, com e sem vapores inflamáveis adicionalmente presentes. Devido ao modo de funcionamento e velocidade de esvaziamento, não só existe uma alta probabilidade de geração estática, como também uma alta probabilidade de um ou mais operadores estarem na zona de incêndio flash caso ocorra uma ignição. Para além do fogo intermitente produzido por uma nuvem de poeira e/ou vapores inflamáveis deslocados de uma embarcação recetora, uma chama pode, em alguns casos, propagar-se para o FIBC, que pode então explodir. Este trabalho discute o problema da seleção do FIBC, uma série de histórias de casos e literatura disponível. Uma vez que não são conhecidos incidentes de carregamento da FIBC, o jornal vai focar-se em esvaziamento. Em especial, deve ser apreciado que o pote ntial para o erro de ligação à terra do operador e a némesis súbita pode ser muito elevado.

Introdução

Os FIBCs são recipientes flexíveis e retilíssados construídos de plástico tecido com um forro adequado. O FIBC típico é feito de polipropileno tecido com um liner poliolefina, e tem uma capacidade de 300-500 kg. Existem vários desenhos para os arranjos básicos de contentores e de ligação à terra (se houver), e também estão disponíveis capacidades maiores. Os FIBCs são frequentemente descartados após a primeira utilização, tanto por razões de qualidade como por possível degradação dos elementos de ligação à terra. Exemplos deste último incluem a erosão dos liners condutores em alumínio por fluxo do produto e flexão do bico, e a rutura dos filamentos metálicos durante os ciclos de carga e manuseamento. Os FIBCs são totalmente desmontáveis para fácil armazenamento e uma vez utilizados podem ser dobrados novamente, daí o nome “Recipiente a granel intermédio flexível”.

Sabia-se na década de 1970 que os recipientes de plástico para pós poderiam ser perigosos devido à formação de camadas de carga semelhantes ao condensador através das paredes durante o enchimento. A contracarga na parede exterior pode aparecer, por exemplo, através de descargas estáticas para uma armação de suporte metálico. Blythe e Reddish [1979] descreveram a formação de descargas de escovas de propagação através da parede de 5 mm de espessura de um caixote do toto de polietileno sendo preenchido com grânulos de polipropileno grosso (raio de 1 mm). As dimensões do caixote do lixo eram de 1x1x2 metros, portanto tinha cerca do dobro do volume de um FIBC típico de 300-500 kg. Um choque elétrico severo da ordem 1 Joule poderia ser experimentado por um funcionário que entrava no caixote do lixo e encurtava o condensador formado através das paredes de plástico. Embora não seja relevante neste caso, estas descargas e menos energéticas (escova) também podem representar um risco de ignição. Este caso não se traduz diretamente em FIBCs típicos, que têm paredes mais finas e são geralmente menores. No entanto, os FIBCs de 1000 kg estão disponíveis com dimensões semelhantes ou ainda maiores, como descrito por Dahn et al [1991] .

As vantagens do FIBC incluem um manuseamento mais eficiente com um benefício associado na melhoria da qualidade do produto. Normalmente, 300-500 kg de produto podem ser transferidos em cerca de 30 segundos ou menos de um único FIBC. Isto tem recuos evidentes em termos de geração estática, e recuos menos óbvios em termos de deslocação de vapor inflamável de uma embarcação recetora ou de entrada de ar para o seu espaço de vapor inerte. Um operador normalmente fica ao lado do FIBC durante o esvaziamento, primeiro para desatar as cordas e mais tarde para sacudir o pó residual. Se ocorrer ignição, é provável que o operador se despeça numa zona de incêndio. Além disso, uma formação de pó de multas residuais poderia propagar-se para o FIBC, que pode explodir. A situação pode agravar-se se o vapor inflamável entrar no FIBC durante a descarga; a não desatar a ventilação superior do FIBC pode ser um fator que contribui aqui.

Houve uma série de incêndios envolvendo FIBCs de vários projetos. Um dos acontecimentos repetidos tem sido que, dentro de algumas semanas ou meses após a mudança da transferência de sacos para a transferência fibc, ocorreu um incêndio, muitas vezes com queimaduras em um ou mais operadores. É essencial reconhecer as diferenças entre o FIBC e as transferências de volume mais pequenas de sacos ou tambores de fibra. Para começar, pode considerar-se a seguinte lista de verificação:

• As propriedades de ignição do pó (como a sua energia de ignição) foram determinadas?
• A degradação do produto durante o manuseamento e armazenamento pode afetar as suas propriedades de ignição?
• O cliente manusea ou esvazia o FIBC numa atmosfera inflamável?
• Se um design seguro requer um FIBC 100% plástico de parede fina, isto fornecerá uma barreira de humidade adequada para o produto?
• Existe a possibilidade de manchas húmidas em FIBCs 100% de plástico agirem como fontes de faísca?
• Se um design seguro requer um FIBC condutor ou anestisitário mais caro em vez de 100% de plástico, isso ainda será rentável versus sacos ou tambores de fibra?
• Um FIBC condutor ou anestisitário contaminará o produto com carbono ou metal?
• O produto pode causar degradação dos elementos condutivos (ácido residual, etc)?
• Pode um FIBC condutor ou anestisticamente ser fornecido com um forro 100% poliolefin ou outro compatível adequado e ainda ser seguro?
• O design da FIBC e quaisquer limitações de utilização foram desenvolvidos a partir de testes adequados?
• Existe um controlo de qualidade adequado para garantir que o FIBC possa ser devidamente aterrado?
• O ponto de ligação à terra está bem marcado e robusto?
• O FIBC condutor ou anestisitário tem slings condutivos para mitigar o erro de ligação à terra do operador?
• Quais são os problemas de reciclagem fibc associados a elementos metálicos contra outros tipos?

De acordo com os objetivos da CMA “Cuidados Responsáveis”, os fornecedores de produtos nos FIBCs devem tentar orientar-se sobre as práticas de manuseamento, se for caso disso. Por exemplo, se um cliente estiver a derramar de um FIBC 100% plástico para um solvente inflamável, e não forem utilizadas práticas de inerte adequadas, existe uma alta probabilidade de um acidente mais litígios num futuro próximo. Os clientes devem ser sensibilizados para a necessidade absoluta de garantir que a ligação adequada à terra seja utilizada onde possam existir atmosferas inflamáveis. Se não forem estabelecidas práticas de segurança mínimas, os fornecedores devem considerar a possibilidade de se recusarem a fornecer em FIBCs.

Termos Utilizados

(1) FIBC 100% Plástico. Recipientes de plástico retilíssico e retilíssta desmontáveis normalmente com 300-1000 kg de pó e disponíveis numa variedade de estilos. O design típico compreende uma tecelagem de polipropileno bidirecional mais uma face de película de polipropileno ou polietileno de espessura especificada em um ou ambos os lados. Os recipientes estão equipados com slings de plástico reforçado para içar. Embora possam ser purgados de azoto antes do enchimento, não podem ser ligados à terra e em comum com outros FIBCs, o fluxo de pó durante o esvaziamento pode entrar em ar ambiente em equipamento inerte.

(2) FIBC anestesio. O tecido geralmente contém fios condutores ou superfícies em alumínio que estão ligadas electricamente a uma ou mais ligações à terra. Os fios condutores podem correr na direção de dobra ou de jogo, ou ambos. Os FIBCs anestisticos também foram produzidos com revestimentos anestesticos tópicos ou com sistemas não encadernados de fios condutor isolados, que limitam a acumulação de carga por descarga de corona e têm uma capacidade intrinsecamente baixa.

(3) Totalmente condutivo. Fibrilhas que contêm cargas suficientemente elevadas de material condutor (tipicamente preto em carbono) para tornar o plástico em todo o lado condutivo (os enchimentos típicos são discutidos por Whitaker 1989). Para evitar a contaminação do produto, podem ser incorporados forros finos não condutivos, tais como 100% poliolefina, se os testes revelarem que tal é seguro.

(4) Inflamável. Neste documento, o termo significa “capaz de deflagrar como suspensão no ar, seja um gás, vapor ou pó”.

Tipos de descarga estática

Para obter uma ilustração dos níveis de energia eficazes dos seguintes tipos de descarga, consulte a Figura 1.

(1) Descarga de Corona

As descargas de Corona formam-se no campo divergente entre uma superfície carregada e um condutor com um raio de curvatura inferior a 3 mm. Consistem numa rápida sucessão de pulsos fracos e têm uma energia muito baixa e eficaz. Nas operações da FIBC, corona representa um meio seguro de dissipação da carga. Apenas materiais muito sensíveis devem estar em risco de ignição.

(2) Descarga de escova

As descargas da escova são formadas no campo divergente entre uma superfície carregada e um condutor com um raio de curvatura superior a 3 mm. Podem ser formados esfregando (tribocharge) uma superfície de plástico ou introduzindo material carregado num recipiente de plástico. Demonstrou-se que as descargas de escovas transportam energias eficazes até cerca de 4mJ, na medida em que possam inflamar misturas de ar gás com MIEs até este [Glor 1981] nível. A negligência dos explosivos primários e de outros materiais sensíveis que não seriam transportados em FIBCs, nunca foi reportada a ignição em pó por uma descarga de escova no ar. Acredita-se que a ignição em pó pode ser possível na presença de concentrações de gás inflamáveis numa fração do LFL do gás (nominalmente a 1O-20% LFL). Assim, podem estar em risco as misturas híbridas em que a concentração de gás esteja abaixo da sua LFL. Isto inclui pós que podem desorb solventes ou decompor-se lentamente no armazenamento.

Nota: Alguns autores levantaram a possibilidade de ignição de pós “sensíveis” por estas descargas, embora as experiências para o demonstrar tenham sido uniformemente [Britton 1988] negativas. Recentemente, Schwenzfeuer e Glor [1993] inflamaram o pó de enxofre redirecionando a carga de uma descarga de escova através de uma abertura de faísca contida num tubo de ignição Hartmann. No entanto, embora esta faísca secundária tenha dissipado menos energia do que o total disponível a partir da descarga original da escova, as suas características (como a densidade energética) foram radicalmente alteradas. O processo de ignição assemelhava-se a um caso prático relatado por Britton e [1989] Kirby, no qual um cenário provável envolvia a recolha de cargas de algum tipo de descarga de escova e posterior faísca de um suporte de cabo mal aterrado. Assim, não há ainda indicação de que qualquer pó que seja manuseado em FIBCs deve estar diretamente em risco devido a descargas de escovas, desde que não exista gás ou vapor inflamável.

(3) Descarga de escovas de bulking (também conhecida como pilha cónica, descarga de Maurer ou Cone)

Este é o tipo de descarga grande observado durante o enchimento do silo e os resultados quando o pó disperso e carregado “granulo” no recipiente e a sua carga é concentrada. A superfície pouco frequente pisca até vários metros de comprimento são observadas em grandes recipientes sendo preenchidos com grânulos ou pellets com uma resistência a granel acima de 1010 Ohm-m. [Glor 1987]. Acredita-se que as escovas de granel têm uma energia efetiva até cerca de 10 mJ (dependendo do método de ensaio utilizado para estabelecer o MIE para a poeira em causa) e acredita-se que são responsáveis por explosões finas de poeira em silos em terra. Esta descoberta baseia-se em análises de explosões de silo onde objetos não encadeados e outras fontes de ignição poderiam ser eliminados com confiança. Uma regra do polegar pode ser que as poeiras com MIEs inferiores ao licoópo (esporos de clavatum licoócopo) devem ser consideradas em risco devido a estas descargas. Esta abordagem evita alguns dos problemas associados à variedade de métodos de ensaio MIE atualmente utilizados. Britton [1992] reviu os valores mie publicados para o licoódio variando de 2 mJ até cerca de 50 mJ, dependendo do equipamento de teste utilizado e da probabilidade de ignição envolvida. Tendo em conta tais diferenças para um pó com características quase constantes, a referência a uma “energia eficaz” máxima das descargas de escovas de granel pode ser enganosa.

Não foram reportadas descargas de escovas de granel em pequenos contentores do tamanho de 300-500 kg, tendo sido teorizado um volume de bulking superior a 1 m3 [Rogers 1991, Bruderer 1992]. Dahn et al [1991] acreditam que tal descarga pode ter ocorrido durante o enchimento da FIBC a altas taxas de carregamento. No entanto, este foi inferido em vez de observado, e os FIBCs investigados por Dahn et al. eram invulgarmente grandes, reportados como tendo 2,6 metros de altura por 1,6 metros quadrados (capacidade de 2000 lb). Uma outra consideração é que o fenómeno só é observado com pó relativamente grosso acima de 100 mícrones [Glor 1987] , e tais partículas seriam normalmente demasiado grandes para ter um MIE inferior a 10 mJ. Para a ignição, seria necessário defender taxas de carregamento invulgarmente elevadas durante o enchimento do FIBC e o pó para conter partículas maioritariamente grossas, além de uma fração fina facilmente inflamada. Os FIBCs significativamente maiores do que 1 m3 podem representar um risco de ignição para pós sensíveis através deste fenómeno, embora não existam histórias de casos disponíveis.

(4) Descarga de escova de propagação

Trata-se de uma descarga muito energética (energia eficaz da ordem 1000 mJ) produzida quando uma camada dupla elétrica (condensador) é produzida através de uma superfície isolante. Foi teorizado que poderia ser produzido durante o enchimento do FIBC, caso a carga na parede do saco interno atraia um sinal oposto de carga na parede exterior (por exemplo, através da descarga de corona para um condutor próximo). A carga continua a acumular-se em ambos os lados da parede até que a parede isolante se decompo sob o campo elétrico resultante. Isto causa uma descarga lateral maciça ao ponto de punção. Em alternativa, a descarga pode ser iniciada por tensão mecânica na parede ou por aproximação de um elétrodo de descarga. Foi teorizado que a descarga também poderia ocorrer no bico fibc durante o esvaziamento. O autor encontrou poucas provas para a produção de tais descargas em FIBCs, exceto conforme relatado por Blythe e Avermelhado [1979] e inferido por Maurer [1992] de um exame de buracos e padrões de pólvora em FIBCs usados.

O fenómeno é afetado pela taxa de carregamento, pela duração do carregamento, pela resistência dielétrica da parede e pela espessura da parede. Experiências da Glor [1989b] demonstraram que se uma camada de plástico tem uma tensão de avaria inferior a 4 kV, não é possível produzir escovas de propagação.

(5) Descarga de faíscas

As faíscas inflamarão os pós dependendo da energia armazenada e do MIE do pó. As misturas híbridas estão particularmente em risco devido a pequenas faíscas. As fontes de faíscas são operadores e equipamentos não terrestres, FIBCs não fundamentados e FIBCs de terra que têm uma descontinuidade nos seus elementos de ligação à terra. Podem ser possíveis faíscas a partir de fontes elétricas, tais como empilhadores de garfos e guinchos. Podem ocorrer diretamente a partir da superfície do pó condutor carregado num FIBC de plástico. Isto pode dever-se a uma resistência a granel inerente a menos de 1 x 106 O.m [Rogers, 1991] ou pode eventualmente ocorrer a partir de um produto húmido. Finalmente, manchas molhadas na superfície de um FIBC de plástico podem dar origem a faíscas através de carregamento de indução (ver incidente “B” abaixo).

RESUMOS DE ALGUNS INCIDENTES RECENTES

(Atenção: Em caso algum existe uma conta completamente definitiva e, portanto, os incidentes são discutidos em termos de “cenários” e não de “causas”. Todos os incidentes seguintes da FIBC ocorreram nos EUA entre 1988 e 1991.

(Incidente A.1: 1988)
Um FIBC anestistico foi usado para transferir uma resina de vinil para um tanque de mistura de 6000 galões contendo uma mistura xileno-MEK. O FIBC foi tecido polipropileno com um revestimento interno de polipropileno de 1 m. Foi equipado com fios condutores finos que atravessam o bico e ligados a um fio de alumínio e um clipe de jacaré. O FIBC foi içado por cima do tanque usando uma empilhadora e a resina foi despejada através de uma porta circular numa tampa de tanque articulado.

O tanque foi inerte a 15 SCF/min com gás de combustão (principalmente C02) introduzido através de um medidor de fluxo. Não houve ventilação independente de vapor deslocado e a tampa do tanque não estava apertada de gás.

O operador informou que faltava o fio de terra da FIBC, mas ele procedeu ao descarregamento da FIBC. A parte articulada da tampa do tanque estava aberta permitindo que o vapor de solvente escapasse livremente para a área de funcionamento.

As contas neste momento divergiram sobre se o incêndio ocorreu imediatamente ou depois de o FIBC estar cerca de três quartos vazio. Em todo o caso, o operador estava a poucos metros do tanque e virou-se quando observou um flash. O lado da cabeça foi queimado, a parte de trás do pescoço foi queimada e recebeu queimaduras de 2º grau no braço direito. O flash estava fora do tanque e o conteúdo do tanque não pegou fogo. O operador foi disciplinado por não seguir os procedimentos de segurança. Após o segundo incêndio (A.2) demitiu-se voluntariamente devido à apreensão do trabalho.

A fonte de ignição foi assumida como uma faísca do FIBC sem terra durante o esvaziamento. Uma vez que se sabia que a resina de vinil tinha um MIE muito elevado no ar, poderia presumir-se que o vapor inflamável era um dos principais contribuintes para o processo de ignição. Embora o operador não estivesse de castigo, não era considerado uma fonte provável de faísca devido à sua localização. Uma vez que a operação envolveu fazer laca para revestimentos de latas, sapatos antiestáticos provavelmente teriam sido ineficazes devido à possibilidade de uma película de laca no chão em torno do tanque.

Os FIBCs eram usados neste local desde janeiro de 1988. Entre este incidente e o próximo (outubro) foram produzidos cerca de 70-80 lotes sem problemas utilizando seis FIBCs por lote.

(Incidente A.2: 1988)
Este incidente foi semelhante ao anterior, exceto que o FIBC foi concebido com um liner de alumínio condutor interno ligado ao polipropileno no bico. Isto foi ligado a uma lingueta externa à qual um clipe de ligação à terra seria ligado pelo operador.

O FIBC foi suspenso sobre o tanque como antes, e depois de aplicar o clipe de ligação à terra, o bico de descarga foi empurrado através da porta na managem do tanque de modo que estendia 10-12 polegadas dentro do tanque. O cabo de desenhei foi então cortado para abrir o bico e soltar a resina de vinil no tanque. O FIBC não foi aberto no topo para desabafar o conteúdo e evitar o extração de vapor para o FIBC. Nesta ocasião, o fluxo foi adiado e o operador “inprou” o FIBC para libertar o fluxo. Em 10 segundos de fluxo ocorreu um incêndio. Não se acreditava que o FIBC fosse um fator que contribuísse, uma vez que não havia incêndio ou explosão no seu interior.

O operador estava perto da FIBC, mas não tocou nele. Recebeu queimaduras de 2º e 3º grau no estômago e na cara e entrou numa unidade de queimados. Embora as cabeças de aspersor de 165°F acima do tanque não fossem acionadas, paletes de sacos de resina de vinil tinham as suas camadas exteriores de papel cantadas a uma distância de 20-30 pés do tanque. Embora a tampa articulada estivesse fechada, não havia novamente nenhuma disposição para ventilar o gás de purga ou o ar entrainado no tanque pelo flo de pó w. Por conseguinte, ocorreu uma deslocação significativa de vapor inflamável na área de funcionamento.

Foi noticiado que a ligação à terra tinha sido devidamente feita, embora tal não pudesse ser completamente apurado. O clipe de ligação à terra não estava disponível para exame, mas pode ter sido desativado pela acumulação de lacas. Um erro de fabrico da FIBC que causou a perda de continuidade não pôde ser excluído, uma vez que o FIBC envolvido foi destruído no incêndio.

(Incidente B: 1989)
Uma formulação de herbicida orgânico que compreende partículas de 6-8 microns foi fornecida em 1000 lb, 100% fibCs de plástico por um fornecedor. O FIBC foi levantado por um guincho e colocado sobre uma estação de despejo para fluir pela gravidade através de uma conduta de aço de 15 pés de comprimento e 18 polegadas de diâmetro em um caixote de peso com um coletor de pó anexado.

Geralmente, o FIBC precisava de ser batido com uma haste para soltar o material para que saísse do FIBC. Na etapa seguinte, o ingrediente ativo foi carregado a um recipiente de mistura líquida. Não havia líquidos inflamáveis envolvidos.

Um empregado começou a despejar um FIBC e quando se virou ouviu um ligeiro rugido e ao virar viu o FIBC esvaziar-se muito depressa. Ao esvaziar completamente, viu uma nuvem de cogumelos de fumo à volta do FIBC e depois uma parede de chamas a viajar muito depressa na sua direção. Um segundo funcionário a cerca de 6 metros de distância ouviu um barulho e ao virar viu uma bola de fogo a engolir a área da estação de despejo. Foi derrubado no chão pela onda de pressão. Um terceiro empregado a cerca de 12 metros de distância ouviu um forte estrondo e viu uma parede de chamas de 1O-15 pés de altura a rolar na sua direção. Outros dois empregados no andar de baixo observaram os acontecimentos.

Os dois primeiros funcionários ficaram gravemente feridos, um com queimaduras de segundo grau em mais de 22% do corpo e o outro foi libertado algumas horas depois para cuidados ambulatórios. Outro funcionário foi brevemente hospitalizado como medida de precaução para possível inalação de fumo e poeira. Também foram sofridas perdas devido a danos causados por incêndios em equipamentos e serviços, além de danos estruturais nas paredes do edifício e condutas de ventilação devido à sobrepressão.

Um possível cenário era que o FIBC pudesse estar molhado devido à chuva que entrou no camião do fornecedor. Isto pode ter criado um patch condutor no FIBC capaz de produzir faíscas. Para mais discussão sobre cenários de incidentes, consulte o incidente “C” onde o mesmo material esteve envolvido.

(Incidente C: 1989)
O mesmo herbicida em pó que no caso (B) estava a ser descarregado de um FIBC 100% plástico através de uma estação de despejo diretamente num caixote do peso. Não havia líquidos inflamáveis envolvidos. Uma deflagração ocorreu após o FIBC esvaziar a um caudal invulgarmente alto. Outros fatores assemelharam-se ao incidente B.

Devido à presença de painéis de rutura no coletor de pó e possivelmente a outros fatores, não houve danos de sobrepressão como no incidente B.

Um cenário inicial envolvia algum componente de baghouse não encalhado. Havia também alguma suspeita de que os lotes de herbicidas neste e incidente “B” eram invulgarmente frescos (dias em vez de meses entre a síntese e o consumo) e que isso poderia explicar o comportamento nãousua l. Por exemplo, os elevados caudais observados mais um MIE invulgarmente baixo podem criar as condições certas para a ignição estática. Uma vez que o herbicida foi sujeito a decomposição, levantou-se a possibilidade de evolução do gás e ignição híbrida.

(Incidente D: 1990)
Uma embarcação de mistura de tolueno de 3000 galões foi inerte com azoto e o fluxo de tolueno medido foi iniciado. Pouco depois da meia-noite, um operador começou a despejar o primeiro de vários FIBCs de resina de 1500 lb para a manway aberta (antes da trodução dos FIBCs que tinham usado sacos de 50 lb). O FIBC foi pendurado de uma moldura em um davit sobre a manada e foi projetado com tiras especiais de ligação à terra. O fundo tinha um para-quedas de 14 polegadas estendido para o manway de 20 polegadas que foi aberto com um rápido empate de lançamento que permitiu o esvaziamento da FIBC em 20-30 segundos.

Um comunicado de um dos funcionários feridos diz que viu faíscas estáticas na parte inferior do FIBC enquanto descarregava e depois encontrava-se a arder.

Dois carregadores sofreram queimaduras de segundo e terceiro grau no rosto e no corpo. Os danos no local incluíam a curvatura das paredes de alvenaria e uma parte do telhado diretamente sobre a embarcação foi rebentada e um incêndio no telhado ardeu durante 45 minutos. Pequenos danos causados pelo fogo foram sofridos pela cablagem e canalização de transferência, e muitas janelas na sala foram quebradas.

A investigação não pôde apurar o estado da ligação ao solo na FIBC devido a danos causados pelo incêndio, embora os funcionários afirmassem que a ligação tinha sido devidamente efetuada.

A fonte aparente de ignição foi a descarga estática entre o FIBC e a manway devido a uma ligação ao solo inadequada ou a um sistema de ligação à terra defeituoso.

O uso da FIBC foi suspenso enquanto se aguarda a avaliação e a investigação da OSHA. A empresa envolvida desenvolveu as seguintes recomendações para evitar a reincidência:

1. Requerem um sistema de monitorização contínuo e alarmado fixo para assegurar uma atmosfera livre de oxigénio no vaso.
2. Os bocais de entrada para o carregamento de solventes nas embarcações devem ser orientados no quadrante oposto a partir da manada aberta para evitar a ventilação dos vapores da manada
3. Assegurar a continuidade da ligação ao solo entre o FIBC e o navio com um sistema de ligação ao solo indicativo.
4. Reveja os procedimentos de funcionamento do lote para exigir a conclusão de adições de solventes e reconfirmação da almofada de gás inerte antes de iniciar outras adições.
5. Certifique-se de que os procedimentos enumeram quaisquer preocupações de segurança envolvidas em cada etapa de funcionamento.
6. Forneça um sistema de ventilação de tamanho adequado para vapores deslocados provenientes de adições de carregamento de sólidos.
7. Utilize um sistema fechado quando estiver a alimentar uniformemente os sólidos no recipiente.

(Incidente E: 1991)
Uma empresa estava em processo de remodelação de 600 lb, 100% FIBCs de plástico cheios de produto que tinha caído fora das especificações de viscosidade no inventário. Para refazer o material, foi transferido pela primeira vez dos FIBCs para tambores de fibra de 41 galões. Para esvaziar um FIBC foi içado numa pista e movido por uma fileira de sete tambores de fibra no chão de concreto da sala de carregamento. Enquanto um operador trabalhava o diferencial um segundo segurava duas mangueiras de vácuo perto do topo de cada tambor de fibra para minimizar a fuga de poeira para dentro da sala. Um terceiro operador regulado o fluxo do FIBC. Quarenta FIBCs foram esvaziados com sucesso e reembalados em tambores de fibra.

Na altura do incidente, o 7º tambor de fibra estava a ser preenchido e o FIBC estava a ser “inchado” para sacudir o pó residual. Depois de sentir vibrações e calor, os três operadores observaram o material em chamas no tambor de fibra. A chama propagou-se para o FIBC através do bico e os três operadores receberam queimaduras de 1º grau nas mãos e no rosto, além de cantarem o cabelo. Não havia vapores inflamáveis envolvidos.

Devido a várias fontes potenciais de ignição na área, não foi possível identificar com certeza a fonte de ignição. Ficou claro que “soprar” o FIBC quando quase vazio criou uma nuvem de partículas finas de poeira e notou-se que a humidade estava baixa na altura do incidente. Os operadores e os tambores de fibra não foram aterrados e pode ter ocorrido uma faísca entre o operador que segura as mangueiras de vácuo e o sino superior não encatado do tambor de fibra. As mangueiras de vácuo não eram condutivas e os operadores relataram choques anteriores destas mangueiras. Finalmente, os controlos do diferencial não eram de uma conceção intrinsecamente segura para um ambiente de poeira inflamável.

(Incidente F: 1991)
Três pessoas ficaram feridas numa explosão de pó durante o descarregamento de um aditivo de um FIBC de 2000 lb. Uma conta preliminar indicava que os três estavam em estado grave e estavam a ser submetidos a enxertos de pele. Não havia vapores inflamáveis envolvidos.

Acredita-se, mas não confirmado, que o FIBC era do tipo antiestático, contendo algum tipo de elemento de ligação à terra. Um cenário inicial sob investigação envolveu a ausência de uma base adequada na altura do incidente. Não há mais informações disponíveis.

RESUMOS DA LITERATURA

Os seguintes resumos da literatura são dados cronologicamente.

Petino e [1986] Grelecki:

Os testes de esvaziamento foram feitos com prills de polietileno de vários desenhos do FIBC, sendo o objetivo selecionar o design dando o menor potencial aparente de bico como inferido a partir de uma leitura de campo elétrico (medidor estático 3M “703”). Os forros em alumínio à terra revelaram-se melhores, mas a utilização do FIBC para além de uma operação de distribuição não foi recomendada devido ao desgaste do forro. O forro em alumínio foi mais eficaz quando aplicado na parte inferior e bico.

[Union Carbide Unpublished 1989]Britton:

Uma série de testes de esvaziamento fibc foi realizado em condições muito secas (cerca de 10% de humidade relativa) dentro de uma grande sala escura. Foram utilizados dois graus de resina de vinil e três desenhos FIBC (100% de plástico mais dois tipos de anestesetica). A fotografia intensificada da imagem mais as medições eletrostáticas e do tempo de peso foram realizadas à medida que os FIBCs foram esvaziados. Verificou-se que, com resinas de vinil granular, muito pouca carga foi gerada devido, aparentemente, às suas excelentes propriedades de fluxo, permitindo o “ratazana”. Isto permitiu muito pouca triboelelificação.

Os campos elétricos mais elevados durante o derrame de FIBCs 100% de plástico (100 kV/m) foram menos do que simplesmente içar o FIBC do chão (200 kV/m). A carga máxima ocorreu durante os baixos caudais, tais como quando sacudiu um FIBC quase vazio. As inversões da polaridade ocorreram devido à mudança da superfície contactada durante o fluxo à medida que o FIBC se distendia.

A única descarga observada (tipo de faísca) ocorreu quando as ligações terrestres não foram deliberadamente efetuadas em FIBCs antiestáticos. Foi alcançado um potencial de cerca de 10 kV nos elementos condutivos em segundos de fluxo quando a ligação à terra não estava presente em alguns dos FIBCs examinados, foi encontrada uma falta de continuidade dos elementos condutivos até ao ponto de ligação à terra fornecido no FIBC.

Foi recomendado que os FIBCs 100% plásticos fossem utilizados para pós no ar, uma vez que as disposições de ligação à terra são desnecessárias e podem falhar, produzindo riscos de faísca. Na presença de gases inflamáveis, vapores e misturas híbridas, os FIBCs 100% plásticos podem ser perigosos devido às descargas de escovas. Neste caso, era preferível um FIBC completamente condutivo, desde que houvesse a garantia de uma base adequada. Idealmente, foi recomendado um sistema de adição de pó fechado e inerte, tanto para manter a inerte do vaso recetor como para evitar a entrada de vapor inflamável na área de trabalho. Não foi feita qualquer recomendação relativamente a uma tensão máxima de avaria para o material de parede (ver Glor 1989b), uma vez que, neste momento, não existiam provas de que as descargas de escovas de propagação pudessem ser produzidas durante as operações práticas do FIBC.

[1989a]Glor:

As descargas de escovas podem normalmente ser evitadas mantendo a resistência superficial do plástico abaixo de 1011 Ohm. Na gama 109-1011 as descargas de escovas ohm podem ser evitadas em todas as condições de humidade sem necessidade de ligação à terra. No entanto, isto só é necessário para sacos de plástico até ao tamanho dos revestimentos de contentores para tambores padrão de 55 galões. No caso dos FIBCs, a maior taxa de carga requer uma resistência superficial mais baixa de < 108 Ohm, o que é inferior ao critério de 109 Ohm em que deve ser utilizado a ligação à terra. Para evitar descargas de escovas de FIBCs, devem ter uma resistência ao solo inferior a 108 Ohm e ficar em terra.

Figura 1: Critério da Glor para escovas de propagação (esquema)

Espessura da película (mícrone)

No passado, tinha sido recomendado que não fossem cobrados mais de 50 kg de pó a um recipiente que contenha líquido inflamável. Isto foi para evitar descargas de uma pilha de pó flutuante carregada. O critério é razoável para adições de sacos, que normalmente são 25 kg por saco. No entanto, é impossível carregar apenas 50 kg ou menos de um FIBC, pelo que é recomendado que o recipiente recetor seja inerte de azoto. Isto deve ter em conta o ar preso com o pó. Uma vez que o FIBC estará numa zona da Zona 1 da planta (aproximadamente classe 1, div 1) o critério de resistência de 108 Ohm acima ainda se aplica a um recipiente recetor inerte.

[1989b]Glor:

Foram revistos vários estudos da Ciba-Geigy anteriormente publicados. O contributo mais importante foi a delimitação das condições necessárias para a formação de descargas de escovas de propagação. Foi declarado que estas descargas foram observadas a partir da parede de um FIBC enquanto estavam a ser preenchidas com material a granel altamente carregado (possivelmente em referência ao papel por Blythe e Avermelhado, [1979] tal como acima referido).

O critério da Glor para a propagação das descargas de escovas tornou-se bem conhecido na Europa e foi aplicado a uma variedade de situações. A figura 2 mostra a relação derivada entre o potencial da película e a espessura da camada para a propagação da produção de escovas. Também é mostrada a tensão de avaria no que diz respeito à espessura da película. É evidente que o potencial da película não pode estar acima da sua tensão de avaria. Em todos os casos, as escovas de propagação não poderiam ser produzidas em possibilidades de película inferior a 4 kV, por isso, se os FIBCs 100% plásticos forem selecionados para terem tensões de rutura de parede inferiores a 4 kV, são imunes ao fenómeno da escova de propagação. Isto é independente da espessura real da parede mostrada na figura.

Nota prática: Aplicação do Critério de 4 kV

Em referência à prevenção de descargas de escovas de propagação utilizando o critério de 4 kV acima descrito, este pode ser impraticável para produtos sensíveis à humidade e outros efeitos degradantes. Uma tensão de avaria de 4 kV requer que a espessura do liner seja limitada a cerca de 1 m, o que não será normalmente suficiente para fornecer uma boa barreira de humidade. Uma vez que o bico recebe o carregamento mais elevado e é dobrado em expedição, parece ser possível aplicar o critério de 4 kV apenas ao bico nesses casos. No entanto, isto não é geralmente favorável ao processo de fabrico da FIBC.

Um problema relacionado é se o critério de 4 kV deve ser rigorosamente aderido ou se pode ser ultrapassado com segurança em alguns casos. Observou-se que existe uma região de transição sobre a qual as descargas são fracas [Luttgens 1992] e, por conseguinte, não é um risco de ignição para muitos pós no ar. É mais fácil dizer do que fazer para pedir testes nesta “área cinzenta”, uma vez que o autor desconhece quaisquer observações diretas de descargas de escovas de propagação durante o esvaziamento de FIBCs, qualquer que seja a sua espessura de parede. A energia efetiva das descargas produzidas a partir de amostras de tecidos em condições laboratoriais seria difícil de determinar e a pertinência seria, em todo o caso, questionável se fossem utilizados métodos de tarifação irrealistas.

Um terceiro problema é que o critério de 4 kV não é geralmente dado no que diz respeito a um método de ensaio para a tensão de avaria. O ensaio não só deve utilizar um campo uniforme, como este deve ser impressionado com uma área de tecido prescrita. Além disso, o valor variará em função da posição e deve ser colhível uma amostra representativa. Uma vez que a camada exterior fibc é uma tecelagem, pode ser considerado necessário apenas para testar o liner interno. Isto porque um tecido que contenha lacunas regulares de ar, tais como furos de pinos, não suporta altas densidades de carga superficial e, por conseguinte, as condições necessárias para a propagação das escovas. No entanto, se for testada em série (como utilizada no FIBC), as duas camadas darão uma tensão de avaria mais alta do que apenas o liner, devido, em parte, ao espaçamento adicional. Se o critério for utilizado como parte de uma especificação FIBC, é essencial especificar as condições exatas de ensaio.

O teste recomendado por Ciba-Geigy [comunicação privada de R. Bruderer] é uma variante do DIN 53481, exceto que nesta aplicação dc em vez de energia ca é usada. A Ciba-Geigy utiliza um gerador de alta tensão FUG Model HCN 35-35000, embora possa ser utilizado qualquer gerador DE DC adequado. A geometria do teste é, no entanto, crítica.

A amostra é colocada sobre um elétrodo de base circular (terra) de 75 mm de diâmetro. O perímetro superior da base tem um raio de curvatura de 3 mm, contactando a amostra. O elétrodo de alta tensão compreende um elétrodo de 25 mm de diâmetro, com um peso total de 674 gm na amostra e no perímetro inferior com um raio de curvatura de 3 mm (estas arestas arredondadas impedem o contacto com a amostra e promovem campos elétricos uniformes). A alta tensão é exercida ao longo da amostra de ensaio durante um período de 10-20 segundos para determinar se ocorre uma avaria (pode ser utilizado um dispositivo de indicação de corrente adequado).

É necessária uma amostra de 20 cm x 20 cm de espessura não superior a 3 mm de espessura para verificar a tensão de avaria. Com base na experiência Ciba-Geigy, os FIBCs construídos com tiras de tecido polipropileno com um revestimento interno fino cumprirão os requisitos do tipo B (ver classificação em Bruderer 1992) desde que o FIBC não esteja equipado com um saco interno isolado adicional ou forros grossos.

[1989]Wilson:

O comportamento de descarregamento de faíscas foi investigado por 1 m3 FIBCs construídos de 100% polipropileno ou polipropileno contendo fios condutores. Uma vez que os últimos FIBCs não são uniformemente condutivos, o mecanismo de redução da carga por fios foi considerado uma combinação de condução, indução e descarga de corona. Ou seja, uma carga localizada perto de um fio pode ir para o solo através da condução através do tecido até ao fio, enquanto uma carga localizada mais longe é impedida pela alta resistência do tecido, mas o seu efeito ainda pode ser neutralizado induzindo um sinal oposto de carga no fio (indução). Se o efeito indutivo for suficientemente grande, o fio perderá carga por descarga de corona, mesmo que o fio não esteja ligado ao solo. Verificou-se que, embora o efeito corona possa limitar a tensão em FIBCs não encatados deste tipo, 2-3 kV é necessário para induzir a descarga de corona e o potencial FIBC permanece sempre acima desta gama qualquer que seja o design da tecelagem do fio.

Foram testados dois desenhos com fios condutores. Num dos casos, os fios circunscritos o FIBC espaçados a intervalos de 20 mm e não estavam interligados. Assim, o FIBC não foi concebido para ser aterrado. No segundo caso, os fios estavam interligados nas costuras fibc e era necessário aterrar. As medições mostraram que a capacidade de um único fio era de 32 pF e que dos fios interligados era de 259 pF. Este último valor é maior do que a capacidade típica de uma pessoa (100-200 pF).

Os testes de ignição demonstraram que os FIBCs 100% de polipropileno poderiam dar descargas de escovas capazes de inflamar vapores solventes comuns no ar (as amostras de tecido circular de 20 cm de diâmetro foram carregadas negativamente e as descargas de escovas retiradas deles utilizando elétrodos de terra de vários diâmetros).

Faíscas de fios isolados individuais poderiam inflamar hidrogénio no ar acima de 2 kV, mas o metano no ar não foi inflamado a até 5,5 kV. Concluiu-se que os vapores solventes comuns (com MIEs semelhantes ao metano) não seriam inflamados por descargas de escovas ou faíscas provenientes de FIBCs que contenham fios isolados. Isto porque, durante os ensaios de esvaziamento de pó, um máximo de apenas 3,5 kV poderia ser gerado em tais FIBCs devido a perdas de descarga de corona. 3,5 kV é demasiado baixo para descargas de escovas e inferior aos 5,5 kV necessários para faíscas capazes de inflamar o ar metano. Isto implica que não haveria perigo de utilização deste tipo de FIBC não encalço na maioria das atmosferas inflamáveis de gás/vapor.

Faíscas de matrizes de roscas interligadas podem inflamar metano no ar acima de 5 kV e os ensaios de esvaziamento de pó mostraram que até 6 kV poderiam ser gerados no sistema de fios não encatados. Por conseguinte, este tipo de FIBC não poderia ser utilizado sem fundamento em atmosferas típicas de vapor inflamáveis.

[1991]Rogers:

O documento analisou pela primeira vez os diferentes tipos de descarga possíveis dos FIBCs e sugeriu que 10 mJ é a energia máxima eficaz de uma descarga de escova de granel (nenhuma referência ao método de ensaio MIE). Esta área do documento estava amplamente de acordo com outras opiniões contemporâneas. Em seguida, foram discutidos os benefícios e os perigos dos FIBCs anestesis. Itens:

Os primeiros desenhos dos FIBCs anestesticos envolviam sistemas de fios metálicos tecidos no tecido. Estes introduziram riscos adicionais, quebrando e formando ocasionalmente lacunas de faíscas. Os fios de polipropileno revestidos com um antiestático mostraram degradação ao longo do tempo e o revestimento poderia lixívia no produto causando contaminação. Outro desenho com um forro de folha metálica fino foi mostrado em testes para ser propenso a quebrar o forro durante a dobragem, conduzindo a grandes áreas condutoras isoladas e gerando descargas de faíscas perigosas. O tipo mais eficaz de FIBC foi declarado como um tipo de polipropileno contendo fios condutor. No entanto, há um grande número de variações neste design básico.

Os vários modos de neutralização de carga por fios condutivos foram discutidos. A discussão foi muito semelhante à feita por [1989] Wilson.

O ICI realizou ensaios num determinado desenho do FIBC utilizando fios condutores e demonstrou que o carregamento fornecido não era grande, um gás inflamável com MIE de 0,2 mJ não poderia ser inflamado mesmo que o FIBC não estivesse sem fundamento. Considerou-se que as densidades de carga “grandes” ocorrem durante a fresagem de material polimérico ou em transporte pneumático. A tecelagem do fio condutor foi crucial para obter este resultado, e os fios tiveram que sobressai acima da superfície do tecido. Esta descoberta foi comparada com o trabalho anterior de Wilson e outros. Destacou-se a importância de permitir a falha de ligação à terra, sugerindo que esta seja fornecida através do equipamento de enchimento ou esvaziamento e não através de um acessório manual. O trabalho do ICI foi posteriormente relatado no Journal of Electrostatics [Nelson et al. 1993].

Em resumo, certos desenhos fibc que contenham fios condutores podem ser utilizados com segurança sem ligação à terra, mas apenas se for adotado um número específico, espaçamento, resistência, capacidade e design de tecelagem. O último relatório disponível [Nelson et al. 1993], implica que ainda são necessários mais testes em larga escala para o verificar.

Ebadat e [1991] Cartwright:

Foram realizadas experiências com 100% polipropileno FIBC e dois tipos de FIBC contendo fios condutores. O âmbito do trabalho de teste e os resultados praticamente duplicaram [1989] Wilson, embora este último não seja referenciado nem discutido.

Dahn et [1991] al:

Experiências realizadas num FIBC 100% plástico de dimensões de 2,6 m de altura por 1,6 m quadrados mostraram que durante o carregamento com 2200 lb de pó de alta resistência houve uma queda súbita na força do campo acima da pilha de pó quando o FIBC estava cerca de metade cheio. Isto foi tomado como prova para uma descarga de escova de granel, uma vez que o campo estava sendo medido acima do centro da pilha. Algumas evidências teóricas também foram citadas de que o raio fibc era grande o suficiente para permitir que este fenómeno ocorresse. Em experiências separadas de trituração de “para-quedas inclinada”, o pó mostrou-se com uma relação carga-massa (2 μC/kg) invulgarmente elevada em comparação com outros pós testados (tipicamente 0,2-0,6 μC/kg).

As conclusões desta referência subestimam o resultado experimental no que diz respeito às descargas de escovas de granel. Poderia ter-se concluído que parece possível que as descargas de escovas de granel apareçam durante o carregamento de grandes FIBCs a taxas elevadas de carregamento. Isto sugere que a ignição pode ser possível durante o carregamento de pós facilmente imposições ou para pós grosseiros que contenham uma fração de multas facilmente imuitadas.

Foi feita a recomendação de que os FIBCs mesmo aterrados não deveriam ser utilizados na presença de solventes ou vapores inflamáveis.

Figura 3: Classificação Glor-Bruderer

[1992]Bruderer:

Este artigo era semelhante ao anterior por Glor [1989b] com algum material adicional. Uma versão revista foi posteriormente [Bruderer 1993] publicada.

1. As descargas de escovas de granel são improváveis se a massa em pó estiver limitada a um nominal de 1^m3 (35 pés³).
2. As descargas de escovas de propagação não se desenvolverão se a tensão de avaria da parede do saco não exceder 4kV. Isto foi confirmado em vários testes.
3. Todos os pós com MIE inferior a 10 J (10000 mJ) são considerados explosivos.
4. Esperam-se atmosferas de vapor inflamáveis se um líquido estiver presente com um ponto de inflamação inferior a 55°C.
5. Os pós em FIBCs devem ter conteúdo solvente inferior a 1wt%.

No que diz respeito à figura 3, os FIBCs do tipo “A” (sem elementos de ligação à terra e tensão de rutura ilimitada da parede), são aplicáveis apenas para pós não explosivos (tais como pellets ou óxidos metálicos) em ambientes não inflamáveis. Os FIBCs do tipo “B” com a tensão máxima de avaria de 4 kV são adequados em ambientes “apenas em pó”.

O fibc do tipo universal “C” contém uma resistência total total total de 100 MO de qualquer ponto ao solo, incluindo as slings. Requer pelo menos uma guia de ligação à terra claramente marcada. A concentração solvente do pó deve ser limitada a 1 wt% ou menos.

[1992]Luttgens:

Este artigo discutiu a propagação das descargas de escovas como um grande risco de ignição em pó dos FIBCs. Os FIBCs condutivos elétricos devem ter uma resistência ao solo a menos de 108 Ohm de cada ponto. A medição utiliza um elétrodo circular de 5 cm de diâmetro. No caso de FIBCs 100% plásticos, a ionização acima do pó carregado pode transferir carga para as paredes internas e vários mecanismos (incluindo ionização) podem transferir uma contracarga elétrica para o exterior do tecido, criando uma camada dupla elétrica (condensador) através da parede. Desta forma, uma grande parte da carga transferida para o FIBC reside na camada dupla da parede.

Foram dadas descrições de buracos de pinos e padrões de pó encontrados em FIBCs usados que indicavam descargas de escovas de propagação. O material derretido no lado interno dos furos foi mais uma indicação de avaria elétrica. Este tipo de descarga, considerada a única fonte de ignição realista para os pós e os furos de pinos, foi considerado uma fonte de contaminação para pós estéreis. As descargas de faíscas de pessoas não eram consideradas energéticas o suficiente para inflamar os pós.

(o autor não partilha esta última opinião com o Dr. Luttgens)

Se a parede tiver uma tensão de avaria de 4 kV ou menos, não ocorrerão descargas de escovas de propagação. 4 kV é capaz de perfurar uma película de 30 mícrones de polietileno, portanto esta espessura de polietileno é segura para forrar a telha exterior porosa de FIBCs de polipropileno. Se a tensão de avaria exceder ligeiramente 4 kV (por exemplo, um controlo de má qualidade na espessura do liner), não surgirá qualquer perigo de ignição em pó, uma vez que as descargas são fracas perto da sua tensão mínima de disparo.

Quando os FIBCs são utilizados em atmosferas inflamáveis de gás/vapor, podem ser utilizadas duas abordagens para evitar descargas de escovas:

1) Tratamentos antiestáticos em ambos os lados do tecido

2) Tecelagem de fios condutivos na ursa e enchimento

Se os FIBCs de qualquer dos tipos forem reutilizados, estes sistemas podem ser comprometidos. Os tratamentos antitiáticos podem desgastar-se, dissolver ou contaminar o produto. Os fios condutores podem quebrar-se e criar um perigo acrescido de descargas de faíscas. É da responsabilidade do utilizador assegurar que os FIBCs são eletrostáticos seguros e estão de forma fiável.

É dado um protocolo de seleção dos FIBCs em termos de produto e ambiente, que é praticamente o mesmo que os critérios Glor-Bruderer acima referidos. A única ressalva adicional é no caso dos Liners Flexíveis Em Forma, que serão sempre demasiado espessos para satisfazer o critério de 4 kV e devem, portanto, ser condutivos.

[1992]Wurr:

Este artigo preconizava um design específico do FIBC (ECOTAINER LF) pela empresa de Wurr (EUREA). Abriu com a revisão das deficiências dos tratamentos antiestáticos tópicos, que restringiram o uso do FIBC a uma viagem de ida e volta. O problema tradicional de rutura de fios condutores foi considerado, e foi dada uma solução parcial para aumentar a resistência da tração, girando fibras de aço em fios de poliéster ou poliamida. Estes fios foram então tecidos na dobra ou na peneira. No entanto, isto introduziu um problema de reciclagem uma vez que o FIBC continha metal.

Foi defendido um fio de polipropileno condutor (PP) altamente elástico para evitar estes problemas. A elasticidade > (40%) dos fios carregados em preto de carbono excederam o dos tecidos fibc típicos de polipropileno (18-22%). Os fios foram tecidos em dobra e weft com uma rede inferior a 20 cm2, que satisfazia as disposições “condutivas” de DIN 53482 (resistência testada com elétrodo de 5 cm de diâmetro para que este elétrodo toque sempre num fio condutor). Fios adicionais garantiram um sistema completamente condutivo, incluindo o bico e as slings. O desenho incluiu certificados de teste para cada FIBC e ligações de terra bem marcadas. <Verificou-se que a resistência de 108 Ohm ao solo foi conseguida a partir de todos os pontos da FIBC. Os testes mostraram 104 Ohm típicos.

Para os produtos alimentares (FDA), em que o contacto com o preto carbono é proibido, os testes demonstraram que um forro de polietileno branco de 20 micron foi capaz de dissipar estática neste tipo de FIBC. EUREA realizada

testes para provar que várias viagens (70 ciclos com capacidade de sobrecarga) não causaram a degradação das propriedades condutoras dos fios PP carregados de carbono.

Códigos de Prática Publicados

As recomendações relativas à utilização do FIBC foram publicadas pela British Standards Institution em BS 5958 (1991). A norma define MIEs em pó abaixo dos quais deve ser utilizada a ligação à terra do pessoal e abaixo da qual os FIBCs de plástico de 100% não devem ser utilizados para o manuseamento de pó no ar. Estes limites mie são, respectivamente, de 100 mJ e 25 mJ utilizando o método de ensaio descrito em BS 5958. A anterior restrição é muito conservadora, uma vez que é pouco provável que o pessoal seja fontes de ignição tão enérgicas. Neste último caso, a Norma diz que as descargas que ocorrem durante a utilização de FIBCs 100% de plástico podem inflamar pós com MIE inferior a 25 mJ. O autor assume que isto se refere à possibilidade de bulking escovas durante o enchimento FIBC, uma vez que a ignição em pó por descarga de escova (como nas superfícies do saco) não foi demonstrada. Devido à diversidade de desenhos fibc e ao desenvolvimento de novos conceitos como a tensão de rosca limitada de corona, a ampla tentativa de descrever as limitações do FIBC em BS 5958 é de pouca utilidade prática.

Programa de Testes Multi-Empresas

Gibson [1992] convidou empresas norte-americanas a envolverem-se num Programa Europeu de Testes sobre design e uso da FIBC (Gibson é consultor do Uk Board of Trade and Industry e do British Material Handling Board). Foi emitida uma proposta à CEE para o financiamento de um programa de teste fibc. Este facto teve o apoio das Associações europeias de fabricantes fibc do Reino Unido e da União Europeia.

A proposta reconheceu que 70-80% dos pós utilizados na indústria são combustíveis e que o FIBC é capaz de gerar uma nuvem relativamente grande. A ignição disto pode causar explosões secundárias mais destrutivas. Raramente é possível aplicar técnicas normais de prevenção de explosões às operações de esvaziamento da FIBC e, em vez disso, as fontes de ignição devem ser eliminadas.

Os objetivos do programa de teste foram determinar os perigos estáticos associados à construção e utilização do FIBC e evitar restrições desnecessárias à utilização. Os FIBCs oferecem vantagens sobre tambores e sacos no que diz respeito à toxicidade e proteção ambiental. Dizia-se que o programa de ensaios era mais valioso do que o dos fabricantes individuais, uma vez que estes se limitam a produtos específicos e não conduziriam a orientações. O programa de investigação conduziria a orientações sobre um design seguro do FIBC, quantificaria os níveis de risco no funcionamento real e conduziria a Orientações e Normas Internacionais. Foram propostas quatro áreas-assunto para estudo:

• métodos de construção de FIBCs
• incendiância das descargas dos FIBCs
• Níveis estáticos gerados em operações industriais
• elaboração de orientações para a construção segura e utilização de FIBCs

CONCLUSÕES

Considerações gerais de design da FIBC

(1) Um problema com vários desenhos de FIBC anestistico é uma possível falha do sistema de ligação à terra, que pode conduzir a faíscas na região do bico. Isto é extremamente perigoso quando se carrega para uma atmosfera inflamável, uma vez que as faíscas podem ser produzidas na zona inflamável da porta de enchimento. As avarias podem dever-se a defeitos de fabrico, erro do operador ou desativação do clipe de ligação à terra por acumulações não condutoras, tais como lacas ou gengivas. Este problema pode ser atenuado através do alargamento da região antiestática às slings, de modo a que, com uma instalação adequada, os FIBCs sejam automaticamente aterrados através do sistema de içagem. É necessário assegurar que os pneus de borracha nos empilhadores de garfos e as descontinuidades semelhantes sejam avaliados com antecedência, podendo considerar-se um sistema indicador de solo positivo. Um critério de ligação à terra recomendado pela Ciba-Geigy é uma resistência máxima de 100 megohm para aterrar a partir de qualquer ponto do FIBC (utilizando elétrodo de teste prescrito).

• Os FIBCs anestesticos que contêm uma película metalizada (como um liner de polipropileno em alumínio a vácuo) têm vantagens especiais na redução da transmissão de humidade e vapor. No entanto, a perda de terra é particularmente grave devido à capacidade relativamente elevada do sistema e à dissipação mínima de carga através da descarga de corona, tal como ocorre com fios finos condutores. Além disso, a aplicação parcial da película (apenas bico, ou bico mais apenas piso) não faz nada para as propriedades estáticas das restantes paredes fibc.
• Os FIBCs antitiáticos que contêm sistemas de fios condutores estão a revelar-se mais populares na Europa. Com certos desenhos isolados de roscas, a carga no tecido é limitada pela descarga de corona, mesmo que o sistema de rosca não esteja ligado à terra. Verificou-se que esta situação reduz consideravelmente as potencialidades, embora a descarga não possa ser sustentada abaixo de 2-3 kV e o potencial torna-se auto-limitador a um pouco acima deste valor. Existem algumas provas de que os vapores de solventes comuns no ar não serão inflamados por certos desenhos de fios isolados, embora o hidrogénio e outros gases sensíveis possam ser inflamados. Com os desenhos de fios interligados, os FIBCs requerem ligação à terra em atmosferas inflamáveis de gás/vapor.
• Devem ser impressas instruções de ligação à terra grandes e óbvias na parede do FIBC, de modo a que os operadores não liguem os clipes de ligação à terra a anéis metálicos ou outros acessórios nos sistemas de sling, etc., como foi referido [comunicação privada de R. Mancini].

(2) Os FIBCs totalmente condutivos são superiores à maioria dos tipos antiestáticos, uma vez que as descontinuidades no regime interno de ligação à terra não devem ser possíveis. O plástico condutor pode ser facilmente aplicado nas slings para dar um sistema completamente condutivo. Os problemas operacionais de ligação à terra permanecem, mas são um pouco menos prováveis devido à continuidade elétrica do sistema de fisões e içadores. Em caso de necessidade de ligação manual, deve ser fornecido um terminal muito robusto e bem marcado. Para o uso de críticas em atmosferas inflamáveis, pode considerar-se um sistema indicador de solo positivo.

• Dois problemas com FIBCs totalmente condutivos são a compatibilidade (e possivelmente a aprovação da FDA) do aditivo condutor e do custo. O primeiro pode ser abordado por um forro interno fino e compatível, desde que os testes demonstrem que isso é seguro. Embora este último possa ser reduzido por uso múltiplo, isto pode afetar negativamente a qualidade do produto.

(3) Em muitas aplicações, os FIBCs mais pequenos (300-500 kg) devem ser mais seguros do que os FIBCs maiores (até cerca de 1000 kg). Estes últimos introduzem a possibilidade de amontoar as descargas das escovas durante o carregamento, quer o FIBC esteja ou não aterrado. Outros problemas, como nuvens de poeira, entranhas de ar e explosões fibc podem ser ampliados pela maior capacidade.

(4) Todos os tipos de FIBC têm a capacidade de insaguar quantidades significativas de ar com o pó durante o esvaziamento. Isto pode produzir volumes localmente inflamáveis em recipientes inertes e também deslocar vapor inflamável do recipiente, especialmente se o tubo de ventilação do depósito estiver subdimensionado. Idealmente, quando as atmosferas inflamáveis estão presentes, deve ser considerada a utilização de uma tremoçadora intermédia e uma válvula rotativa, tal como descrita pelo ESCIS. [1988] Este último sistema pode estar equipado com um fornecimento de gás inerte separado.

Ligação à terra do operador

1. Os operadores sem fundamento que utilizam FIBCs 100% de plástico correm um risco particular de serem cobrados por indução da grande área adjacente de plástico carregado. Note-se que foram reportados campos elétricos superiores a 1000 kV/m nas proximidades de grandes FIBCs deste tipo [Dahn 1991] . Isto pode criar um risco de ignição em pó devido a faíscas do operador ao solo (note que os FIBCs 100% plásticos não devem ser utilizados em ambientes inflamáveis de gás/vapor). Não existe um acordo geral quanto ao MIE de pós em risco. A British Standard 5948 recomenda que o pessoal aterrou para pós com MJE inferior a 100 mJ. A Shell recomenda que isto seja feito se o MIE de um pó for desconhecido ou for inferior a 50 mJ [Walmsley 1992] . O autor acredita que o critério de 50 mJ é mais razoável devido aos pressupostos muito conservadores adotados pelo comité de normas britânicas.
2. Os operadores devem ser aterrados em ambientes inflamáveis de gás/vapor, quer os FIBCs sejam utilizados ou não. A zona para a qual a ligação à terra é mandatada pode ser especificada da mesma forma que a classificação elétrica, e outras áreas definidas através do tráfego.
3. O melhor tipo de sistema de ligação à terra do pessoal depende do tipo de funcionamento, uma vez que se a má limpeza ou laca resultar em pisos contaminados, calçado condutor ou anti-estatista não funcionará. Para ambientes limpos, dispositivos como o Legge “Heelstat” têm-se revelado bem sucedidos, uma vez que, ao contrário dos sapatos anestesis, não têm de ser usados exclusivamente por uma pessoa. O operador “antiestático” deve ter uma resistência total ao solo na faixa 105-108 Ohm (incluindo pavimento). As resistências mais baixas na gama “condutiva” < (105 Ohm) só são necessárias para gases sensíveis e podem introduzir um risco de choque pessoal por parte do equipamento alimentado em caso de avaria. A maioria dos dispositivos para aterrar o pulso ou a perna tem uma resistência de 1 megohm incorporada para evitar tais choques.

Aspiração

1. A aspiração é frequentemente usada para esvaziar fibris. Recomenda-se a utilização de mangueiras de vácuo condutoras para evitar a ignição de pós inflamáveis e choques incómodos com o pessoal. Estas mangueiras são feitas de plástico condutor e não são propensas a dar riscos de choque ou descargas incendiadas do tecido, que podem ocorrer com mangueiras não condutoras. Embora não exista perigo de ignição com pellets no ar, podem ser especificadas mangueiras condutoras para evitar choques incómodos.

Pós em Atmosferas inflamáveis de gás/vapor (incluindo pós-solventes molhados)

1. Pode não ser seguro utilizar FIBCs de qualquer tipo na presença de gases e vapores inflamáveis, a menos que a atmosfera inflamável esteja devidamente controlada. Os tipos de plástico 100% dão riscos de escova que não podem ser evitados, além da possibilidade de bulking escovas e até mesmo escovas de propagação. O seu efeito indutivo nos condutores não terrestres e nas pessoas nas proximidades (riscos de faísca) é maior do que outros tipos de FIBC. Também podem causar riscos de faísca se tiverem manchas molhadas no tecido. Os FIBCs anestesios e condutivos podem ser aterrados para evitar descargas estáticas. No entanto, qualquer defeito de fabrico ou erro operacional no estabelecimento da ligação à terra pode ser desastroso. A ignição, o incêndio e a lesão do operador têm probabilidades inaceitavelmente elevadas para uma única falha, especialmente quando o FIBC descarrega para um depósito líquido inflamável.
2. Os perigos poderiam, em princípio, ser substancialmente atenuados através da utilização de FIBCs condutivos que são aterrados através de slings condutivos. Alternativamente ou adicionalmente, os indicadores de terra podem ser utilizados num terreno aplicado manualmente independentemente. Seria essencial uma formação aprofundada do pessoal e dos testes do sistema de ligação à terra. Isto introduz o problema de aconselhar os clientes sobre uma utilização segura do FIBC.
3. Experiências de Wilson [1989] sugeriram que um certo design anestistico fibc incorporando fios condutor isolados separados por 20 mm iria suprimir com sucesso as descargas de escovas, sendo incapaz de armazenar energia de faísca suficiente nos fios para inflamar vapores solventes comuns no ar, mesmo que o FIBC não esteja sem terra. No entanto, esta conclusão baseou-se em testes de esvaziamento que originam uma taxa de carga específica que poderia ser parcialmente neutralizada pela descarga de corona dos fios. A uma taxa de carga mais elevada, pode ter-se gerado uma tensão mais alta, e a generalidade do resultado é incerta.
4. As experiências da ICI [Rogers 1991, Nelson et al. 1993] apoiam as de Wilson. Existem provas de que certos FIBCs anestisticos que contêm fios isolados podem ser intrinsecamente mais seguros, desde que sejam adotadas características de conceção precisas para o número de roscas, espaçamento, resistência, capacidade e tecelagem, e que não estejam envolvidas misturas de gás anormalmente sensíveis. O recente desenvolvimento de fios de polipropileno de polipropileno condutor (carregado de carbono) melhorou a fiabilidade dos FIBCs anestesisticos do ponto de vista da rutura do fio. A EUREA alega um desenho fiável que pode satisfazer os requisitos da FDA devido a um fino forro pe virgem.

Pós apenas no ar

1. Devido ao potencial de erro de ligação à terra, é melhor selecionar um FIBC 100% plástico para manusear apenas pós secos. Isto elimina os perigos de faíscas do próprio FIBC. As descargas de escovas do tecido não podem inflamar pós e não são um problema. Subsistem problemas devido às escovas de bulking do produto durante o carregamento, propagação de escovas durante a descarga e fontes de faíscas diversas.
2. Pode haver um certo tamanho de FIBC acima do qual pode ser possível a ignição em pó durante o carregamento através do fenómeno de descarga da escova de granel, sem que exista gás/vapor inflamável. Esta possibilidade não foi previamente reconhecida no que diz respeito ao tamanho do FIBC, que normalmente não é considerada uma variável. Até que se saiba mais, presume-se que esta possibilidade não existe para os CCT inferiores a cerca de 1,5 m3 volume (até cerca de 500 kg) e pode aparecer à medida que a capacidade do FIBC aumenta para cerca de 1000 kg. Só é relevante para a ignição de partículas finas com MIE nominalmente inferior à do licoógrafo (clavatum) ou dos pós mais grossos que contenham uma fração de coimas significativas com um MIE nominalmente inferior ao do licoódio. Tal como discutido no texto, esta abordagem evita alguns dos problemas associados à variedade de métodos de ensaio MIE atualmente utilizados.
   • Uma vez que este fenómeno ocorre apenas devido ao bulking de grandes pilhas de pó carregado, a ignição durante o grande enchimento FIBC > (1,5 m3) com pós sensíveis poderia ser realizada após a insuflado o FIBC com azoto e não com ar. Posteriormente, poderia ser efetuado o esvaziamento de pós sensíveis para um sistema inerte. Note que não existem histórias de casos conhecidas de ignições através deste mecanismo.
3. Desde que as descargas de escovas de bulking sejam evitadas utilizando flBCs mais pequenos, os perigos ainda podem existir devido a escovas de propagação e faíscas, que podem inflamar os pós no ar. O primeiro pode ser evitado especificando uma tensão máxima de avaria de 4 kV para a parede FIBC. As faíscas podem ser evitadas pelo operador e pelo equipamento à terra e armazenar os FLBCs secos de modo a que as manchas húmidas não possam funcionar como fontes de faísca.
   • É necessário um método de ensaio específico para a aplicação do critério de 4 kV. O critério, como habitualmente referido na literatura, não torna claro como conduzir o teste. Além disso, enquanto alguns autores aplicam o critério apenas ao liner FIBC (assumindo que a tecelagem exterior é porosa), a referência é geralmente dada à parede FIBC (tecelagem exterior mais liner).
   • O critério de 4 kV não pode ser aplicado rigorosamente a pós que exijam barreiras de humidade superiores, uma vez que a espessura do liner é geralmente limitada a cerca de 1 mm. Devido ao aparecimento de descargas fracas para tensões de avaria um pouco maiores, pode ser possível utilizar liners mais grossos, mas esta é atualmente uma área “cinzenta”, uma vez que a energia efetiva dessas descargas é difícil de avaliar experimentalmente.
   • No que se refere à propagação das descargas de escovas de fibrilhas, é significativo que essas descargas não tenham sido comunicadas na sequência de nenhum dos grandes testes experimentais de esvaziamento de pó efetuados. Isto sugere que a descarga raramente ocorre. Outro ponto é que os elementos de prova existentes para tais descargas (tal como discutido) residem na observação de furos nos bicos dos FIBCs utilizados. Deve ser estabelecido se estes foram realmente devido a escovas de propagação e não pequenas manchas finas nos bicos permitem uma avaria em alguma tensão mais baixa, talvez 2-4 kV. Se o fenómeno não ocorrer de facto, uma grande área de preocupação com FIBCs 100% plásticos pode ser descartada.

Pós Não Inflamáveis

1. Estes compreendem materiais pellets e alguns materiais granulares grosseiros, além de qualquer pó identificado como não combustível. Para a transferência de ar, devem normalmente ser manuseados em FIBCs 100% plásticos.
2. Estes pós podem causar um risco estático em atmosferas inflamáveis de gás/vapor, da mesma forma que os pós inflamáveis. A diferença essencial é que o gás/vapor precisa de estar acima da sua LFL, em vez de alguma fração do mesmo Também, o carregamento de pessoal e os riscos de choque são semelhantes.
3. Um possível perigo de grânulo grosso e manuseamento de pellets no ar é o choque do pessoal dos lados de um FIBC 100% plástico, particularmente durante ou logo após o enchimento. Se isto ocorrer, pode ser corrigido utilizando o critério de 4 kV para a tensão de rutura da parede. Outras medidas, como o elétrodo de descarga interno descrito por Blythe e Avermelhado, [1979] seriam normalmente impraticáveis devido à falta de uma abertura disponível uma vez que o bico de enchimento é fixado.

Impacto da qualidade do produto da estática

1. Se a tensão de avaria de um liner for excedida, uma descarga estática pode produzir um furo de pinos. O aparecimento de furos nos liners FIBC pode ter um impacto significativo na qualidade do produto, especialmente para produtos que são higroscópicos ou de outra forma sensíveis à humidade. Os pinos também podem ser formados durante o enchimento de totes de fibra forradas de plástico.
2. No caso de se suspeitar deste fenómeno, poderá ser efetuado um exame dos revestimentos de contentores utilizados. Se forem encontrados furos de pinos, podem ser efetuados testes para resolver o seu efeito na taxa de permeação da humidade ou noutra medida. Possíveis remédios podem incluir modificações no sistema de enchimento para reduzir a triboelerificação, aumentar a espessura do liner ou utilizar um sistema de neutralização adequado perto do ponto de carregamento.

BIBLIOGRAFIA

Blythe, A.R., e Avermelhado, W., “Encargos sobre pós e efeitos de bulking”, Inst. A Phys. Conf. Sor. Nº 48, Oxford (1979).
Britton, L.G., “Sistemas de Avaliação Eletrostática em Silos Industriais”, Progresso de Plantas/Operações, Vol. 7, nº 1, janeiro (1988).
Britton, L.G., e Kirby, DC., “Analysis of a Dust Deflagration”, Plant/Operations Progress, Vol. 8, No. 3 julho (1989).
Britton, L.G., “Usando dados de material na avaliação estática de risco”, progresso de plantas/operações, Vol. 11, nº 2, 1992).
Bruderer, R.E., “Hazard Potential in Handling Explosible Dusts in Bulk Bags”, Ciba-Geigy Corporation, papel apresentado na Powder and Bulk Solids Conference, Rosemont IL, maio (1992).
Bruderer, R.E., “Use sacos a granel cautelosamente”, Chem. A engenharia. Progresso, Vo1.89, Nº 5, maio (1993).
Dahn, C.J., Kashani, A., Nguyen, M., e Reyes, B., “Flexible Intermediate Bulk Container (FIBC) Potential Electrostic Hazards”, Safety Consulting Engineers Inc., papel apresentado na Powder and Bulk Solids Conference, Rosemont IL, (1991)
Ebadat, V., e Cartwright, P., “Riscos eletrostáticos na utilização de recipientes flexíveis intermédios a granel”, I.Chem.E. Simpósio. Sor. Nº 124, pp. 105-117, abril (1991).
ESCIS (Comissão de Peritos para a Segurança na Indústria Química Suíça), “Eletricidade Estática : Regras para a Segurança das Plantas”, Progresso das Instalações/Operações, Vol. 7, nº 1, janeiro (1988).
Gibson, N., “Research Project : Flexible Intermediate Bulk Containers”, Proposta de Programa de Investigação ARTESANAL da CEE (1992).
Glor, M., “Ignição de Misturas de Gás/Ar por Descargas entre superfícies plásticas eletrostáticas carregadas e elétrodos metálicos”, J. Eletrostática, 10 (1981) 327-332.
Glor, M., “Descargas e Perigos Associados ao Manuseamento de Pós”, Inst. A Phys. Conf. Sor. Nº 85, Secção 3, Oxford (1987).
Glor, M., “Static Hazard Enquiry : Powder Handling”, Ciba-Geigy Memo to L.G. Britton (UCC), 31 de maio (1989a).
Glor, M., “Resultados da recente investigação industrial na avaliação de riscos eletrostáticos na Europa Continental”, Ciba-Geigy, Symp. em “Desenvolvimentos Recentes na Avaliação de Riscos Eletrostáticos na Indústria”, Tower Thistle Hotel, Londres, 28 de setembro (1989b).
Luttgens, G., “Perigos de ignição eletrostática quando se utilizam recipientes flexíveis de granel intermédios”, manuseamento e processamento em pó, volume 4, nº 1, março (1992).
Maurer, B., Glor, M., Luttgens, G., e Post, L., “Hazards Associados com descargas de escovas de propagação em recipientes de granel intermédios flexíveis, compostos e materiais revestidos”, Inst. A Phys. Conf. Sor. Nº 85, Secção 3, Oxford (1987).
Nelson, M.A., Rogers, R.L., e Gilmartin, B.P., “Mecanismos Anestisticos Associados a Tecidos FIBC que contêm fibras condutoras”, J. Eletrostática, 30 (1993) 135-148.
Petino, G., e Grelecki, C., “Comparação de Tensões Eletrostáticas nas Bicos de Descarga de Sete Super Sacos Descarregando Prills de Polietileno”, Relatório de Pesquisa de Riscos HRC 6307 à B.A.G. Corporation, 4 de dezembro (1986).
Rogers, R.L., “Problemas eletrostáticos com recipientes a granel intermédios flexíveis”, ICI plc, artigo apresentado no Seminário Europeu de Riscos Eletrostáticos da Indústria, novembro (1991).
Schwenzfeuer, K., e Glor, M., “Testes para determinar a Ignição de Poeiras por Descarga de Escova”, J. Eletrostática, 30 (1993) 115-122.
Whitaker, G., “A utilização de recipientes de plástico condutor no manuseamento e armazenamento de solventes e pós inflamáveis, Cabot Plastics Ltd., Symp. em “Recentes lopments na Avaliação de Riscos Eletrostáticos na Indústria”, Tower Thistle Hotel, Londres, 28 de setembro (1989).
Walmsley, H.L., “A Prevenção de Riscos Eletrostáticos na Indústria Petrolífera”, J. Eletrostática; O Vol. 27, nos 1 e 2, janeiro (1992).
Wilson, N., “O Comportamento Eletrostático de Descarregamento de Faíscas de alguns Contentores a Granel Intermédios Flexíveis”, British Textile Technology Group, Symp. em “Desenvolvimentos Recentes na Avaliação de Riscos Eletrostáticos na Indústria”, Tower Thistle Hotel, Londres, 28 de setembro (1989).
Wurr, E., “Dissipação de Carga Eletrostática de FIBCs : Permanente e Fiável”, Manuseamento e Processamento de Pó, Volume 4, Nº 1, março (1992).