Este mapa não é uma planta de layout, mas uma sequência para localizar perigos
Em uma usina siderúrgica integrada, o monóxido de carbono (CO) não é apenas um poluente secundário produzido por acaso. Na produção de coque, ele está presente no gás de coqueria gerado quando o carvão é aquecido sem ar; no alto-forno, forma-se pela reação entre o coque e o ar quente e atua como gás redutor, removendo oxigênio do minério de ferro. Dentro do processo, é um combustível útil; fora do equipamento, torna-se um risco de intoxicação aguda difícil de perceber pela cor ou pelo odor.
Por isso, um mapa de CO não deve começar marcando alguns pontos sobre os nomes dos equipamentos. Em uma mesma representação, é preciso sobrepor o fluxo normal do processo, os limites de pressão, as conexões com possibilidade de vazamento, as rotas de liberação anormal e os locais em que as pessoas permanecem ou circulam. O mapa deste artigo é conceitual e não representa o layout real nem as posições dos detectores de uma usina específica. O mapa real de detecção deve ser elaborado e validado por profissional competente com base nos dados de segurança do processo, diagramas de tubulação e instrumentação, dados de ventilação e meteorologia, rotas de trabalho, histórico de incidentes e alarmes e avaliação de riscos do local.
Rotas de CO por processo em uma visão geral
O fluxo conceitual pode ser lido assim:
A área de coque segue do carregamento de carvão para a câmara de carbonização, tubo ascendente e gooseneck, coletor de gás, recuperação de subprodutos, tubulação de gás purificado e pontos de consumo de combustível.
A área do alto-forno segue pelo carregamento no topo, reações internas, tubos de retirada do gás de topo, sistemas de remoção de pó e lavagem, gasômetro e rede principal, regeneradores de ar quente e outros consumidores de combustível.
Nos dois fluxos, o gás de processo pode escapar para o ambiente de trabalho por portas, tampas, válvulas, flanges, juntas de expansão, drenos, selos d’água, conexões de instrumentos, purgas, vents e bleeders.
Depois de percorrer longas distâncias pela tubulação, o gás cria novos pontos de vazamento ou combustão incompleta em caldeiras, fornos de aquecimento, regeneradores e estações de mistura de gases afastados do equipamento gerador.
O local real de exposição ao CO liberado não é definido apenas pela fonte. Direção do vento, temperatura, pressão, frestas de edifícios, coberturas, plataformas, poços, passagens subterrâneas e tempo de permanência das pessoas atuam em conjunto.
Adescrição do processo de produção de coqueda Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) mostra que os voláteis gerados durante a carbonização passam pelo tubo ascendente e pelo gooseneck até o coletor de gás e que, após resfriamento, remoção de alcatrão, recuperação de amônia e óleos leves e dessulfurização, o gás de coqueria purificado é usado como combustível. Adescrição do processo siderúrgicodo mesmo órgão apresenta a rota em que o gás contendo CO, recuperado no topo do alto-forno, é desempoeirado e lavado antes de servir como combustível nos regeneradores e em outros processos. Essas duas rotas devem ser traçadas primeiro para que os perigos fora da fonte não sejam esquecidos.
Áreas a marcar no processo de coque
Área de carregamento e topo da bateria
Durante o carregamento de carvão, a geração de gás e a variação de pressão no início da carbonização são intensas. Se tampas de carregamento, tampas dos tubos ascendentes, goosenecks, dampers ou conexões do coletor estiverem obstruídos ou mal vedados, gás bruto contendo CO pode vazar para o topo da bateria. Anorma da OSHA sobre emissões de fornos de coqueexige a inspeção de goosenecks, standpipes, tampas e aberturas de carregamento antes do carregamento e a manutenção das passagens de gás e do sistema de sucção. Isso significa que importa não apenas a fumaça visível, mas também a integridade da rota que conduz o gás de forma estável ao coletor.
No mapa, marque todo o topo da bateria como uma zona linear de perigo, e não como um único ponto. Distinga as aberturas de carregamento de cada forno, a fileira de tubos ascendentes, o coletor e os crossovers, o controle de pressão e as passarelas de inspeção; coloque em camadas separadas cenários como carregamento, descarbonização e abertura de tampas. O topo não é sempre seguro nem sempre perigoso só por estar elevado. A subida do gás bruto quente, o deslocamento lateral pelo vento e os vórtices de estruturas próximas podem ocorrer ao mesmo tempo.
Lado da empurradora, lado do coque e portas dos fornos
Portas e batentes dos fornos, pequenas portas e fissuras são pontos recorrentes de vazamento durante a carbonização. Na abertura das portas e no desenfornamento do coque, o estado do processo muda rapidamente e trabalhadores e equipamentos móveis se aproximam. Marque separadamente o lado da empurradora e o lado do coque e conecte trabalhos de manutenção, limpeza e vedação das portas às cabines da empurradora e do carro-guia, posições de espera e passagens de pedestres.
CO também pode ser gerado nas áreas de desenfornamento, transporte e apagamento do coque incandescente, conforme o estado de combustão e a ventilação. Entretanto, não se deve avaliar o risco de vazamento de gás bruto da bateria observando apenas a torre de apagamento. Carregamento, vazamento durante a carbonização, desenfornamento e apagamento úmido ou seco têm causas e padrões temporais distintos; seu histórico de alarmes e sua exposição ocupacional devem ser avaliados separadamente.
Sistemas de recuperação de subprodutos e purificação
Depois do coletor de gás vêm vários equipamentos fechados, como resfriador primário de 1º estágio, exaustor, removedor de alcatrão, recuperação de amônia, recuperação de óleos leves e remoção de sulfeto de hidrogênio. O risco nessa área não diminui apenas por estar longe dos fornos. O gás é comprimido e transportado, passando repetidamente por válvulas, bombas, drenos de condensado, pontos de amostragem, bocas de visita e selos d’água.
Marque como cenários de trabalho separados os vasos e tubulações abertos para manutenção, a remoção de obstruções, os trechos purgados após o isolamento e os limites de pressão antes e depois do exaustor. Além de CO, o gás de coqueria pode conter hidrogênio, metano, sulfeto de hidrogênio e vários vapores. Portanto, não se deve pressupor que um único sensor de CO explique todos os riscos inflamáveis, tóxicos e de deficiência de oxigênio. A combinação multigás necessária e as interferências dos sensores devem ser definidas pela composição real e pelas condições do trabalho.
Rede principal de gás purificado e pontos de consumo
O gás purificado pode seguir por um gasômetro ou rede de distribuição para aquecimento dos fornos, caldeiras, fornos de reaquecimento ou sistemas de gás misto. O mapa não deve terminar no limite da coqueria. Acompanhe todo o ciclo do gás: selo do gasômetro, compressores, válvulas reguladoras, estações de mistura, drenos em pontos baixos, portas de condensado, passagens por edifícios, trens de queimadores e chaminés.
Usar cores diferentes para o gás normalmente confinado e os gases de combustão evita confundir a detecção de vazamento com a vigilância do estado da combustão.
Áreas a marcar no processo do alto-forno
Carregamento no topo e limites de pressão
Dentro do alto-forno, o coque reage com o ar quente e gera CO, que sobe através da carga e reduz os óxidos de ferro. O gás de topo contendo CO é recuperado pelos tubos de retirada superiores. Assim, o primeiro setor do mapa inclui o equipamento de carregamento no topo, bell ou bell-less top, linhas de equalização de pressão, entorno da calha rotativa, aberturas de inspeção e selos.
Variações de pressão durante o carregamento, desgaste de selos, obstruções e aberturas para inspeção podem alterar o fluxo normal de recuperação. Uma antigaavaliação de riscos à saúde em altos-fornosdo Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional dos Estados Unidos registrou que a concentração de CO no gás de alto-forno pode ser muito alta. Como o valor pertence a uma instalação histórica específica, não deve ser aplicado diretamente como critério atual; ainda assim, é evidente que até um pequeno vazamento de gás bruto pode causar exposição grave.
Tubos de retirada, remoção de pó e lavagem
O gás de topo passa pelos tubos de retirada e pelo downcomer até equipamentos de purificação, como coletor de pó ou ciclone, scrubber úmido ou precipitador eletrostático. Marque no mapa a entrada e a saída de cada vaso, válvulas de bloqueio, flanges, juntas de expansão, manômetros e pontos de amostragem, drenos e conexões com lodo e tratamento de água. Não se pode supor que a presença de água na área de lavagem remova o CO. Se o objetivo principal for retirar poeira, o gás purificado ainda conterá CO com valor combustível.
Selos d’água e drenos são a fronteira entre os sistemas de gás e líquido. Nível baixo, obstrução, manobra incorreta de válvula ou abertura para manutenção podem criar uma rota para o gás alcançar poços ou a drenagem. Por isso, não acompanhe apenas a tubulação elevada: verifique também poços subterrâneos, valas, salas de válvulas, casas de bombas e conexões com águas residuais.
Bleeders, vents e pontos de purga
Um bleeder é um equipamento para aliviar pressão com segurança; isso não significa que sua descarga seja segura quando há pessoas ao redor. Orelatório do HSE britânico sobre uma explosão de alto-fornomostra que os bleeders do topo e o controle de pressão são limites centrais na análise de acidentes graves. O mapa deve mostrar em conjunto a direção de descarga e as condições de atuação dos bleeders e vents de emergência, os acessos remoto e local, as plataformas próximas e as tomadas de ar.
Partida, abafamento, retomada, parada, pressão anormal e purga com nitrogênio ou vapor criam movimentos de gás diferentes da operação normal. Em vez de pequenas observações em um único mapa de operação normal, esses estados devem ter mapas de cenário separados. Quando houver liberação prevista, o controle de acesso, a verificação do vento, o monitoramento remoto, a comunicação e os critérios de evacuação devem estar conectados.
Gasômetro, rede principal e regeneradores
O gás de alto-forno purificado percorre o gasômetro e uma rede de grande diâmetro até regeneradores e outros consumidores. Os pontos de perigo incluem o selo do gasômetro, válvulas e juntas de expansão da rede, drip pots, drenagem de condensado, equipamentos de gás misto, queimadores dos regeneradores, câmaras de combustão, chaminés e passagens por edifícios. Mesmo um alarme longe do alto-forno não deve ser descartado como falso e sem relação com o processo; rastreie a rede conectada no sentido inverso.
Durante a comutação dos regeneradores e a troca de combustível, importam a sequência das válvulas, a purga, a confirmação de chama e o estado dos intertravamentos. Detectores fixos não substituem integridade mecânica, instrumentação de segurança ou controle de combustão. O sinal de detecção só ganha sentido quando está associado a respostas previamente definidas, como bloqueio, ventilação, alarme e controle de acesso.
Área de corrida e entorno do corpo do alto-forno
No furo de corrida, nos canais, na área de trabalho do tap hole e ao redor do corpo do forno, a possível exposição a CO se soma a calor, poeira e metal fundido. Crie cenários distintos para anormalidades do corpo ou do sistema de refrigeração, trabalhos de corrida e vazamentos de tubulações próximas. Não exclua áreas inferiores nas quais o trabalhador permanece apenas por pouco tempo. Locais cercados por estruturas e com pouco vento, áreas sob escadas, túneis de cabos e tomadas de ar das cabines podem ser zonas de retenção ou vias de entrada.
Como colocar direção do vento e altura no mapa
Aficha química de COda NIOSH informa densidade relativa do gás de cerca de 0.97 em relação ao ar. Como o valor é muito próximo ao do ar, não é adequado impor a regra de colocar o sensor apenas no teto ou apenas no piso. A dispersão real depende fortemente da temperatura e velocidade do gás liberado, da velocidade do vento, da ventilação, dos vórtices das estruturas, das aberturas e das diferenças de pressão.
Gás de topo quente ou gás bruto de coqueria pode inicialmente subir por empuxo térmico. Porém, gás purificado e resfriado, quando lançado horizontalmente ou comprimido pelo vento, pode seguir entre plataformas e edifícios. Por isso, investigue tanto pontos altos, como sob coberturas, marquises e tomadas de ar de salas de controle, quanto pontos baixos mal ventilados, como poços, valas e subsolos. Defina os pontos de amostragem pela forma prevista da liberação e pela altura de respiração das pessoas, e não por uma única altura.
Além do vento predominante por estação, mostre no mapa anemômetros em tempo real, retornos locais provocados por edifícios, condições de calmaria e direção da ventilação dos equipamentos. Para cada cenário, reveja os pontos de reunião para que não fiquem a sotavento da fonte provável. Antes do trabalho, informe a direção atual do vento e a rota prevista do gás; se a situação mudar, também deve ser possível alterar as rotas de acesso e evacuação.
Projete em conjunto detectores fixos e portáteis
Função dos detectores fixos
Detectores fixos favorecem monitoramento contínuo e alarme precoce. Entre os candidatos prioritários estão conexões com vazamentos recorrentes, limites de pressão dos coletores e redes principais, salas de purificação de gás, gasômetros e estações de mistura, áreas de queimadores, plataformas semiconfinadas, tomadas de ar de salas de operação e elétricas e corredores frequentados. Um único sensor ao lado do equipamento, porém, não representa toda a área. Como vento e obstáculos podem desviar o gás do sensor, confirme a rota de chegada em cada cenário.
Aorientação do HSE britânico sobre seleção e uso de detectores de gásexplica a diferença entre usar detectores fixos para monitoramento contínuo e alerta precoce de vazamentos e detectores portáteis para verificação prévia de espaços confinados, rastreamento de vazamentos e aviso em trabalhos perigosos. O local do sensor fixo deve considerar o objetivo do alarme, o vazamento previsto, a ventilação e o acesso para manutenção; depois da instalação, um ensaio real ou simulado deve confirmar que o gás chega ao sensor.
Não copie para os alarmes um número geral deste artigo. Avalie a legislação coreana, os limites internos de exposição, a faixa e o tempo de resposta dos sensores e a filosofia de emergência para definir alarmes, limites e intertravamentos. Perda de energia, falha de comunicação, defeito e faixa excedida do sensor também devem ser distinguíveis na sala de controle. Inclua no plano de manutenção calibração periódica, bump test, atraso das linhas de amostragem, contaminação de filtros e sensibilidades cruzadas.
Função dos detectores portáteis e pessoais
O detector portátil acompanha a zona respiratória real de uma pessoa entre os sensores fixos. Aorientação da NIOSH para prevenção de CO no trabalhorecomenda medições periódicas nas áreas com possibilidade de CO e o uso de alarmes pessoais. Pessoas que se aproximam para rondas, amostragem, manobra de válvulas, remoção de obstruções, rastreamento de vazamentos, atividades antes e depois da manutenção ou confirmação de um alarme podem precisar de detector pessoal.
Em espaços confinados, meça externamente várias alturas e profundidades antes da entrada e mantenha monitoramento contínuo durante ela. Uma leitura segura em determinado momento não garante segurança posterior. Isolamento, bloqueio e etiquetado, cegamento, purga, ventilação, permissão de entrada, vigia e plano de resgate devem existir em conjunto. Um trabalhador comum não deve entrar em uma área de alta concentração possível apenas com um detector para procurar a fonte do vazamento.
O equipamento pessoal deve passar por verificação funcional antes do turno e ser calibrado conforme o procedimento do fabricante. Avalie a possível interferência do hidrogênio e de outros componentes do gás de coqueria no sensor eletroquímico de CO, bem como o desempenho sob calor, umidade, poeira e pouco oxigênio. O instrumento só se torna proteção efetiva se o trabalhador entende o significado do alarme, a direção de saída imediata, a quem informar e as condições que proíbem a reentrada.
Seis etapas para completar o mapa de campo
Nos fluxogramas e diagramas de tubulação e instrumentação mais recentes, acompanhe até o fim as rotas de geração, recuperação, purificação, armazenamento, mistura, combustão e liberação dos gases contendo CO.
Além da operação normal, prepare cenários de carregamento, desenfornamento, corrida, comutação, partida, parada, abafamento, purga, atuação de bleeders e manutenção.
Confirme em campo limites de vazamento como portas, tampas, selos, válvulas, flanges, juntas de expansão, drenos, selos d’água, pontos de amostragem e mangueiras temporárias.
Sobreponha pontos de permanência, rondas, cabines, tomadas de ar, plataformas elevadas, poços, passagens subterrâneas, rotas de fuga e pontos de reunião para avaliar a exposição possível.
Aplique direção e velocidade do vento, empuxo térmico, ventilação, vórtices de estruturas e variações sazonais para escolher candidatos a sensores fixos e o plano de medições portáteis, e realize ensaios de alcance.
Quando houver alarme, valide responsabilidades e tempos desde o bloqueio automático ou manual, ventilação, aviso público e controle de acesso até evacuação, resgate e autorização de rearranque.
A pergunta final é simples: onde o gás é gerado, por onde flui, em qual limite pode escapar, para onde vento e estruturas o levarão, quem será exposto primeiro, qual detector avisará e quando, e o que acontecerá automática ou manualmente após o alarme. Toda lacuna sem resposta exige investigação adicional, não apenas mais um sensor.
Princípios operacionais mais importantes que o mapa
Ao ocorrer um alarme de CO, o trabalhador não deve permanecer para conferir sintomas: deve sair imediatamente pela rota definida e avisar a sala de controle. Conforme o procedimento local e a direção do vento em tempo real, deve seguir para uma área segura a vento cruzado ou a barlavento; resgate individual por pessoa sem treinamento e reentrada são proibidos. Aproximar-se de uma atmosfera de alta concentração ou concentração desconhecida é tarefa de pessoal treinado com proteção respiratória adequada e sistema de resgate.
Um bom mapa de CO não é apenas um desenho das posições dos sensores, mas um documento vivo de segurança de processo. Reveja-o após mudanças nos equipamentos, bypass de tubulações, troca de combustível, ampliação de edifícios, alteração da ventilação, alarmes recorrentes, incidentes de vazamento ou mudança das rotas de trabalho. A disposição real dos detectores não pode ser definida sem avaliação de risco e ensaio em campo específicos da instalação. O mapa conceitual impede que perguntas sejam esquecidas, mas não mede no lugar da instalação sua pressão, composição do gás, meteorologia, estruturas e pessoas.