Proteção contra raios e medidas de combate

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Este tópico foi editado pela última vez por yinkuilin6868 em 17/05/2016, às 15:12. Em 23 de maio de 2007, sete alunos da escola primária de Xingye Village, na cidade de Kai County, em Chongqing, morreram após serem atingidos por raios durante a aula. Além disso, mais de 30 alunos ficaram feridos. Esse trágico acidente chamou a atenção de toda a sociedade. Com a chegada do verão, as tempestades elétricas aumentam gradualmente, o que afeta negativamente o ambiente de trabalho e as condições de trabalho, podendo facilmente causar diversos acidentes de segurança. Nos últimos anos, houve um aumento constante em incêndios e explosões em indústrias petroquímicas causados por raios, o que causou grandes perdas à vida e aos bens das pessoas. Portanto, realizar um bom trabalho de proteção contra raios também é uma das medidas importantes para a segurança no trabalho nas empresas, e deve receber a devida atenção. Este artigo especial analisa as causas, os danos causados pelos relâmpagos, bem como os tipos e características desses fenômenos. Considerando as características das indústrias petroquímicas, são apresentadas medidas de proteção contra relâmpagos para instalações de produção, tanques de armazenamento e seres humanos. Casos de acidentes ● Em 12 de agosto de 1989, às 9h55, no complexo de tanques antigos do depósito de petróleo de Huangdao, pertencente à empresa Shengli Oil Transportation Company, da China National Petroleum and Natural Gas Corporation, um dos tanques de concreto, com capacidade de armazenamento de 23 mil metros cúbicos de petróleo bruto, explodiu e pegou fogo. O incêndio durou 104 horas, destruindo mais de 40 mil metros cúbicos de petróleo bruto. As instalações do complexo de tanques antigos e da área de produção, que ocupavam uma área de 250 mu, foram completamente destruídas. Esse acidente causou perdas econômicas diretas de 35,4 milhões de yuans. Durante os esforços para apagar o incêndio, 10 caminhões de bombeiros foram destruídos, 19 pessoas morreram e mais de 100 ficaram feridas. Dentre eles, 14 membros dos serviços de bombeiros e segurança pública perderam a vida, e 85 ficaram feridos. A causa direta do acidente foi um defeito inerente ao próprio tanque de óleo não metálico, que gerou faíscas devido ao impacto de uma mina terrestre, provocando a explosão do óleo e do gás. ● Às 16h10 do dia 13 de julho de 1998, o depósito de petróleo da empresa Hengdian, localizado no condado de Huangpi, em Wuhan, foi atingido por um raio. Isso causou a explosão do tanque número 4 do depósito. Como resultado, 125 toneladas de diesel do tipo 0 foram destruídas, além de um tanque com capacidade de 1000 m³ de diesel. Isso resultou em grandes perdas econômicas. ● Em 4 de abril de 2006, o tanque de tolueno número 1 da Nanjing Huajing Chemical Co., Ltd. explodiu devido a um raio esférico. Isso causou a destruição do teto do tanque, além da quebra de tubulações e outros equipamentos relacionados. Felizmente, não houve feridos, mas o prejuízo econômico direto foi de quase 70 mil yuan. A causa deste acidente foi o investimento insuficiente em segurança pela empresa, além de falhas na gestão, o que criou riscos potenciais de acidentes. Essa unidade não realizou a inspeção e manutenção de seus sistemas de proteção contra raios e eletricidade estática há 4 meses (a última inspeção foi em maio de 2005). Todo o tanque, especialmente as áreas de solda entre o topo do tanque e seu corpo principal, está severamente enferrujado. Os componentes localizados no topo do tanque, como as válvulas de ventilação e os orifícios de iluminação, não conseguem formar uma conexão elétrica efetiva devido à grave ferrugem; isso aumenta muito o risco de ocorrência de faíscas, podendo causar incêndios ； Dos 3 fios de aterramento originais do tanque, destinados à proteção contra raios e eletricidade estática, 2 já se corroeram e quebraram, o que impede que seja possível liberar grandes correntes elétricas de forma instantânea. Como as empresas do setor petroquímico podem realizar um bom trabalho de proteção contra raios? 1. Causas e danos dos raios: 1. Na verdade, os raios são um fenômeno de descarga elétrica intensa que ocorre entre nuvens carregadas na natureza. A geração de relâmpagos é causada, principalmente, pela formação de nuvens carregadas no ar. Existem várias razões para a formação dessas nuvens carregadas, mas a principal delas é o congelamento das gotas de nuvem ao subirem para o alto, o que gera carga elétrica. Nesse caso, a parte inferior da nuvem fica carregada negativamente, enquanto a parte superior fica carregada positivamente. Quando nuvens de tempestade com cargas elétricas positivas e negativas se acumulam e entram em contato umas com as outras, ou quando nuvens com grandes quantidades de carga se aproximam do solo, ocorre uma descarga entre as nuvens ou entre as nuvens e o solo. Com a conversão instantânea de energia no ar, e com a emissão de luz e som intensos, surge o que as pessoas costumam chamar de relâmpago. A enorme energia elétrica da tempestade consegue aquecer rapidamente o ar nas proximidades a mais de 20.000°C. O ar, ao ser aquecido, expande-se drasticamente, gerando ondas de choque que se propagam pelo ar a uma velocidade de 5 metros por segundo. Isso causa fortes vibrações mecânicas e efeitos térmicos nos equipamentos e edifícios localizados na área atingida pela tempestade, levando à sua destruição total. 2. Quando o dispositivo de proteção contra raios é atingido por um raio, a corrente elétrica gerada pode criar um potencial muito alto. Se a distância de isolamento entre o dispositivo de proteção e os equipamentos localizados dentro e fora do edifício for insuficiente, pode ocorrer um fenômeno de “retrocesso” da corrente elétrica. Quando a corrente de um raio passa pelo ponto de impacto no solo ou por um corpo de aterramento, entrando no solo ao redor, é criada uma queda de tensão em sua área circundante. Se alguém estiver perto do corpo de aterramento, sofrerá os efeitos da tensão de passo causada pela corrente elétrica dos relâmpagos. Quando a corrente elétrica da descarga atinge o dispositivo de aterramento por meio dos fios de descarga, como tanto os fios de descarga quanto o dispositivo de aterramento possuem impedância, ocorre uma queda de tensão significativa, que pode chegar a dezenas de milhares ou até centenas de milhares de volts. Nesse caso, se uma pessoa entrar em contato com essas correntes, seu corpo sofrerá danos graves. Todos esses fenômenos geralmente podem causar incapacidades nas pessoas, e em casos graves, podem levar à morte imediata. 2 Tipos de relâmpagos De acordo com as diferentes formas dos relâmpagos, eles podem ser divididos, de modo geral, em relâmpagos em forma de lâmina, relâmpagos em forma de linha e relâmpagos em forma de esfera. Do ponto de vista dos danos que causam, podem ser divididos em raio direto, raio indireto (incluindo indução eletrostática e eletromagnética) e raio esférico. Do ponto de vista do mecanismo de ocorrência, podem ser divididos em relâmpagos térmicos, relâmpagos frontais e relâmpagos associados a baixa pressão. Os relâmpagos em forma de faixa ocorrem entre as nuvens e não causam grandes impactos nos seres humanos ； Os relâmpagos em forma de linha são um fenômeno bastante comum de queda de relâmpagos ； O raio esférico é um fenômeno elétrico especial, também conhecido como “raio em forma de esfera”. Trata-se de uma esfera luminosa de cor roxa ou vermelha, cujo diâmetro varia de alguns milímetros a dezenas de metros. Geralmente, sua duração é de 3 a 5 segundos. As bombas de bola geralmente rolam pelo chão ou flutuam no ar. Elas também conseguem entrar em ambientes fechados por meio de fendas, onde então explodem. 3 Medidas de proteção contra raios. Os dispositivos de proteção contra raios são a principal medida para evitar ataques de raio. Os dispositivos comuns de proteção contra raios incluem parafusos de proteção contra raios, redes de proteção contra raios, faixas de proteção contra raios, fios de proteção contra raios e descarregadores de energia, entre outros. O dispositivo de proteção contra raios é composto principalmente por um parafuso de aterramento, cabos de descarga e um corpo de aterramento. Basicamente, utiliza-se sua posição elevada em relação aos objetos a serem protegidos para direcionar os raios para si mesmo. Em seguida, por meio de condutores de descarga e dispositivos de aterramento, a corrente elétrica dos raios é direcionada para o solo, com o objetivo de proteger pessoas ou edifícios de danos causados pelos raios. 1. Parafusos de proteção contra raios: Na prática, os parafusos de proteção contra raios podem ser divididos em vários tipos, como parafusos individuais, parafusos de igual altura em pares, parafusos de alturas diferentes em pares, parafusos de igual altura em três unidades, parafusos de igual altura em quatro ou mais unidades, além de parafusos para encostas. A área de proteção do parafuso de proteção contra raios é um cone híbrido cujo eixo central é o próprio parafuso, tendo uma forma semelhante à de uma tenda. A uma certa altura abaixo do parafuso de proteção contra raios, existe uma área segura, que é a zona de proteção oferecida pelo parafuso. Nessa área, os objetos praticamente não correm risco de ser atingidos por raios. Essa área segura é chamada de zona de proteção do parafuso de proteção contra raios. O raio de proteção de um parafuso de proteção contra raios é, em geral, 1,5 vezes sua altura. Mas os edifícios localizados dentro da área de proteção não podem ter uma garantia absoluta de que não serão atingidos por raios. 2. Parafusos de proteção contra raios: Os parafusos de proteção contra raios são dispositivos de proteção que impedem que as altas tensões causadas por raios afetem os equipamentos de distribuição de energia e outros equipamentos elétricos. Existem para-raios do tipo com válvula e para-raios do tipo tubular. O para-raios é instalado na entrada do equipamento a ser protegido; sua extremidade superior está conectada à linha de transmissão, enquanto sua extremidade inferior está conectada ao terra. Em condições normais, o espaço entre os componentes do para-raios permanece isolado, sem afetar o funcionamento do sistema. Quando ocorre um raio, ondas de choque de alta tensão se propagam ao longo das linhas. Nesse momento, as aberturas nos parafusos de proteção contra raios são rompidas, permitindo que a eletricidade seja direcionada para o solo, e assim as ondas de choque são interrompidas. Nesse momento, a tensão que pode atingir o objeto protegido é apenas a “tensão residual” gerada pela corrente de raio que passa pelo para-raios, por seus fios de conexão e pelo sistema de aterramento. Após a passagem da corrente de raio, o espaço entre os componentes do para-raios volta a ter condições de isolamento, e o sistema pode continuar funcionando normalmente. 3. Distância do dispositivo de proteção contra raios: A proteção contra raios por ionização é composta por um dispositivo de ionização localizado na parte superior, um dispositivo de coleta de correntes subterrâneas e os fios de conexão. Os dispositivos de proteção contra raios por ionização não previnem os acidentes causados por raios controlando o ponto de impacto dos mesmos. Em vez disso, eles utilizam o efeito de indução das nuvens de raio, ou então empregam elementos radioativos para criar um campo elétrico intenso nas proximidades do dispositivo de ionização. Isso faz com que o ar se ionize, gerando um fluxo de íons que se move em direção às nuvens de raio. Dessa forma, a carga elétrica presente nas nuvens de raio é neutralizada e dissipada gradualmente, de modo que a intensidade do campo elétrico no espaço não exceda a capacidade de ruptura do ar. Assim, as condições necessárias para o surgimento de raios são eliminadas, e os raios são impedidos de ocorrer. 4 Medidas de proteção contra raios em instalações de produção petroquímica e tanques de armazenamento Como a maioria das instalações de produção petroquímica e dos tanques de armazenamento possui estruturas metálicas, e como alguns equipamentos especiais, necessários para atender às exigências da produção, têm um tamanho muito grande – como as colunas de destilação –, eles são os mais suscetíveis a serem atingidos por raios. 1. Proteção contra raios em instalações de produção petroquímica: As empresas petroquímicas, durante o processo de produção, costumam utilizar e armazenar grandes quantidades de materiais inflamáveis e explosivos. Além disso, há muitas instalações químicas altas dentro das áreas de produção, especialmente nas áreas classificadas como nível Q-1 e Q-2. Nessas áreas, podem existir misturas gasosas explosivas; portanto, qualquer impacto de raio pode causar incêndios e explosões. Durante um raio, os intensos efeitos térmicos e mecânicos causam grandes danos aos equipamentos de produção química, bem como aos materiais inflamáveis e explosivos armazenados nas instalações. Isso pode resultar em danos fatais aos equipamentos de produção petroquímica. Isso pode causar facilmente o incêndio e a explosão de materiais inflamáveis e explosivos. Os materiais de entrada e os produtos utilizados pelas empresas petroquímicas são, em sua maioria, gases, líquidos e sólidos inflamáveis. Todos os equipamentos e tubulações presentes no local de produção devem ser conectados à terra. Nas entradas e saídas dos tubos metálicos, bem como a cada 10 a 20 metros, nos pontos em que os tubos se encontram paralelamente ou cruzam, a uma distância menor que 0,5 metro, e em todos os pontos de conexão dos tubos, devem ser utilizados fios para fazer a ligação adequada e garantir que haja terração correta. Os telhados metálicos nas instalações de produção de petróquímicos devem ser conectados aos fios de aterramento, a cada 15 metros ao longo das bordas. Nos telhados de concreto armado, durante a construção, a estrutura de aço deve ser soldada para formar um todo, e, a cada 15 metros, devem ser feitas conexões com fios de aterramento. Para evitar o retorno de corrente, a tensão de faísca do material isolante entre o dispositivo de proteção contra raios e os condutores metálicos do edifício deve ser maior que a tensão de retorno de corrente. Quando os tubos que transportam líquidos inflamáveis estão a uma distância inferior a 10 centímetros um do outro, é necessário conectar esses tubos com fios, a cada 20 metros ao longo do seu comprimento. Para as instalações químicas e suas estruturas, todas as linhas de alimentação elétrica são fornecidas por meio de cabos enterrados no solo. Ou, a 50 a 100 metros antes da entrada do edifício, os fios elétricos devem ser substituídos por cabos enterrados para fornecer energia. No ponto de conexão entre o cabo e as linhas aéreas, são instalados protetores contra raios do tipo válvula. Além disso, o protetor contra raios, a camada metálica do cabo e os pés isolantes são conectados ao terra. A resistência de aterramento geralmente fica entre 5 e 30 ohms. 2. Proteção contra raios em tanques ao ar livre: Os tanques de armazenamento de gases e os tanques utilizados para armazenar líquidos inflamáveis nas indústrias químicas são, na sua maioria, feitos de metal. Alguns desses tanques altos ficam suscetíveis a serem atingidos por raios durante as tempestades; portanto, é necessário utilizar parafusos de proteção contra raios separadamente. Quando a espessura das paredes dos tanques de óleo horizontais localizados no chão, equipados com dispositivos de proteção contra incêndios, e a espessura da placa superior dos tanques de óleo com teto fixo no chão são iguais ou maiores que 4 milímetros, não é necessário instalar parafusos de proteção contra raios. Tanques de óleo com teto de alumínio e tanques de aço com espessura da placa superior inferior a 4 milímetros devem ser equipados com parafusos de proteção contra raios (redes). Os para-raios devem proteger todo o tanque de óleo. Tanques de óleo com teto flutuante ou tanques com teto interno flutuante não devem ser equipados com parafusos de proteção contra raios. No entanto, o teto flutuante deve ser conectado eletricamente ao corpo do tanque por meio de 2 fios condutores. Os requisitos específicos de proteção contra raios podem ser consultados na norma GB50074-2002, que trata do projeto de armazéns de petróleo. 5 Medidas de proteção humana contra raios Durante as atividades elétricas dos raios, como a descarga direta das nuvens de raio sobre o corpo humano, ou as descargas secundárias, pode haver risco de choque elétrico para as pessoas. Portanto, é necessário prestar atenção aos requisitos de segurança necessários. (1) Durante atividades de relâmpagos, a menos que seja necessário para o trabalho, deve-se evitar ficar ao ar livre ou em áreas abertas o máximo possível ； Ao ar livre ou em áreas selvagens, é melhor usar um impermeável feito de plástico ou outro material que não absorva água ； Se houver condições, é possível entrar em edifícios, carros ou barcos que possuam estruturas metálicas robustas ou sistemas de proteção contra raios ； Se for se abrigar em ruas protegidas por edifícios ou por árvores altas, é preciso manter uma distância de pelo menos 8 metros das paredes e dos troncos das árvores. (2) Durante atividades de relâmpagos, deve-se evitar ao máximo ficar perto de colinas, montes ou trilhas elevadas. Também é preciso se afastar das praias, lagos, rios e lagoas. Além disso, deve-se manter distância de cercas de arame, cordas para secar roupas feitas de metal, além de mastros, chaminés, torres altas e árvores isoladas. Deve-se também evitar edifícios ou estruturas sem proteção contra raios. (3) Durante atividades de relâmpagos, é necessário ter cuidado com o perigo das ondas de invasão causadas pelos relâmpagos dentro de casa. Deve-se manter distância das linhas de iluminação, das linhas de energia elétrica, das linhas telefônicas, das linhas de transmissão de rádio, dos cabos de alimentação dos rádios e televisores, bem como de todos os dispositivos conectados a eles. Isso evita que essas linhas ou dispositivos causem descargas elétricas secundárias no corpo humano. Os dados da investigação indicam que, em ambientes fechados, mais de 70% dos acidentes de descarga elétrica em seres humanos ocorrem a uma distância de até 1 metro um do outro. Não foram registrados casos fatais quando a distância entre as pessoas é superior a 1,5 metros. Portanto, durante tempestades com relâmpagos, é melhor que as pessoas fiquem a mais de 1,5 metros de distância das linhas e equipamentos que podem ser afetados pelas ondas de choque dos relâmpagos. É importante notar que, durante atividades de relâmpagos, basta desligar os interruptores para evitar os impactos dos relâmpagos. Além disso, é necessário fechar portas e janelas, a fim de impedir que os relâmpagos entrem no interior e causem danos. (4) Quando o dispositivo de proteção contra raios é atingido por um raio, a corrente elétrica gerada pode produzir um potencial muito alto, o que pode causar acidentes fatais. Para evitar que ocorram contragolpes, a tensão da rede de isolamento entre o dispositivo de proteção contra raios e os condutores metálicos do edifício deve ser maior do que a tensão do contragolpe. Além disso, deve-se delimitar uma área de perigo, à qual as pessoas não devem se aproximar. (5) Quando a corrente elétrica da tempestade flui pelo corpo de aterramento no ponto de impacto do raio, para o solo ao redor, é criado um potencial muito alto nessa área. Se alguém estiver perto desse corpo de aterramento, poderá sofrer os efeitos perigosos da tensão de passo causada pela corrente elétrica do raio. (6) Quando a corrente de um raio passa pelo fio de descarga até o dispositivo de aterramento, como tanto o fio de descarga quanto o dispositivo de aterramento possuem impedância, ocorre uma queda de tensão significativa. Nesse caso, se uma pessoa entrar em contato com esses elementos, poderá sofrer danos devido à tensão de contato. Isso merece atenção. (7) Para evitar que a tensão de passo cause danos às pessoas, o distância entre o dispositivo de aterramento contra raios e as entradas/saídas dos edifícios e estruturas, bem como das calçadas, não deve ser menor que 3 metros. Quando o comprimento for inferior a 3 metros, devem ser adotadas medidas de segurança como o enterramento profundo do eletrodo de aterramento, o uso de camadas isolantes feitas de asfalto e a instalação de barras de equalização de tensão no subsolo.