Relâmpagos: o assassino do verão que as empresas químicas precisam evitar!

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A proteção contra raios é um componente especialmente importante das medidas de segurança nas empresas do setor petroquímico. Durante o processo de produção, as empresas petroquímicas armazenam e utilizam grandes quantidades de substâncias inflamáveis, o que gera gases e poeiras inflamáveis. Isso cria um ambiente propenso a explosões. Se houver um raio que cause um incêndio, isso pode acender a mistura de gases ou poeiras inflamáveis. Em casos leves, isso resulta na interrupção da produção e danos aos equipamentos, causando perdas econômicas. Em casos graves, pode haver mortes e feridos, o que tem consequências sociais negativas. Acidente causado por raio em uma fábrica química – Por volta das 22h25 da noite de 21 de abril de 2005, ocorreu uma explosão grave na unidade de produção farmacêutica da empresa Dongxi Chemical Co., Ltd., localizada nas proximidades da vila de Gunan, no distrito de Qijiang, em Chongqing. A explosão foi causada por um raio, resultando na morte de 12 pessoas, desaparecimento de 7 pessoas e ferimentos em outras 12 pessoas. 　　Em 22 de março de 2013, às 23:04, a fábrica de materiais para fogos de artifício Jiu Dou, localizada na cidade de Dahu, sofreu uma explosão devido a um raio raro que atingiu as instalações da fábrica. Não houve feridos, mas as portas e janelas de mais de 500 casas nas proximidades foram danificadas em diferentes graus. 　　Uma empresa fabricante de gases sofreu um ataque de raio, que danificou os sensores de fluxo de gás. O prejuízo econômico direto foi de aproximadamente 20 mil yuanes, houve necessidade de parada de emergência, e o prejuízo indireto foi de 80 mil yuanes. 　　Uma empresa química sofreu um ataque de raio, que destruiu 1 medidor de oxigênio, 1 transmissor de nível capacitivo, 1 analisador de hidrogênio, 1 medidor de nível com placa magnética, 2 alarmes inteligentes, a placa de controle do sistema de remoção de poeira em caldeiras, além do disjuntor 366 na subestação de 35 KV. Os prejuízos diretos foram de aproximadamente 90 mil yuan, o que causou a paralisação das operações da empresa por 2 dias. Os prejuízos indiretos chegaram a 200 mil yuan. Por que as fábricas químicas são propensas a incidentes de raios no verão? Composição dos equipamentos e instalações das empresas petroquímicas: áreas de tanques e áreas de bombas. Isso é um componente habitual das empresas de petroquímica. A área de tanques é utilizada para armazenar diversos materiais e produtos de produção. Os tanques estão conectados entre si, bem como ao conjunto de bombas, por meio de tubulações. A área das bombas costuma ser combinada com a área dos tanques, sendo utilizada para transportar os materiais contidos nos tanques até o local de produção, por meio de bombas mecânicas, ou para retirá-los dos tanques a fim de transportá-los. 　　Área de instalações de produção. Este é um componente essencial das empresas de petroquímica. A composição dos dispositivos de produção é bastante complexa; dependendo do processo produtivo, os dispositivos necessários variam muito. Dentro dos equipamentos de produção, ocorrem diversas reações químicas ou físicas. Nesse processo, são utilizadas várias substâncias inflamáveis. Durante a produção, podem ser gerados vários gases inflamáveis, ou pode ser necessário eliminar resíduos gasosos inflamáveis. 　　Chaminés e tochas. Este é um sinal distintivo das empresas químicas. A chaminé funciona como canal de exaustão para instalações de aquecimento, enquanto a tocha é utilizada para liberar gases inflamáveis queimados. Por meio de equipamentos como tanques de gás do compressor, mantém-se a pressão dentro da tocha sempre maior do que a pressão do ar externo. 　　Suporte de tubulações. Suportes de tubulações são utilizados para o transporte de tubos ou como local de instalação de cabines de cabos ao ar livre. As tubulações são utilizadas para o transporte de substâncias entre as áreas de produção e de armazenamento, enquanto as estruturas para cabos são usadas para o transporte de energia elétrica entre as instalações de distribuição e os equipamentos que consomem energia. 　　Sala de controle de produção. A sala de controle é utilizada para gerenciar o processo de produção. Dentro dela, existem muitos dispositivos eletrônicos que permitem controlar a partida e parada dos equipamentos, monitorar seu estado de funcionamento, emitir alertas em caso de situações perigosas, além de controlar o nível e a temperatura do líquido nos tanques localizados na área. 　　Estação de tratamento de esgoto. As empresas petroquímicas, no processo de produção, geralmente geram grandes quantidades de efluentes industriais. Esses efluentes precisam ser tratados para atender aos padrões exigidos antes de poderem ser descartados. 　　Sala de bombas de incêndio. Há dentro instalações de combate a incêndio, como bombas de incêndio. 　　Subestação de distribuição e transformação. Devido às necessidades de energia de alguns equipamentos de alta potência, as empresas petroquímicas geralmente possuem suas próprias subestações. Elas recebem pelo menos dois cabos de alta tensão das subestações públicas, que são conectados à subestação da empresa. Após a transformação na subestação, surgem as salas de distribuição de energia para cada área; a partir dessas salas, a energia é enviada para os diversos equipamentos que consomem eletricidade. 　　Instalações de carregamento e descarregamento. É composto por plataformas de carga e descarga, tanques de armazenamento, tubulações, equipamentos de medição, entre outras instalações. Os danos causados por raios às empresas do setor petroquímico 1. Raios diretos Os raios diretos são aqueles que atingem diretamente edifícios, outros objetos, o solo ou dispositivos de proteção contra raios, causando efeitos elétricos, térmicos e de força mecânica. Um raio direto pode danificar edifícios e causar feridos, além de danificar equipamentos e levar à interrupção das atividades. Quando ocorre um raio direto, a alta temperatura do canal de descarga elétrica pode inflamar as substâncias inflamáveis ao redor, causando explosões e outros acidentes. Os princípios para se proteger contra os raios diretos são: primeiro, utilizar parafusos de aterramento para controlar o ponto de impacto do raio, desviando-o dos objetos ou espaços que precisam ser protegidos; segundo, dissipar corretamente a corrente elétrica do raio no solo. Nesse processo, é necessário evitar que haja riscos de retaliação aos objetos ou sistemas metálicos ao redor. Para isso, é preciso ter uma baixa resistência de aterramento. Os fios de aterramento devem ser curtos e retos, e seu valor de indutância deve ser baixo, a fim de reduzir a tensão nos fios de aterramento e nos dispositivos de aterramento em si. 　　Um raio direto pode causar danos a todas as estruturas presentes nas indústrias petroquímicas, manifestando-se principalmente na destruição ou danificação dessas estruturas e equipamentos. Isso representa um perigo ainda maior em áreas perigosas, como zonas de armazenamento de tanques, instalações de produção ao ar livre e estações de carregamento e descarregamento. Isso ocorre porque as altas temperaturas geradas pelos raios podem acender ou explodir as substâncias perigosas presentes nessas áreas. Por isso, é necessário controlar os pontos de impacto dos raios, mantendo-os em áreas seguras. Quando se utilizam recipientes metálicos ou dispositivos metálicos como parafusos de proteção contra raios, é necessário atender aos requisitos das normas de proteção contra raios. Caso esses requisitos não sejam cumpridos, deve-se instalar um parafuso de proteção adequado. 2 Indução por relâmpago Indução eletrostática. Devido à carga elétrica presente na parte inferior das nuvens de tempestade, quando essas nuvens se encontram sobre uma determinada região, os condutores metálicos presentes nessa região, devido ao campo eletrostático, desenvolvem uma carga com propriedades opostas às da carga presente na parte inferior das nuvens de tempestade. Quando ocorre a descarga principal das nuvens de tempestade, as cargas elétricas localizadas na parte inferior dessas nuvens são neutralizadas. As cargas induzidas nos condutores metálicos perdem sua restrição e passam a ser cargas que podem se mover livremente. Se essas cargas não forem dissipadas rapidamente no solo, será gerado um potencial elétrico muito alto, o que faz com que o ar entre os objetos metálicos próximos seja rompido, resultando em descargas elétricas entre esses objetos. Se houver substâncias inflamáveis nesses espaços, uma faísca pode causar um incêndio ou uma explosão, com consequências graves. 　　Indução eletromagnética. Como os impulsos de relâmpago têm duração de milissegundos ou microssegundos, em um período de tempo extremamente curto, a corrente elétrica do relâmpago aumenta de zero para dezenas ou até centenas de quiloamperes. Da mesma forma, em outro período de tempo ainda mais curto, essa corrente cai de dezenas ou centenas de quiloamperes de volta a zero. Por isso, a flutuação da corrente elétrica do relâmpago é muito grande. A tensão indutiva nas vias circundantes é diretamente proporcional à flutuação da corrente de raio. Essa tensão indutiva pode fazer com que o condutor superaqueça, ou causar descargas elétricas devido à interrupção do circuito. Além disso, podem ocorrer descargas elétricas devido a interações com outros metais nas proximidades. Se houver substâncias inflamáveis nesses espaços, as faíscas podem provocar incêndios ou explosões, com consequências graves. 　　Os efeitos dos relâmpagos nas indústrias petroquímicas manifestam-se principalmente nos perigos associados aos locais de risco. Por exemplo, quando o tubo acumula uma grande quantidade de carga elétrica devido à indução eletrostática, e se o tubo não estiver conectado ao terra ou se a resistência de aterramento for muito alta, ou ainda se houver uma resistência excessiva nas conexões do tubo, isso pode impedir que a carga elétrica seja dissipada no solo. Nesse caso, pode haver descarga elétrica em objetos próximos. Se houver gases ou líquidos inflamáveis por perto, esses materiais podem ser incendiados. Além disso, se a área do circuito entre os tubos adjacentes for excessiva, pode haver uma geração de tensão elevada entre eles devido à indução eletromagnética. Essa tensão pode causar danos aos tubos. Se houver gases ou líquidos inflamáveis dentro dos tubos, a situação se torna extremamente perigosa. Portanto, para tubulações dispostas paralelamente, quando a distância entre elas é menor que 100 mm, deve-se fazer uma conexão a cada 30 m, no máximo, a fim de reduzir a área do circuito indutivo e, assim, diminuir a tensão induzida. 3 Invasão de ondas de raio 　As ondas de raio são, na verdade, ondas pulsadas de alta tensão. Elas podem ser causadas pelo impacto direto do raio nas linhas de tubulação, ou então pela indução do raio nessas mesmas linhas. Quando ondas de raio invadem um ambiente por meio de tubulações, a alta tensão pode causar danos aos equipamentos ou às pessoas que se encontram ao longo dessas tubulações. 　　Devido às características específicas das empresas petroquímicas, há muitos tubos e estruturas para cabos dentro das instalações, e a maioria deles está instalada em alturas elevadas. Muitos desses tubos e cabos levam até o interior dos edifícios. Se um raio atingir diretamente esses tubos ou cabos, ou se houver sobretensão gerada neles devido aos raios, essa sobretensão poderá penetrar nos edifícios por meio desses tubos e cabos. Isso pode causar danos aos equipamentos conectados a esses tubos e cabos, ou ainda levar à morte ou ferimentos das pessoas que entrarem em contato com eles devido à tensão elétrica. Se o fio for aterrado antes de entrar na instalação (o condutor carregado é aterrado indiretamente por meio do SPD), é possível reduzir significativamente a tensão dos pulsos que chegam ao interior do ambiente, diminuindo assim o risco. 4 Pulso eletromagnético de raio O pulso eletromagnético de raio refere-se aos efeitos eletromagnéticos gerados quando a corrente do raio atua por meio de resistência, indutância e capacitância, incluindo surtos elétricos causados pelos relâmpagos e campos eletromagnéticos de radiação. O impacto dos pulsos eletromagnéticos causados por raios nas empresas do setor petroquímico refere-se, principalmente, aos sistemas de controle de produção, aos sistemas de monitoramento DCS, aos sistemas de alarme contra incêndio e a outros sistemas microeletrônicos presentes nessas empresas. Além disso, há também o impacto nos sistemas elétricos. As tensões e correntes excessivas geradas pelos pulsos eletromagnéticos podem causar falhas nesses sistemas ou danos permanentes, o que afeta a produção e gera sérias perdas econômicas. A adoção de medidas internas de proteção contra raios, como blindagem adequada, conexões equipotenciais e instalação de SPDs, pode reduzir significativamente o impacto dos pulsos eletromagnéticos causados por raios nos sistemas microeletrônicos.