Por que os cilindros de gás explodem: causas e medidas preventivas

Concordo, a notícia de que em algum lugar houve uma explosão de um cilindro de gás, que, infelizmente, às vezes ouvimos na TV ou nos amigos, nos faz pensar em nossa própria segurança. E a complacência de que isso não aconteça conosco não é o lugar nessa situação.

As conseqüências de tal explosão e o incêndio causado por ela podem ser as mais tristes, e não apenas para a propriedade, mas também para a saúde e a vida das pessoas próximas. Ajudaremos você a entender por que os cilindros de gás podem explodir e como, sem abrir mão da conveniência de uso, para se proteger de grandes problemas.

Para isso, realizamos um estudo das características dos tipos existentes de embarcações de gás domésticas, analisamos os motivos das explosões em vários casos reais e estudamos as opiniões competentes de usuários experientes sobre isso. O artigo proposto pode ser apresentado como uma compilação de códigos de regras estabelecidos de forma compreensível que permite na prática o uso correto e seguro de gás em cilindros.

A principal coisa sobre cilindros de gás

A indispensabilidade até hoje dos cilindros de gás na vida cotidiana pode confirmar com segurança uma parte significativa da população russa.

Para muitas pessoas, o uso de cilindros de gás liquefeito não é apenas uma oportunidade de ter conveniências adicionais no país, mas a única opção acessível para a gaseificação do seu prédio.

No nível estadual, Rostekhnadzor identificou problemas comuns com o uso de embarcações a gás, que você precisa conhecer, pois estão associadas ao uso seguro:

• frota desatualizada - cerca de 90% de todos os cilindros não são protegidos contra o enchimento excessivo durante o reabastecimento;
• a falta de regulamentação clara do estado no campo de circulação de cilindros no mercado, o que inclui a presença de postos de gasolina ilegais;
• a necessidade de melhorar e levar os padrões técnicos aos padrões internacionais.

O não cumprimento destes requisitos e das recomendações da Comissão Europeia impõe dificuldades para garantir a segurança dos produtos importados e cheios de gás usados ​​na Rússia.

Além de conhecer problemas comuns, para facilitar a imaginação das causas da explosão e das condições que podem contribuir para isso, será útil saber quais cilindros existem, lidar com o dispositivo e entender algumas das nuances da física de explosão e combustão da mistura usada neles.

Tipos de embarcações para gás

Dependendo da aplicação, o preenchimento usado e os métodos de conexão, embarcações de gás pode variar tanto estruturalmente quanto no material em que o alojamento é feito.

Para necessidades domésticas, geralmente são utilizados recipientes ou frascos de gás (aço) de metal feitos de materiais compósitos. Cada um deles tem seus prós e contras.

Os cilindros de metal mais populares, novos e embarcações do antigo parque. A principal razão para o aumento da demanda por tanques desse tipo é o preço relativamente baixo para eles e um grande número de ofertas no mercado, inclusive devido às capacidades recuperadas nos tempos soviéticos.

Mas são os cilindros de aço que correm maior risco de explosão e, seguindo os princípios de segurança, exigem conformidade com várias condições durante o armazenamento e a operação. Portanto, vamos nos aprofundar neles com mais detalhes.

Como é organizado o cilindro?

Por design, o tanque de gás se assemelha a um isqueiro comum, cuja capacidade também é preenchida com uma substância em dois estados agregados. Parte do reservatório é gás na fase líquida, o espaço livre restante é preenchido com a mesma substância, mas na forma gasosa (de trabalho). Através do dispositivo de travamento, o gás entra no equipamento apropriado para ignição e uso pretendido.

O equipamento padrão para um cilindro de gás inclui:

1. O próprio navio para gás ou reservatório, de forma cilíndrica e com uma espessura mínima de parede de 2 mm.
2. Válvula de balão com elemento de travamento e volante.
3. Suporte de anel (sapato), proporcionando uma posição vertical estável do tanque com gás.
4. Um invólucro que protege a válvula contra danos e contaminação durante o transporte, armazenamento e operação.

Uma tampa é presa a uma peça rosqueada especial - o pescoço do cilindro.

Um dispositivo tecnicamente útil em termos de segurança com o qual os cilindros de gás podem ser equipados é uma caixa de engrenagens de propano completa com um manômetro

Seu uso permite reduzir, estabilizar e manter a pressão da mistura nos valores especificados para um consumidor de gás específico. Este adaptador é fácil de instalar em qualquer tipo de garrafa.

Mistura de gases para garrafas domésticas

O enchimento dos cilindros é o gás hidrocarboneto - uma mistura de propano e butano, que é bombeada para um recipiente sob pressão de até 15 MPa.

A proporção desses hidrocarbonetos determina a sazonalidade do uso da mistura ou de uma região específica. O fato é que, com propriedades básicas relativamente idênticas, o propano e o butano apresentam uma diferença significativa nos valores das temperaturas de evaporação: butano - 0,5 ° C, propano - 43 ° C (com um sinal de menos).

Devido à inadequação da produção de marcas individuais de gás engarrafado para cada região, o GOST fornece uma mistura unificada de propano-butano com uma certa porcentagem desses gases

O conhecimento do princípio de mistura dos hidrocarbonetos usados ​​nos tanques de gás é essencial não apenas na possibilidade de baratear o combustível (o butano é mais barato que o propano), mas também na redução, devido à evaporação menos intensa do butano,o risco de pressão alta com um aumento significativo da temperatura ambiente. Um aumento acentuado da pressão no tanque pode causar despressurização e, consequentemente, explosão ou incêndio.

Pré-requisitos de explosão

Apesar dos crescentes requisitos para o manuseio seguro dos cilindros e de sua qualidade, anualmente na Rússia, mais de 200 pessoas se tornam vítimas fatais de explosões de gás balão, feridas - uma ordem de magnitude a mais.

Resumindo as informações dos fabricantes de tanques de gás, apresentamos as faixas de pressão nas quais a destruição dos frascos é possível:

Com uma diminuição na resistência das paredes do balão, o valor da pressão crítica que leva à sua despressurização diminui para 5,3 MPa.

Explosão ou queima de gás

Você precisa entender que a explosão e a ignição de um cilindro não são exatamente a mesma coisa. Por exemplo, quando perguntado se um cilindro de gás doméstico que recebeu uma fragmentação ou um buraco de bala pode explodir, é impossível responder inequivocamente "sim".

O gás que sai de um vaso de pressão danificado simplesmente queima. Uma explosão requer um espaço fechado. Este é, via de regra, o próprio cilindro, sob certas condições, ou uma sala muito gaseificada

Uma mistura de propano-butano com oxigênio no ar explode para fora do cilindro ou aspirada para dentro após a pressão no interior do balão ser igual à atmosférica.

Por que os cilindros de gás explodem ou queimam?

Cilindro de fogo

A explosividade do tanque que caiu na zona de combustão com a mistura de gás sob pressão é muito alta. De acordo com GOST, a temperatura máxima segura para um cilindro com hidrocarboneto é de 45 ° C. É claro que, no incêndio, excede significativamente o permitido.

A física do processo é a seguinte. A uma temperatura de aquecimento forte, a mistura no vaso ferve e, consequentemente, a pressão nele aumenta. Além disso, o aquecimento irregular da superfície da concha enfraquece sua resistência inicial e leva à destruição das paredes.

Geralmente, devido à alta deformação plástica residual do vaso com o gás e seu aquecimento, ocorre um inchaço local da parede (otdulina) de um lado. A ruptura ocorre com mais frequência ao longo da solda

Evaporando e inflamando rapidamente, o hidrocarboneto ejetado do cilindro no estado líquido e de vapor tem um efeito térmico adicional na zona de incêndio em tudo o que está ao seu redor.

Tendo entendido por que os cilindros de gás explodem nas casas durante um incêndio, também se deve saber como eles podem se comportar quando aquecidos.

Existem duas opções para romper o balão:

1. Por mecânica "hidráulica".
2. Torção forte e formação de uma grande fenda no fundo e na borda.

No primeiro caso, a fase líquida com aumento da temperatura para 60 ° C encherá o volume do vaso até a norma de 85% a uma pressão de 1,5 - 2,5 MPa. A destruição da concha ocorrerá com um aumento adicional da temperatura na sala para 70 - 75 ° C.

A segunda opção ocorre quando não há fase líquida no vaso, se, por exemplo, a evaporação da mistura liquefeita ocorreu devido à despressurização do dispositivo de fechamento, a temperaturas elevadas em um incêndio.

Em qualquer cenário, fragmentos de um balão explodindo podem se espalhar em diferentes direções com grande velocidade, criando uma ameaça à pessoa e danos à propriedade.

Enchimento excessivo de gás

Muitas vezes, os tanques de enchimento com gás liquefeito os transbordam. Isso acontece por negligência ou deliberadamente, querendo economizar na utilização do tanque.

Deve-se entender que exceder a pressão do gás liquefeito no balão durante o reabastecimento acima do valor permitido pode causar uma violação de sua resistência.

Uma parte do volume livre deve permanecer no tanque - uma almofada para a fase de vapor dos hidrocarbonetos. O volume seguro de tal travesseiro é de pelo menos 15% do volume total do tanque.Na sua ausência, a pressão no balão aumenta 0,7 MPa com um aumento na temperatura da mistura em cada grau, o que é inaceitável pelos padrões de segurança e pode levar a um excesso de tensão da concha e sua ruptura.

A quantidade de gás injetado no navio é estritamente regulada por pressão e massa e não deve exceder 0,425 kg por 1 litro de volume do tanque.

Mesmo na temperatura especificada por GOST +45 ° C, um balão transbordado representa um grande perigo da probabilidade de uma ruptura longitudinal ao longo da solda.

Também recomendamos que você leia nosso outro artigo, onde falamos em detalhes sobre as regras. recargas de tanque de gás.

Paredes dos vasos de aquecimento ou resfriamento

A mistura de propano-butano, com um grande coeficiente de expansão, mesmo com um ligeiro aumento de temperatura, aumenta bastante o volume.

Um aumento na pressão no cilindro para um valor crítico é possível quando o vaso é aquecido por um longo período ao sol, sob raios diretos

O perigo de aumentar a pressão da mistura nas paredes do balão também existe no cilindro instalado ao lado da fonte de calor.

Além do aquecimento, vários perigos também ocultam os efeitos negativos de temperaturas negativas. O primeiro é um aumento na fragilidade do metal. E o segundo - é necessário lembrar para sempre que, em nenhum caso, um navio mantido no frio pode ser trazido para uma sala quente por um longo tempo. Um aumento acentuado da temperatura da mistura de hidrocarbonetos é inseguro.

Solavancos e quedas de tanques

Efeitos mecânicos repentinos em suas paredes podem provocar danos e ignição de uma embarcação com gás, especialmente quando o tanque está em condições de temperaturas baixas ou, inversamente, excessivamente altas.

Ao usar um cilindro em condições anormalmente frias, as propriedades mecânicas do metal mudam - a tenacidade do aço diminui.

Por esse motivo, um forte golpe no cilindro ou sua queda forte podem danificar o aperto do vaso e contribuir para a liberação de gás que, quando misturado com oxigênio e em contato com a faísca, levará à detonação da mistura gás-ar

No segundo caso, um aumento na temperatura e aquecimento do gás contido no balão, como foi dito, aumenta acentuadamente sua pressão, a qual, com efeitos adicionais de choque no vaso, pode quebrá-lo.

Matéria estranha no gás

O risco de explosão espreita quando a água e o sulfeto de hidrogênio entram em uma embarcação com gás líquido. Seu alto conteúdo no tanque contribui para o aparecimento na superfície metálica interna da concha de delaminações e bolsas.

Tais defeitos vasculares ocorrem na presença de sulfeto de hidrogênio no propano a partir de 0,3% ou mais e podem ser observados após um período de dois anos de uso do balão.

União de solda

Menos frequentemente, mas há problemas associados à despressurização dos vasos com gás na zona afetada pelo calor.

No caso de um defeito na solda, sua seção transversal de trabalho pode enfraquecer, a concentração de tensão e, como resultado, as costuras longitudinais ou circunferenciais se abrirão

A integridade geral do invólucro na ruptura da solda defeituosa pode ser mantida.

Cenários de explosão

As causas acima mencionadas da explosão ou ignição de embarcações de gás podem, de várias maneiras, provocar os seguintes cenários perigosos.

Explosão e chama do tanque

A explosão de um cilindro e a ignição de propano-butano são perigosas pelos seguintes fatores:

• uma coluna de chamas fortes, aumentando rapidamente a área do fogo;
• alta temperatura do fogo no centro da explosão;
• toxicidade dos produtos de combustão.

A derrota também pode vir de asfixia, devido a uma diminuição significativa de oxigênio com uma forte concentração de gases nocivos.

Estudos realizados mostraram que a vedação de um tanque de 50 litros com gás liquefeito em um incêndio é quebrada em menos de 5 minutos. Como resultado - um incêndio com a liberação de uma "bola de fogo" atingindo um diâmetro de 10 m

Normalmente, a ruptura do vaso ocorre ao longo de sua parte lateral.

Efeitos secundários da explosão

Os efeitos prejudiciais secundários, mas não menos graves, na explosão de um cilindro são:

• separação de válvulas;
• exposição a uma onda de compressão ou onda de choque;
• danos causados ​​por fragmentos de elementos de casca.

Os fragmentos do balão e seus elementos destacados podem voar muito longe, causando danos em um raio de até 250 me subir até uma altura de trinta metros.

Perigo de vazamento de gás

O perigo de vazamento de propano de um tanque danificado é que a sala é muito rápida e, em grandes volumes, cria uma concentração explosiva de uma mistura de hidrocarboneto e oxigênio - muito mais rapidamente do que com vazamentos de substâncias combustíveis líquidas.

Um forte vazamento de uma mistura de um balão ou uma válvula de fechamento com defeito pode ser detectado pelo cheiro ou pelo ouvido - o som é semelhante ao que ouvimos quando o balão é rapidamente esvaziado.

Se houver suspeita de vazamento de gás ou para controlar sua ausência, basta aplicar uma solução de sabão no balão com uma esponja e determinar o local da despressurização usando as bolhas resultantes

Se houver vazamento de gás, é necessário cobrir o local da despressurização com um pano úmido, levar com cuidado o navio para a rua e chamar os trabalhadores do gás.

Desde 2016, as regras técnicas prevêem a instalação obrigatória de detectores de gás em novas residências. Para moradias construídas anteriormente, essa norma tem caráter recomendatório, mas é inegável o benefício desse dispositivo, principalmente em residências onde é usado gás engarrafado.

O fato é que a densidade da mistura de hidrocarbonetos é maior que a densidade do ar. Em caso de violação do lacre do balão, equipamento de fechamento ou mangueira de conexão, o gás começa a se acumular na parte inferior e seu cheiro não pode ser detectado imediatamente. Por isso, uma mistura com propano, que entra no ar por um cilindro de gás danificado, muitas vezes explode nas casas a partir de qualquer faísca sem ser notada.

Fundamentos do manuseio seguro de cilindros

Antes de instalar a garrafa e conectando-o a aparelhos a gás a primeira coisa a fazer é garantir que não haja danos, ferrugem no corpo e que a válvula esteja em boas condições.

Somente cilindros certificados fornecidos por organizações especializadas que possuem passaporte em papel em todos os ciclos operacionais e a marcação correspondente aplicada pela impressão de impacto estão sujeitos a uso

Os principais requisitos técnicos que devem ser observados ao operar os cilindros incluem:

1. Todos os cilindros, com exceção de um (cinco litros para conexão a um fogão a gás), devem ser instalados em extensões externas a edifícios e a uma distância não inferior a 5 m da entrada para eles.
2. Exclua o armazenamento de cilindros em salas de estar, porões e sótãos.
3. Não coloque os cilindros a menos de 1 m de aquecedores e 5 m de chamas abertas.

As medidas de segurança óbvias, mas muitas vezes esquecidas, ao usar embarcações a gás devem ser atribuídas e tomadas à execução estrita do seguinte:

1. Não leve fósforo aceso ou isqueiro ao frasco para verificar se há vazamento de gás.
2. Exclua categoricamente o uso de chamas abertas para aquecer a caixa de engrenagens ou a válvula. Para esses fins, somente água quente é permitida.
3. Se detectar gás na sala, não ligue aparelhos elétricos, incluindo luz, e não os desligue. A temperatura de uma faísca em um soquete ou interruptor pode subir até mil graus.
4. Não tente reparar as válvulas de corte e outros elementos estruturais do cilindro.

Além disso, é necessário seguir rigorosamente os prazos para o uso dos cilindros prescritos pelo fabricante. Os navios lançados antes de dezembro de 2014 podem ser operados por 40 anos.

Na ausência de informações sobre o período de uso permitido para os cilindros de gás produzidos após essa data e sem a documentação que os acompanha, Rostekhnadzor recomenda levar o cilindro para um prazo de validade de 20 anos.

É absolutamente proibido transportar cilindros de gás usando a válvula como dispositivo de retenção. Isso pode causar vazamento ou quebra do dispositivo de travamento.

Uma alternativa mais segura aos cilindros de gás de aço são os recipientes mais modernos de compósitos poliméricos - cilindros de euro. Seus frascos são protegidos por uma caixa de plástico, não acumulam eletricidade estática. A segurança contra explosão dos cilindros compósitos é garantida, equipando-os com dispositivos de segurança de uma nova geração - um fusível e uma válvula de alívio de sobrepressão.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

As razões para as explosões dos cilindros de gás são exemplos de fatos reais e o que pode e não deve ser feito categoricamente com seu uso:

Como usar os cilindros de gás na vida cotidiana e quais requisitos eles devem atender:

Apesar de todos os fatores de risco que acompanham a operação dos equipamentos a gás, não há razão para sucumbir ao medo e abandonar a conveniência de usá-los na vida cotidiana.

O conhecimento teórico das causas e condições associadas à explosão de tanques de gás domésticos é projetado para ajudar a superar esse medo. E a conformidade com o conjunto de padrões para seu uso seguro servirá como um seguro confiável contra as graves consequências de uma explosão e incêndio de gás.

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