Por que os cilindros de gás explodem: principais motivos e medidas preventivas

Concordo, a notícia de que um botijão de gás explodiu em algum lugar, que, infelizmente, às vezes ouvimos na TV ou de amigos, nos faz pensar na nossa própria segurança. E não há lugar para a complacência de que isto não nos acontecerá nesta situação.

As consequências que tal explosão e o incêndio por ela causado podem ser as mais trágicas, e não só 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 sacrificar a conveniência de seu uso, você pode se proteger de grandes problemas.

Para isso, realizamos um estudo das características dos tipos existentes de recipientes de gás doméstico, analisamos as razões pelas quais ocorreram explosões em vários casos reais e estudamos as opiniões competentes de usuários experientes sobre o assunto. O artigo proposto pode ser apresentado como uma compilação de conjuntos de regras, apresentadas de forma compreensível, que permitem, na prática, o uso correto e seguro do gás em botijões.

Informações básicas sobre cilindros de gás

A indispensabilidade dos cilindros de gás na vida cotidiana pode ser confirmada com segurança por uma parte significativa da população russa.

Para muitas pessoas, o uso de botijões de gás liquefeito não é apenas uma oportunidade de ter comodidades adicionais no país, mas a única opção disponível para gaseificar seu edifício residencial.

Em nível estadual, Rostechnadzor identificou problemas gerais com o uso de navios de gás que você precisa estar ciente, pois estão relacionados ao seu uso seguro:

• frota desatualizada - cerca de 90% de todos os botijões não estão protegidos contra transbordamento durante o reabastecimento;
• falta de regulamentação governamental clara no domínio da circulação de cilindros no mercado, o que inclui a presença de recargas ilegais;
• a necessidade de melhorar e adequar os parâmetros técnicos aos padrões internacionais.

O não cumprimento destes requisitos e recomendações da Comissão Europeia impõe dificuldades em garantir a segurança dos produtos em garrafas de gás utilizados na Rússia e importados.

Além de conhecer os problemas gerais, para facilitar a imaginação dos motivos que levam a uma explosão e as condições que podem contribuir para isso, será útil saber quais cilindros existem, entender o dispositivo e entender algumas das nuances de a física da explosão e combustão da mistura neles utilizada.

Tipos de navios de gás

Dependendo da aplicação, do enchimento utilizado e dos métodos de conexão, navios de gás podem diferir tanto estruturalmente quanto no material de que o corpo é feito.

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

Os mais populares são os cilindros de metal, tanto vasos novos quanto antigos. A principal razão para o aumento da procura por tanques deste tipo é o seu preço relativamente baixo e o grande número de ofertas no mercado, inclusive devido aos tanques fabricados na época soviética.

Mas são os cilindros de aço que estão sujeitos ao maior risco de explosão e, seguindo os princípios de segurança, exigem o cumprimento de uma série de condições durante seu armazenamento e operação. Portanto, iremos nos debruçar sobre eles com mais detalhes.

Como o balão é construído?

O design do recipiente de gás lembra um isqueiro comum, cujo recipiente também é preenchido com uma substância em dois estados agregados. Parte do reservatório é ocupada por gás na fase líquida, o espaço livre restante é preenchido com a mesma substância, mas na forma gasosa (de trabalho). Através do dispositivo de desligamento, o gás entra no equipamento adequado para ignição e utilização para o fim a que se destina.

O pacote padrão de um cilindro de gás inclui:

1. O próprio reservatório de gás, ou casco, tem formato cilíndrico e espessura de parede mínima de 2 mm.
2. Válvula de balão com elemento de travamento e volante.
3. Um suporte de anel (sapata) que garante uma posição vertical estável do recipiente de gás.
4. Um invólucro que protege a válvula contra danos e contaminação durante o transporte, armazenamento e operação.

A tampa é fixada em uma parte rosqueada especial - o anel do gargalo do cilindro.

Um dispositivo técnico e de segurança útil que pode ser equipado com cilindros de gás é um redutor de propano completo com manômetro.

A sua utilização permite reduzir, estabilizar e manter a pressão da mistura nos valores definidos para um determinado consumidor de gás.Este adaptador pode ser facilmente instalado em qualquer tipo de cilindro.

Mistura de gases para cilindros domésticos

O enchimento dos cilindros é gás hidrocarboneto - uma mistura de propano e butano, que é bombeado para dentro do vaso sob pressão de até 15 MPa.

A proporção desses hidrocarbonetos determina a sazonalidade de 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 nas temperaturas de evaporação: butano - 0,5 °C, propano - 43 °C (com sinal negativo).

Devido à impraticabilidade de produzir marcas individuais de gás engarrafado para cada região, o GOST prevê uma mistura unificada de propano-butano com uma certa porcentagem desses gases

O conhecimento do princípio da mistura de hidrocarbonetos utilizados em tanques de gás é essencial não só na capacidade de reduzir o custo do combustível (o butano é mais barato que o propano), mas também na redução, devido à evaporação menos intensa do butano, o risco de alta formação de pressão com aumento significativo da temperatura ambiente. Um aumento acentuado da pressão no tanque pode causar sua despressurização e, consequentemente, explosão ou incêndio.

Pré-requisitos para uma explosão

Apesar dos crescentes requisitos para o manuseio seguro dos cilindros e sua qualidade, todos os anos na Rússia mais de 200 pessoas tornam-se vítimas fatais de explosões de gás em cilindros e muitas mais ficam feridas.

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

À medida que a resistência das paredes do frasco diminui, o valor crítico da pressão que leva à sua despressurização diminui para 5,3 MPa.

Explosão ou combustão de gás

Você precisa entender que uma explosão e uma ignição de cilindro não são exatamente a mesma coisa. Por exemplo, a resposta à questão de saber se um cilindro de gás doméstico que recebeu um estilhaço ou um buraco de bala pode explodir é impossível de responder com um claro “sim”.

O gás que escapa 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 fortemente gaseificada

Uma mistura de propano-butano e oxigênio no ar fora do cilindro ou aspirado para dentro explode depois que a pressão dentro do frasco é igual à pressão atmosférica.

O que faz com que os cilindros de gás explodam ou queimem?

Cilindro em uma zona de incêndio

O risco de explosão de um recipiente preso em uma zona de combustão com uma mistura de gases sob pressão é muito alto. De acordo com GOST, a temperatura máxima segura para um cilindro de hidrocarboneto é 45 °C. É claro que na origem do incêndio excede significativamente o limite permitido.

A física do processo é a seguinte. Em altas temperaturas de aquecimento, a mistura no recipiente ferve e, conseqüentemente, a pressão nele aumenta. Além disso, o aquecimento desigual da superfície da casca enfraquece a sua resistência inicial e leva à destruição das paredes.

Normalmente, devido à alta deformação plástica residual de um recipiente com gás e seu aquecimento, ocorre inchaço local da parede (protuberância) de um lado. A ruptura ocorre com mais frequência ao longo da costura de solda

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

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

Pode haver duas opções para romper o frasco:

1. De acordo com a mecânica “hidráulica”.
2. Torção severa e formação de grande fissura no fundo e na casca.

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

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

Em qualquer cenário, fragmentos de um cilindro rompido podem voar em alta velocidade em diferentes direções, criando uma ameaça de ferimentos a pessoas e danos materiais.

Enchimento excessivo do cilindro de gás

Muitas vezes, ao encher recipientes com gás liquefeito, eles ficam cheios demais. Isso acontece por negligência ou deliberadamente, querendo economizar no índice de utilização do tanque.

Deve ser entendido que exceder a pressão permitida do gás liquefeito no frasco ao enchê-lo pode causar uma violação de sua resistência.

Deve haver parte do volume livre deixado no recipiente - uma almofada para a fase vapor dos hidrocarbonetos. O volume seguro dessa almofada é de pelo menos 15% do volume total do tanque.Na sua ausência, a pressão no frasco aumenta 0,7 MPa com o aumento da temperatura da mistura em cada grau, o que é inaceitável pelas normas de segurança e pode levar ao esforço excessivo do invólucro e à sua ruptura.

A quantidade de gás bombeado para o recipiente é estritamente regulada em termos de pressão e massa, e não deve exceder 0,425 kg por 1 litro de volume do recipiente.

Mesmo à temperatura de +45 °C prescrita pelo GOST, um frasco cheio demais representa um grande perigo de possibilidade de ruptura longitudinal ao longo da solda.

Recomendamos também a leitura de nosso outro artigo, onde falamos detalhadamente sobre as regras recargas de botijões de gás.

Aquecer ou resfriar as paredes do recipiente

A mistura propano-butano, tendo um grande coeficiente de expansão, aumenta muito de volume mesmo com um ligeiro aumento na sua temperatura.

Aumentar a pressão no cilindro para um valor crítico é possível quando o recipiente é aquecido por muito tempo ao sol, sob raios diretos

O perigo de aumentar a pressão da mistura nas paredes do frasco também existe em um cilindro instalado próximo a uma fonte de calor.

Além do aquecimento, vários perigos também estão associados aos efeitos negativos das temperaturas negativas. A primeira é o aumento da fragilidade do metal. E em segundo lugar, você deve lembrar para sempre que sob nenhuma circunstância você deve levar um recipiente que tenha ficado exposto ao frio por muito tempo para uma sala quente. Um aumento acentuado na temperatura da mistura de hidrocarbonetos não é seguro.

Impactos e quedas de cilindros

Danos e ignição de um recipiente com gás podem ser causados ​​​​por impactos mecânicos repentinos em suas paredes, principalmente quando o reservatório está em condições de temperaturas baixas ou, inversamente, extremamente altas.

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

Por esse motivo, um golpe forte no cilindro ou sua queda violenta pode danificar a vedação do vaso e contribuir para a liberação de gás, que, quando misturado ao oxigênio e em contato com uma faísca, levará à detonação do gás. mistura de ar

No segundo caso, aumentar a temperatura e aquecer o gás contido no frasco, como foi dito, aumenta drasticamente a sua pressão, o que, com impactos adicionais de choque no vaso, pode rompê-lo.

Impurezas estranhas no gás

O perigo de explosão espreita quando água e sulfeto de hidrogênio entram em um recipiente com gás líquido. Seu alto conteúdo no tanque contribui para o aparecimento de delaminação e protuberâncias na superfície metálica interna da carcaça.

Tais defeitos vasculares ocorrem quando há 0,3% ou mais de sulfeto de hidrogênio no propano e podem ser observados após apenas dois anos de uso do cilindro.

Defeito de solda

Menos comuns, mas encontrados, são os problemas associados à despressurização de recipientes de gás na zona afetada pelo calor.

Se uma solda estiver defeituosa, pode ocorrer enfraquecimento de sua seção de trabalho, concentração de tensões e, como resultado, abertura da costura longitudinal ou circunferencial

A integridade geral da carcaça pode ser preservada quando uma solda defeituosa se rompe.

Cenários para as consequências de uma explosão de cilindro

As razões acima mencionadas para a explosão ou incêndio de navios de gás podem, de várias maneiras, provocar os seguintes cenários perigosos.

Ruptura do cilindro e emissão de chama

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

• uma coluna de chama forte, aumentando rapidamente a área do incêndio;
• alta temperatura do fogo na origem da explosão;
• toxicidade dos produtos de combustão.

Os danos também podem ocorrer por asfixia, devido a uma diminuição significativa do oxigênio com uma concentração acentuada de gases nocivos.

Estudos realizados mostraram que a vedação de um recipiente de gás de 50 litros com gás liquefeito em caso de incêndio é quebrada em menos de 5 minutos. Como resultado, um flash de fogo com lançamento de uma “bola de fogo” atingindo um diâmetro de 10 m

Normalmente, um vaso se rompe ao longo de sua lateral.

Efeitos prejudiciais secundários da explosão

As consequências prejudiciais secundárias, mas não menos graves, de uma explosão de cilindro são:

• separação de válvula;
• impacto de uma onda de compressão ou onda de choque;
• danos causados ​​​​por fragmentos de elementos de concha.

Fragmentos do cilindro e seus elementos destacados podem voar muito longe, causando danos em um raio de até 250 m, e atingir uma altura de trinta metros.

Perigo de vazamento de gás

O perigo de vazamento de propano de um recipiente danificado é que uma concentração explosiva de uma mistura de hidrocarbonetos e oxigênio é criada na sala muito rapidamente e em grandes volumes - muito mais rápido do que com vazamentos de substâncias líquidas inflamáveis.

Um forte vazamento da mistura de um frasco ou uma válvula de corte com defeito pode ser detectado pelo olfato ou pela audição - o som é semelhante ao que ouvimos quando um balão esvazia rapidamente.

Se suspeitar de vazamento de gás ou para controlar sua ausência, bastará aplicar uma solução de sabão no cilindro com uma esponja e determinar o local da despressurização pelas bolhas que se formam

Se houver vazamento de gás, é necessário cobrir a área do vazamento com um pano úmido, levar a embarcação com cuidado para fora e chamar os trabalhadores do gás.

Desde 2016, os regulamentos técnicos prevêem a instalação obrigatória de alarmes de gás nas novas habitações. Para habitações previamente construídas, esta norma tem caráter consultivo, mas os benefícios deste dispositivo, principalmente em habitações que utilizam gás de botija, são indiscutíveis.

O fato é que a densidade da mistura de hidrocarbonetos é maior que a densidade do ar. Se a vedação do frasco, do equipamento de fechamento ou da mangueira de conexão estiver quebrada, o gás começa a se acumular no fundo e seu odor pode não ser imediatamente detectável. É por isso que uma mistura de propano liberada no ar por um cilindro de gás danificado muitas vezes explode nas casas a partir de qualquer faísca sem ser notada.

Noções básicas de manuseio seguro de cilindros

Antes de instalar o cilindro e conectando-o a aparelhos a gás a primeira coisa a fazer é certificar-se de que não há danos, ferrugem no corpo e que a válvula está em boas condições de funcionamento.

Serão utilizados apenas cilindros certificados e fornecidos por organizações especializadas, possuindo passaporte em papel para todos os ciclos de operação e marcações apropriadas aplicadas por estampagem de impacto.

Os principais requisitos técnicos que devem ser observados na operação de cilindros incluem:

1. Todos os botijões, com exceção de um (cinco litros para ligação ao fogão a gás), devem ser instalados em dependências externas aos edifícios e a uma distância não inferior a 5 m da entrada dos mesmos.
2. Evite armazenar cilindros em salas, porões e sótãos.
3. Não coloque os cilindros a menos de 1 m de dispositivos de aquecimento e 5 m de fogo aberto.

Medidas de segurança óbvias, mas muitas vezes esquecidas, ao usar embarcações com gás incluem e devem ser rigorosamente seguidas:

1. Não coloque fósforo aceso ou isqueiro no cilindro para verificar se há vazamentos de gás.
2. Exclua estritamente o uso de chamas abertas para aquecer a caixa de engrenagens ou válvula. Para estes fins, apenas pode ser utilizada água quente.
3. Se for detectado gás na sala, não ligue nenhum aparelho elétrico, incluindo luzes, nem os desligue. A temperatura de uma faísca em uma tomada ou interruptor pode chegar a mil graus.
4. Não tente reparar você mesmo as válvulas de corte e outros elementos estruturais do cilindro.

Além disso, deve-se seguir rigorosamente os prazos de utilização dos cilindros prescritos pelo fabricante. Os navios fabricados antes de dezembro de 2014 podem ser utilizados por 40 anos.

Na ausência de informação sobre o período permitido de utilização de botijões de gás produzidos após esta data e sem documentação de acompanhamento, Rostechnadzor recomenda considerar 20 anos como prazo de validade do botijão.

É estritamente proibido transportar cilindros de gás utilizando a válvula como dispositivo de retenção. Isto pode causar despressurização ou quebra do dispositivo de travamento.

Uma alternativa segura aos cilindros de gás de aço são os recipientes mais modernos de composto de polímero - Eurocilindros. Seus frascos são protegidos por um invólucro plástico e não acumulam eletricidade estática. A segurança contra explosão dos cilindros compostos é garantida equipando-os com dispositivos de segurança de nova geração - um fusível e uma válvula de retenção para liberação de alta pressão.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os motivos das explosões de cilindros de gás usando exemplos de fatos reais e o que pode e o que não pode ser feito ao utilizá-los:

Como usar corretamente os cilindros de gás em casa e quais requisitos eles devem atender:

Com todos os fatores de risco existentes que acompanham o funcionamento dos equipamentos a gás, não há razão para sucumbir ao medo e recusar a comodidade de utilizá-los no dia a dia.

O conhecimento teórico das causas e condições que acompanham a explosão dos cilindros de gás doméstico pretende ajudar a superar esse medo. E o cumprimento do conjunto de padrões para seu uso seguro servirá como um seguro confiável contra as graves consequências de uma explosão de gás e incêndio.

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