Explosão de Pneus - Risco de fatalidades

Depois de deixar no site várias informações sobre risco de explosão de vasos de pressão chegou a hora de por a mão na massa e calcular a energia liberada na explosão de pneu e seus impactos sobre pessoas e instalações.

Para este cálculo escolhemos o Pneu do caminhão fora de estrada Caterpillar 777, que é muito utilizado em Mineração.

Calculando Energia Gerada pela Explosão de Pneu de Caminhão Off Road Pneu Bridgestone 27.00 RF49

Para Tal vamos utilizar a Equação de Brode para determinar a Energia Potencial Armazenada no Pneu em condições normais!

Onde

EBr = Energia (lb inch)

k = Tx de calor específico (ver tabela 1)

P1 = Pressão do gás pneu calibrado (psi)

P0 = Pressão ambiente (psi)

V = Volume (Inch³)

Para o Pneu de Caminhão Off Road Pneu Bridgestone 27.00 RF49 temos os seguintes dados:

P0= 15psi

P1= 112 Psi

Volume = 124.485 inch³

K= 1,4

Utilizando equação de Brode teremos:

E br = ((112-15)124.485)/(1,4-1)

E br= 30.187.659 lb.inch

E br = 2.515638 lb.ft

E br=3.411.035 joules

O joule (J) é a unidade de energia e trabalho no Sistema Internacional que definida como

J= 1 kg × m²/s²

Esta Energia potencial qdo liberada em uma explosão vai produzir um trabalho de destruição.

A energia gerada será dissipada pela atmosfera de modo que os efeitos da onda de sobre pressão e impactos degradam com a distância.

A forma mais comum para avaliar os impactos causados por uma explosão será utilizando uma avaliação da energia equivalente de detonação de TNT, conhecida como TNT equivalente.

Em geral, o equivalente TNT representa a massa de TNT que iria provocar uma explosão do mesmo nível de energia, como a unidade de peso do explosivo sob consideração. Especificamente, o equivalente TNT é definida como a razão entre a massa de TNT à massa do explosivo que resulta na mesma ordem de grandeza da onda de choque (ou impulso de pressão) na mesma distância para cada carga radial, que assume as leis de escala de Sachs e Hopkinson. Todos os explosivos gerar ondas de choque que apresentam características semelhantes. A principal razão para a escolha de TNT como uma referência explosiva é que existe uma grande quantidade de dados experimentais em relação às características de ondas de choque associados a este explosivo.

Neste caso temos que calcular TNT Equivalente para explosão do Pneus de Fora

A Energia em TNT equivalente é:

Dados que E (TNT)= 4.850 J/g ou seja cada grama de TNT tem energia contida de 4.850 joules

Teremos:

E br= 3.411.035 joules ÷ 4.850 j/g

E br = 703, 30 gramas de TNT

Temos que calcular a distancia relativa ao TNT pela equação:

Onde Ze = Distancia relativa

M= Massa TNT em Kg

R = Distancia real

No ábaco abaixo teremos no eixo dos YY a sobrepressão que a massa de TNT vai produzir a uma determinada distância XX

Calcular Ze= para uma distancia de 10 metros do centro da explosão do Pneu:

Ze = 11,26 vejam que o ábaco não dá esta precisão, vamos neste caso arredondar a massa para 1kg TNT que não vai fazer muita diferença ou seja diferença desprezível para este caso

Entrando no Abaco com Ze= 10 teremos uma sobrepressão de 0,2 Psig

Transformando para KPa = 0,20* 101,3 = 20,26 KPa

Na tabela abaixo localizando a pressão teremos:

Vamos ver a distancia de provocaria Ruptuta do Timpano

A Tabela 3 (Lees pag 17/224- Explosion) refere ao dano do tímpano para 1% de risco de dano, que é adequado para uso em ambientes abertos como referencia de mitigação de risco ocupacional, em outras palavras 99% da população sobreviveria sem dano.

A pergunta que temos que fazer é qual a distância segura para que um trabalhador não sofra nenhum dano com a explosão deste tipo de Pneu.

Com dano com ruptura do tímpano pelo deslocamento do ar teremos uma sobre pressão de 2,8 Psig

Convertendo a pressão de 1,0 Psig é 0,068046 KPa teremos que uma pressão de 2,8 psig igual a 0,19 Atmosferas

Entrando no gráfico de TNT equivalente teremos suma distancia de 10 metros

Probabilidade de fatalidade por danos ao Pulmão

Hemorragia pulmonar é outro efeito sobre o ser humano causado por exposição a sobre-pressões decorrentes de uma explosão, estes efeitos foram estudados por número grande de pesquisadores, Como Zuckerman em 1940 e 1941, Krohn, Whitteridge 1942, Glasstone 1962 e outros. O quadro abaixo referente ao Handbook Lee pagina 17/225 correlaciona a probabilidade de fatalidade por hemorragia pulmonar devido ao efeito da sobre-pressão causada por uma explosão.

Para Pressão de 14,5 Psig ou 0,98 atmosferas teremos uma distância de 2,0 metros, neste caso teríamos risco de morte por danos pulmonar sem considerar o risco de projeção do individuo ou ser atingido por misseis

Para que um trabalhador não sofra nenhum dano com a explosão deste tipo de Pneu nem ser atingido por nenhum fragmento

A distância muito segura seria para um sobrepressão de 2,0 KPa segundo Hand Book – Lee tabela 17.43 vista acima.

Para achar em pressão atmosférica divide por 101,3

Logo 2,0 KPa = 0,020 atmosferas

Neste Caso entrando no gráfico 0,02 atmosferas chegaremos a uma distância 100% segura em relação a misseis e ondas de sobrepressão de 70 metros.

Não encontramos estatísticas de explosão de pneus, mas mesmo partindo do pressuposto que a frequência seja muito baixa, consideramos este risco significativo devido à severidade que pode ser resultante da explosão, os cuidados e mitigações devem ser planejadas e implantadas, é o mesmo caso de explosão de cilindros e reservatórios de ar comprimido, quando ocorrem deixam um rastro de danos que elevam probabilidades de fatalidades a níveis inaceitáveis para o trabalhador.