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NFPA 51: projeto e instalação de sistemas de oxigênio para soldagem, corte e processos correlatos

Essa norma, editada pela National Fire Protection Association (NFPA), fornece os mais recentes requisitos de segurança contra incêndio para sistemas alimentados a oxigênio em processos de soldagem, corte e correlatos. Esta edição de 2013 foi reorganizada para coordenar as quantidades máximas permitidas por área de armazenamento (MAQ) e controles de construção, conforme outras normas da NFPA.

02/03/2016 - Equipe Target

Sistemas de oxigênio para soldagem e corte

A NFPA 51:2013 - Standard for the design and installation of oxygen-fuel gas systems for welding, cutting, and allied processes fornece os mais recentes requisitos de segurança contra incêndio para sistemas alimentados a oxigênio em processos de soldagem, corte e correlatos. Esta edição de 2013 foi reorganizada para coordenar as quantidades máximas permitidas por área de armazenamento (MAQ) e controles de construção de acordo com NFPA 55: Compressed Gases and Cryogenic Fluids Code, NFPA 1: Fire Code, NFPA 400: Hazardous Materials Code, and NFPA 5000®: Building Construction and Safety Code®. A edição de 2013 inclui as normas atualizadas e clarificadas para tubos de oxigênio, incluindo as pressões admissíveis; e novos protocolos para os sistemas de tubos de acetileno móveis, conforme a NFPA 51A: Standard for Acetylene Cylinder Charging Plants.

Profissionais da indústria, engenheiros de design e funcionários responsáveis pela aplicação dos requisitos precisam da NFPA 51 para as orientações sobre o armazenamento de cilindros, sistema e tubulações e equipamentos de proteção associados, tais como reguladores. A norma também inclui disposições para o uso de geradores de acetileno, armazenamento de carbureto de cálcio para geradores de acetileno e sistemas de reboque de acetileno móveis.

Conteúdo da norma

Capítulo 1 Administração

1.1 Escopo

1.2 Propósito

1.3 Retroatividade

1.4 Equivalência

1.5 Gases de combustível na fase líquida

1.6 Operações e práticas de prevenção de incêndios

1.7 Compatibilidade de material de oxigênio

1,8 Cilindros e recipientes

1.9 Unidades e fórmulas

Capítulo 2 Publicações referenciadas

2.1 Gerais 

2.2 Publicações NFPA

2.3 Outras publicações

2.4 Referências para Extração das seções obrigatórias

Capítulo 3 Definições

3.1 Geral

3.2 Definições oficiais da NFPA

3.3 Definições gerais

Capítulo 4 Cilindros e recipientes

4.1 Fabricação e Marcação 

4.2 Cilindro de armazenamento e uso – Geral

4.3 Cilindro para armazenamento de gás combustível

4.4 Cilindro para armazenamento de oxigênio

4.5 Reservatórios de gás

4.6 Recintos exauridos

4.7 Ambientes com gás

Capítulo 5 Cilindros coletores

5.1 Distribuidores de gás combustível

5.2 Distribuidores de oxigênio com alta pressão

5.3 Distribuidores de oxigênio com baixa pressão

5.4 Coletores de saída portáteis

Capítulo 6 Sistemas de tubulação

6.1 Materiais e projeto

6.2 Juntas de tubulação

6.3 Instalação

6.4 Limpeza

6.5 Testes

6.6 Pintura e sinalização

Capítulo 7 Equipamentos de proteção, mangueira e reguladores

7.1 Geral

7.2 Alívio de pressão para sistemas de tubulação

7.3 Equipamento de proteção de tubulação

7.4 Equipamento de proteção para estação de saída

7.5 Mangueiras e conexões

7.6 Reguladores e redutores de pressão

Capítulo 8 Geradores de acetileno

8.1 Listagem e marcação

8.2 Avaliação e limitações de pressão

8.3 Localização 

8.4 Geradores estacionários de acetileno (automáticos e não automáticos)

8.5 Geradores estacionários acetileno dentro e fora dos recintos

Capítulo 9 Armazenamento de carbeto de cálcio

9.1 Embalagem

9.2 Armazenamento em edifícios

9.3 Armazenamento no exterior de edifícios

Capítulo 10 Sistemas de reboque móvel para acetileno

10.1 Disposições gerais

10.2 Estações de descarga em locais de consumo

10.3 Estações de descarga em interiores

10.4 Instruções

10.5 Proteção contra incêndios

Anexo A Material explicativo

Anexo B Referência informativa

Índice

Pode-se ressaltar que a soldagem por oxi-gás é um processo por fusão, no qual a união entre os metais é conseguida através da aplicação do calor gerado por uma ou mais chamas, resultantes da combustão de um gás, com ou sem o auxílio de pressão, podendo ou não haver metal de adição. As superfícies dos chanfros dos metais de base e o material de adição quando presente, fundirão em conjunto formando uma poça de fusão única, que após o resfriamento se comportará como um único material.

O sistema é simples, consistindo dos cilindros dos gases comprimidos, reguladores de pressão, manômetros, mangueiras, válvulas de retenção e uma tocha de soldagem, com bico adequado; podem ser conseguidas diferentes atmosferas pela variação da quantidade relativa de comburente e combustível. Há uma grande variedade de gases disponíveis para a soldagem a gás, sendo que normalmente o acetileno é o preferido, tanto pelo custo, como pela temperatura de chama.

O metal de adição é uma vareta, normalmente especificada para cada caso de soldagem e de um modo geral, para a soldagem de ferros fundidos e metais não ferrosos utiliza-se um fluxo de soldagem, também chamados de fundente, que tem a finalidade de manter a limpeza do metal base na área da solda, bem com ajudar na remoção de filmes de óxidos que se formam na superfície. A soldagem pelo processo oxi-gás oferece várias vantagens: o equipamento é barato e versátil, é ótima para chapas finas, é realizada com pequenos ciclos térmicos, não usa energia elétrica e solda em todas as posições.

Em compensação o processo apresenta inúmeras desvantagens tais como: chamas pouco concentradas, o que acarreta grandes zonas termicamente afetadas pelo calor, é necessária grande habilidade do soldador, não é econômica para chapas espessas, tem baixa taxa de deposição, manuseia gases perigosos e o uso de fluxo acaba gerando produtos corrosivos no metal.

O oxigênio é o gás comburente, apresentando-se inodoro, insípido e incolor e encontrando-se em abundância na natureza. Industrialmente pode ser obtido por liquefação e destilação do ar, reação química ou eletrólise da água. O processo mais usado é o primeiro, sendo o ar inicialmente purificado e em seguida, após várias compressões, expansões e resfriamentos sucessivos, o mesmo é liquefeito.

Em uma coluna de destilação e retificação realiza-se a separação dos vários componentes do ar, obtendo-se assim no final oxigênio de alta pureza. A distribuição do oxigênio para soldagem normalmente é realizada através de cilindros de aço sem costura, sob pressão de 150 kgf/cm² (147,1 bar) ou seja 7000 litros de gás comprimido, em cilindros de 46 litros aproximadamente.

Em instalações de consumo elevado de oxigênio pode-se optar por trabalhar com tanques criogênicos, os quais recebem o oxigênio líquido; conforme o mesmo for sendo consumido, será vaporizado em evaporadores instalados na saída dos tanques.

Já o acetileno é obtido da reação da água sobre o carbureto de cálcio, que por sua vez é produzido em fornos apropriados pela reação entre o carbono (C) e o cal (CaO). A formação do acetileno propriamente dito é resultante de uma reação endotérmica reversível, que melhora o rendimento calorífico da chama, mas ao mesmo tempo contribui para aumentar o perigo no manuseio do gás em caso de uma dissociação.

A produção do acetileno pode ser realizada no próprio local por meio de geradores (geralmente em pequenas oficinas) ou ser armazenada em cilindros onde o mesmo se encontra dissolvido sob pressão em acetona líquida, a qual é retida no interior do cilindro em uma massa porosa (carvão vegetal, cimento, amianto e terra infusória).

Nestas condições consegue-se armazenar até 11 kg de gás em pressões da ordem de até 18 kgf/cm² (17,6 bar) com bastante segurança, pois a acetona consegue dissolver 575 vezes seu próprio volume para cada unidade atmosférica. O acetileno é um gás que apresenta certa instabilidade sob pressões elevadas e corre o risco de se dissociar, gerando uma grande liberação de calor e podendo explodir; desta forma deve-se tomar todo o cuidado para que a pressão do mesmo na rede de distribuição não ultrapasse 1,5 bar.

FONTE: Equipe Target

Baseado nos documentos visitados

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