Laudo de inspeção em rede de distribuição de gases medicinais

Foram contratados os serviços de engenharia para acompanhar os testes e correções realizados pela empresa Global Leak Detection nas instalações de uma clínica cirúrgica de alto padrão da região metropolitana. A situação alegada pelo cliente era de que as instalações da rede de gases medicinais - N2O, O2, e Ar comprimido - não estavam retendo a pressão nos ensaios de estanqueidade realizados pela fornecedora de gases medicinais. Visto que as instalações eram novas, foram chamados o engenheiro civil responsável pela obra e o executante da instalação da rede, bem como os instaladores das estativas das salas cirúrgicas. Todos alegaram ter realizado os devidos testes por ocasião da conclusão de seus trabalhos, e não ter verificado defeitos.

Os objetivos do acompanhamento deste trabalho foram: (a) Verificar a conformidade das instalações com a norma ABNT NBR 12188/03; e (b) Acompanhar os ensaios não destrutivos realizados pela empresa contratada e suas intervenções corretivas, para garantir a conformidade com as normas ABNT NBR 15183/10 e NBR 15345/06.

Em relação ao item (a), verificou-se que foram respeitados em geral as recomendações da norma técnica que rege estas instalações, com algumas pequenas não conformidades, quais sejam o código de cores utilizado para identificar o fluido passante nas tubulações, e o contato direto entre metais de diferentes potenciais eletroquímicos, potencializando a oxidação precoce da tubulação de cobre.

Com respeito ao item (b), acompanhou-se os ensaios de estanqueidade e constatou-se a manutenção da pressão durante o período de ensaio recomendado na norma, após 3 intervenções corretivas em trechos da rede.

Ao final da inspeção, foi gerado laudo técnico de 9 páginas apontando todas as irregularidades encontradas, as ações corretivas adotadas e confirmando a execução dos testes recomendados nas normas técnicas vigentes.

Combustíveis fósseis: os vilões da matriz energética mundial? Parte III

Este é o terceiro e último post de uma série que se propõe a ampliar o conhecimento geral do leitor acerca do que é e que relevância tem os combustíveis fósseis na matriz energética mundial. No primeiro post foi abordado em que consistem os combustíveis fósseis, e por que são chamados de "fontes não renováveis de energia". No segundo post, discorreu-se acerca do motivo pelo qual estas fontes ainda correspondem a mais de 80% da matriz energética global. Resta ainda comentar-se os impactos ambientais resultantes da utilização de combustíveis fósseis, e a apresentação de algumas alternativas possíveis para amenizar os efeitos nocivos da larga utilização destas substâncias.
Ao se abordar o tema "impacto ambiental do uso de combustíveis fósseis", o primeiro aspecto a ser lembrado costuma ser a sua colaboração para o efeito estufa (maiores informações sobre o efeito estufa aqui, aqui ou aqui). De fato, a combustão dos compostos orgânicos que constituem os combustíveis fósseis geram dois gases envolvidos no efeito estufa: dióxido de carbono (CO2) e vapor d'água (H2O).  Embora estes dois gases tenham um potencial de retenção da radiação infravermelha relativamente baixo, o seu grau de abundância na atmosfera terrestre os torna os principais responsáveis pelo efeito estufa. Algumas fontes discordam que o vapor d'água deva ser considerado um dos gases causadores do efeito estufa. No entanto, fato é que as moléculas de vapor d'água absorvem e retém radiação infravermelha. Cabe salientar que o efeito estufa não é em si algo ruim. Pelo contrário, é necessário para a manutenção dos ciclos climáticos e biológicos da Terra. Entretanto, parece haver um limite tênue entre o equilíbrio da concentração destes gases, e o desequilíbrio nocivo, que acarretaria o chamado "aquecimento global".
Conforme o artigo Global Warming: A closer look at the numbers (veja as referências no final do artigo), o vapor d'água é responsável por 95% do efeito estufa. Dos 5% restantes, o dióxido de carbono corresponde a 67% (ou seja, aproximadamente 3,3% do total). De onde vem este dióxido de carbono? Este é outro ponto controverso. O referido artigo aponta pouco mais de 3% do dióxido de carbono presente na atmosfera como proveniente de atividades humanas. Se estes dados forem considerados acurados, a atividade humana seria desprezível frente às fontes não humanas de emissão de dióxido de carbono. Algumas destas fontes não humanas que seriam responsáveis pelos demais 97% de emissões: oceanos, que possuem CO2 dissolvido em sua água, e que com o aquecimento passam a liberar este CO2, por diminuição da solubilidade; atividades vulcânicas; e decomposição aeróbia de animais e vegetais mortos.
Entretanto, outra corrente de pesquisas aponta para uma correlação significativa entre o aumento das fontes antropogênicas de emissões de CO2 e o aumento da concentração deste na atmosfera. É o caso dos artigos de Gary W. Hardling, e de artigos da EIA - Energy Information Administration dos EUA.
Portanto, percebe-se uma discórdia a respeito do grau de participação das emissões antropogênicas no aumento da concentração de CO2 na atmosfera. A despeito disto, a questão do vapor d'água é de suma relevância na discussão da verdadeira responsabilidade do combustível fóssil para o efeito estufa, uma vez que a emissão de vapor d'água oriunda da combustão é irrisória frente a ciclos naturais.
Porém, ainda assim, há alguns pontos relacionados a emissão de dióxido de carbono por combustíveis fósseis que são de importante consideração. Conforme relatório da EPA - Environmental Protection Agency, os principais responsáveis pelas emissões de CO2 relacionadas com a atividade humana são a geração de energia elétrica e o transporte público. Veja a figura abaixo:

Não sem razão, os setores de transporte e geração de energia elétrica são os mais desenvolvidos em pesquisas de combustíveis alternativos. São prova disso a ênfase dada aos biocombustíveis no setor de transportes, e às fontes eólicas, solares, nucleares e outras, no setor de geração de energia elétrica. Outra conclusão natural da análise destes dados é a de que o uso doméstico de combustíveis fósseis, como o botijão de GLP utilizado residencialmente para fogões a gás, ou que abastece o aquecedor de passagem de água de muitas residências, possui contribuição insignificante para o total de emissões de CO2 por queima de combustível fóssil.
Até agora discorreu-se sobre a correlação entre os combustíveis fósseis e o efeito estufa. Entretanto, os aspectos ambientais do uso de combustíveis fósseis não se restringem a este fenômeno. Outro fator importante de ser analisado é a emissão de gases tóxicos, carcinogênicos, ou de outra maneira nocivos ao meio ambiente.
Conforme o livro The Nuclear Energy Option, de Bernard L. Cohen, a chamada chuva ácida - resultado da reação de óxidos de enxofre e de nitrogênio presentes na atmosfera com o ar e o vapor d'água - recebe uma parcela de contribuição de gases oriundos da combustão fóssil. É bem verdade que outras fontes, como atividades vulcânicas, lançam quantidades expressivas de enxofre e nitrogênio no ar, ocasionando precipitações com pH da ordem de 4,0 em regiões distantes de fontes antropogênicas, como Antártida e Oceano Índico.
Um dos estudos que correlacionam a acidez da chuva com a atividade humana de utilização dos combustíveis fósseis é um comparativo realizado nos EUA, que aponta que a faixa de pH da chuva na década de 1950 era de 4,5 - 5,6, passando para 4,1 - 4,5 na década de 1980. Entretanto, deve ser levado em conta que a quantidade de enxofre contida no carvão e no petróleo é relativamente baixa, oscilando entre 0,5% e 3,0% em massa. Além disso, os processos industriais envolvidos no processamento de petróleo incluem sistemas de captação e eliminação do enxofre, diminuindo este percentual ainda mais para os seus derivados.
Qual é o impacto ambiental do fenômeno da chuva ácida? Segundo a fonte acima, além dos prejuízos urbanos sobre estruturas metálicas, há um efeito cumulativo degenerador sobre a vegetação nativa. Por exemplo, em uma floresta específica, constatou-se altos teores de alumínio nas árvores, ao passo que as concentrações de cálcio e magnésio estavam abaixo do normal. Esta substituição debilitava a vegetação. Concluiu-se que o fenômeno era devido a excessiva presença de ácido nítrico na chuva - chuva ácida, que agia como um fertilizante acelerador do metabolismo da planta, gerando uma extração excessiva de alumínio do solo.
Há ainda o efeito direto dos poluentes atmosféricos contidos nos combustíveis fósseis sobre a saúde humana. É reconhecido que subprodutos da combustão e outras reações envolvendo combustíveis fósseis geram compostos nocivos em diferentes graus. Alguns dos compostos e seus efeitos, segundo U.S. Environmental Protection Agency, conforme citado no livro acima:
- SO2 (dióxido de enxofre) e NO2 (dióxido de nitrogênio): associados a doenças respiratórias;
- CO (monóxido de carbono): ataca quimicamente a hemoglobina, substância responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. Em altas concentrações, pode levar a inconsciência e até mesmo a morte;
- Compostos aromáticos: muitos são suspeitos ou reconhecidos como agentes carcinogênicos.
Entretanto, há uma certa dificuldade em quantificar e estudar especificamente os efeitos dos subprodutos ou resíduos gerados pela combustão fóssil, uma vez que os poluentes encontram-se diluídos na atmosfera (e em corpos de água), e mesclados com outros agentes nocivos.
Certamente a análise dos impactos ambientais da utilização de combustíveis fósseis poderia seguir extensamente, mas com os elementos abordados já é possível ter um panorama geral do assunto. A conclusão objetiva parece ser: Sim, há impactos ambientais decorrentes do uso de combustíveis fósseis. São eles significativos? Provavelmente. É o combustível fóssil "um mal a ser combatido"? Não necessariamente. É o combustível fóssil o vilão da matriz energética mundial?
A resposta mais adequada a esta pergunta é: depende. Depende do uso que se faz deste. Nos moldes tradicionais, sendo o carro chefe dos combustíveis empregados em transporte e geração de energia elétrica, provavelmente sim. Todavia, já existe um movimento de busca de alternativas focado nestas duas aplicações, conforme discorrido anteriormente. Nestes segmentos, é mais urgente a diminuição do share dos combustíveis fósseis. Nos demais segmentos em que é empregado como combustível, não parece haver necessidade de esforços tão intensivos na substituição.
Qual seria então uma possível alternativa para a utilização destas substâncias? Essencialmente, convertê-las de "combustíveis fósseis" para "matérias primas fósseis". Mencionou-se no primeiro post da série, que o carvão mineral, o petróleo e o gás natural são matéria prima para muitos processos fabris. O carvão mineral é insubstituível na fabricação de aços industriais. O gás natural é extremamente econômico, eficiente e limpo ao ser usado em ciclos de cogeração de energia elétrica através de turbinas de gás e vapor (teoricamente, não é simplesmente uma reação de combustão - veja site da Comgás). E quanto ao petróleo, é a fonte mais apropriada para alguns segmentos de polímeros, em especial os plásticos de engenharia.
As alternativas apresentadas até hoje para substituir o petróleo como fonte de petroquímicos ainda não compensam por completo suas vantagens. Por exemplo, o PHB (polihidroxibutirato), é um plástico biodegradável, cuja matéria prima é de fonte biológica (veja link). No entanto, suas aplicações são limitadas, e seu processo produtivo, caro. Também o "eteno verde", cuja composição química é idêntica a do eteno de petróleo (e, portanto, NÃO É BIODEGRADÁVEL), é produzido em um processo que gera como efluente água em proporções comparáveis a do próprio produto eteno. Esta água, como todo efluente industrial, precisa ser tratada antes de ser descartada ou reaproveitada. Embora não seja um poluente altamente nocivo, o grande volume de subproduto encarece o processo e necessita de outras medidas para evitar maiores impactos ambientais.
Assim, uma utilização equilibrada das fontes ainda disponíveis de combustíveis fósseis, reduzindo sua utilização em aplicações que apresentam alternativas viáveis e vantajosas, apresenta-se como a melhor alternativa para que o combustível fóssil, com seu importante papel ao longo da história humana, não passe a ser o vilão da matriz energética moderna.

Combustíveis fósseis: os vilões da matriz energética mundial? Parte II

Em um post anterior, foi feito um breve apanhado a respeito de em que consistem os combustíveis fósseis, como se formam, e porque são chamados de fontes "não renováveis" de energia.

Uma vez que há uma série de questionamentos ambientais e éticos, além de aspectos técnicos que apontam para a insustentabilidade do uso desenfreado destas fontes, por que os combustíveis fósseis ainda respondem por mais de 80% da matriz energética mundial? Analisar alguns dados pode ser esclarecedor.

É senso comum que as reservas de petróleo estejam prestes a acabar no futuro próximo. Embora seja evidente, pelo considerado no post anterior, que as reservas totais de combustível fóssil sem dúvida estejam sendo reduzidas, o fato é que não se sabe ao certo quanto ainda resta no subsolo. De fato, ainda hoje, o volume anual de novas jazidas de petróleo encontradas supera a extração e consumo anual do petróleo. Veja o gráfico abaixo (fonte: International Energy Agency - IEA)

Segundo a Agência Nacional do Petróleo (ANP), as reservas mundiais de petróleo comprovadas aumentaram 0,1% em 2009 em relação a 2008, e as de gás natural, 1,2%.

Estes dados, surpreendentes para muitos, indicam que a situação de falta de combustível fóssil não é tão iminente quanto alguns veículos de mídia podem fazer crer.

Outro indício de que os combustíveis fósseis ainda estarão fortemente presentes na matriz energética nas próximas décadas é o volume de recursos empregado na pesquisa e desenvolvimento relacionadas a eles. Como exemplo, os dados estatísticos relacionados a P&D de energia somente nos Estados Unidos, revelam um investimento de US$ 166 milhões em pesquisas relacionadas a combustíveis fósseis, ao passo que apenas US$ 102 milhões em energias renováveis. Apesar disso, os Estados Unidos é um dos países que mais investem em pesquisa de fontes renováveis de energia. Por isso, algumas fontes falam em volumes mundiais de investimentos 10 vezes maiores em pesquisa e desenvolvimento relacionados a combustíveis fósseis, comparados àqueles relacionados a fontes renováveis de energia.

Por esta razão, estes combustíveis são responsáveis pela maior parte da geração de outras formas de energia, como a gereação de energia elétrica. Segundo a Aneel, mais de 39% da energia elétrica mundial é gerada a partir de carvão mineral, devido a eficiência, baixo custo e estabilidade de preços.

De um ponto de vista regional, os aspectos econômicos também são determinantes para a larga utilização de combustível fóssil. O Rio Grande do Sul, por exemplo, possui 88% das jazidas de carvão comprovadas do Brasil (fonte: SEPLAG RS). Isto o torna o principal bem mineral do estado. Sem dúvida há portanto o interesse político e econômico na manutenção de seu uso para os mais diversos fins.

Um aspecto tecnológico muito importante a favor do emprego de combustíveis fósseis é o "estado da arte" em que se encontra o desenvolvimento da tecnologia disponível para o emprego destas fontes. Sites de fornecedores de tecnologia, como Siemens e GE, utilizam argumentos como a confiabilidade e eficiência dos processos envolvendo combustíveis fósseis, o que implica também em economia de custos e maximização de lucros.

Portanto: a) a relativa abundância de recursos remanescentes; b) o volume de investimentos que foram (e continuam sendo) aportados nestas fontes; c) o estado de desenvolvimento e consolidação da tecnologia relacionada a elas; e d) os interesses políticos e econômicos são algumas das principais razões pelas quais os combustíveis fósseis respondem por mais de 80% da matriz energética mundial.

No entanto, que dizer dos aspectos ambientais? que alternativas existem para um uso mais racional das fontes não renováveis de energia? Estes serão assuntos para o terceiro e último post da série.

Combustíveis fósseis: os vilões da matriz energética mundial? Parte I

Sem dúvida o assunto de combustíveis fósseis é um tema de ampla abrangência e complexidade, sobre o qual muitos enfoques podem ser dados. Neste post serão abordados apenas alguns pontos, para incentivar o leitor a reflexão e (talvez) revisão de alguns conceitos.

O combustível denominado "fóssil" pode ser definido como um "depósito de hidrocarbonetos, como petróleo, carvão mineral e gás natural, derivado dos restos (fósseis) acumulados de antigas plantas e animais, utilizado como combustível".(The American Heritage Science Dictionary).

Esta definição é um pouco simplista no que tange ao modo como se formam estas substâncias. Na verdade, a mera deposição ou acúmulo de restos de plantas e animais não produz em si petróleo, carvão mineral ou gás natural. Ao menos não na forma em que são empregados como recursos energéticos. A verdade é que as condições a que estes resíduos são submetidos (temperatura, pressão, pH, tempo de residência, agentes catalíticos, etc) lhes conferem suas características peculiares. E é também por isso que há diferentes composições de petróleo, carvão mineral e gás natural, de acordo com as condições a que estavam submetidos nos diferentes locais onde se encontravam.

Em realidade, o termo "combustível" é limitado para descrever este amplo conjunto de compostos orgânicos, cujo ponto em comum é sua origem. O petróleo, por exemplo, é matéria prima na fabricação de plásticos, borrachas sintéticas, solventes e uma série de outros produtos que se destinam a fins diversos que não a combustão. O carvão mineral, por outro lado, é muitas vezes utilizado sob a forma de coque para a têmpera do aço industrial, conferindo-lhe características mecânicas e fisico-químicas peculiares. E até mesmo o gás natural, composto consideravelmente mais simples, é utilzado em algumas aplicações como matéria prima.

Por que se diz que estes combustíveis fósseis são recursos finitos, ou esgotáveis? Afinal, o processo de crescimento, morte e decomposição animal e vegetal, bem como a sedimentação e deposição destes resíduos no subsolo - que gerariam as condições de produção dos combustíveis fósseis - são processos contínuos!

A questão pode ser respondida com um balanço material global.
De fato, os combustíveis fósseis são chamados de "fontes não renováveis de energia", e seu ciclo, de "ciclo aberto", porque a taxa de produção destas substâncias - e por "produção" entenda-se sua formação no subsolo - é de uma ordem de grandeza incomparavelmente inferior a taxa de extração e consumo. Enquanto as "energias renováveis" de "ciclo fechado", como biocombustíveis, possuem um tempo de reposição da ordem de meses, os ciclos completos do carbono de origem fóssil seriam fechados após séculos. (Veja o site breve história do petróleo, do prof. Luís Carlos Gomes Domingos, do Departamento de Mineralogia e Geologia da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra).
Aliado a isso, há evidências que a quantidade relativamente grande de reservas destas substâncias que existem na época atual, se deve a alguns eventos extraordinários que ocorreram em eras geológicas passadas, fazendo com que grandes quantidades de "matéria prima" para os combustíveis fósseis - restos de animais e vegetais - fossem soterrados e sedimentados quase simultaneamente. Ou seja, a taxa média de produção destes materiais seria ainda menor que aquela que produziu as reservas das quais hoje o homem beneficia-se.
Portanto, por que os combustíveis fósseis respondem ainda por mais de 80% da matriz energética mundial? (Fonte: IEA - International Energy Agency). Este será um assunto para um post futuro.

A "tríade inseparável" em sistemas de escoamento forçado de fluidos incompressíveis

Em grande parte das aplicações industriais, rurais e urbanas, sistemas de escoamento de fluidos incompressíveis (ver nota) requerem a utlização de bombas. Isto se dá desde aplicações complexas, como bombeamentos de fluidos não-newtonianos através de bicos de aplicação em injetoras de termoplásticos, até as funções mais simples, como sistemas de recalque em edifícios residenciais, ou bombas de captação de água em irrigações rurais.

No entanto, para um correto funcionamento do sistema, o projeto e a execução devem observar a necssidade de outros dois itens, além da bomba propriamente dita. A figura abaixo auxilia na identificação destes itens de projeto.

1) tanque ou vaso de acúmulo da bomba - é um recipiente, devidamente dimensionado de acordo com a vazão da bomba, que visa suprir a entrada da bomba com o fluido escoante, garantindo uma energia mínima de entrada necessária para que a bomba não cavite (NPSH).

2) bomba - é o equipamento responsável por fornecer a energia necessária para que o fluido escoe. Podem ser rotativas, de deslocamento positivo, ou outros tipos alternativos. Na saída da bomba, a energia entregue ao fluido encontra-se armazenada na forma de pressão.

3) Válvula da saída da bomba - tem por objetivo regular a vazão de saída da bomba, bem como possibilitar a interrupção do fluxo do fluído, quando necessário.

Esta "tríade" deve estar presente em todo sistema de escoamento forçado. O que muitas vezes ocorre é que o elemento pode estar presente de maneira não evidente. Por exemplo, as chamadas "bombas autoescorvantes" são bombas que possuem acopladas a carcaça seu próprio vaso de acúmulo. E que dizer das bombas de captação para ETAs ou irrigação? Neste caso, normalmente são utilizadas bombas submersíveis, onde o impelidor da bomba entra em contato direto com o corpo de água de onde ela esta sendo captada. Assim, o próprio corpo de água - rio, lago, açude, etc - serve como vaso de acúmulo da bomba.

A ausência ou mau dimensionamento de um destes elementos pode comprometer o bom funcionamento do sistema. Como exemplo, veja o caso do que ocorreu em um condomínio horizontal da grande Porto Alegre, cujo abastecimento de água se dava através de captação em poço artesiano.

Foi relatado que o sistema de abastecimento das casas não atendia satisfatoriamente a demanda, chegando a água com "pouca pressão" (tecnicamente, seria baixa vazão) as residências. Constatou-se que parte das residências estava utilizado escoamento puramente por gravidade, enquanto outra parte se valia de pressurizadores (bombas de pequeno porte) instaladas na entrada. O que, então, ocorria? Havia ausência de vasos de acúmulo antes de cada pressurizador, gerando assim uma pressão negativa na rede de abastecimento do condomínio, o que ocasionava a baixa vazão, mesmo nas residências com pressurizador. A solução seria: a)instalação de um sistema de pressurização "central", na saída do reservatório do condomínio; ou b)instalação de reservatórios individuais em cada residência, e pressurizadores instalados na saída dos reservatórios.

O exemplo acima ilustra a importância de se observar a "tríade" dos sistemas de escoamento forçado para fluidos incompressíveis. Evidentemente há outras variáveis de projeto, que devem ser levadas em conta para o correto funcionamento do sistema. A melhor alternativa para contornar um problema com sistemas de escoamento forçado é solicitar a revisão do sistema por parte de um engenheiro químico, mecânico ou sanitarista.

Nota: Fluidos considerados incompressíveis são aqueles que sofrem variação insignificante do seu volume com a variação da tempertura. Pode-se dizer que a maioria dos líquidos enquadra-se na definição de fluidos incompressíveis (água, óleo, gasolina, etc). Já os fluidos compressíveis são aqueles que variam grandemente seu volume com a temperatura. Neste enquadram-se a maioria dos gases (ar, GNV, GLP, etc).