Um tanque que não precisa ser salvo: quatro camadas de proteção em vez de reparos sem fim

Um parque de tanques é o ativo mais caro e mais vulnerável de um terminal ou de um depósito de derivados de petróleo. É também o mais subestimado do ponto de vista da segurança industrial. Lembramo-nos dos tanques duas vezes: quando se planeja o orçamento de pintura e quando algo pegou fogo na instalação vizinha. Entre esses dois momentos o parque vive a sua própria vida: enferruja por dentro, respira vapores para fora, acumula água sobre o teto flutuante e carga estática nos bocais.

Neste artigo quero analisar não «como apagar um tanque», mas como fazer com que ele deixe de ser uma fonte de custos permanentes e de risco permanente. Nos últimos anos surgiram no mercado tecnologias que mudam a própria lógica da operação: em vez de combater as consequências do projeto, elas eliminam a causa. Parte delas avaliamos para o nosso próprio parque, parte vimos em colegas do setor. Aqui exponho o que considero importante para o responsável por um serviço de segurança industrial e saúde do trabalho, e não para um projetista.

Três adversários com os quais lutamos todos os anos

Um tanque de aço com teto flutuante externo tem três adversários crônicos, e os três estão embutidos no projeto.

A atmosfera. Neve, chuva e radiação ultravioleta agem diretamente sobre o teto flutuante. O teto precisa se mover, e sobre ele ficam água e gelo. Os selos e as capas dos postes-guia degradam-se ao sol em poucas temporadas.

A corrosão interna e as perdas. Sobre o produto há sempre uma mistura vapor-ar. Ela escapa para a atmosfera durante as «grandes e pequenas respirações», condensa umidade no metal, cria uma atmosfera explosiva e alimenta os depósitos pirofóricos.

A eletricidade estática e o raio. Durante o carregamento o produto acumula carga. Um parque a céu aberto é um alvo natural para descargas atmosféricas. Nenhum dos dois fatores é visível a olho nu e ambos só se manifestam quando já é tarde.

Contra cada um deles temos uma resposta operacional: pintura, limpeza, reparo dos selos, medições de resistência, inspeções regulamentares. Tudo isso é OPEX que nunca acaba, porque a causa permanece no lugar.

Anatomia das falhas do teto flutuante

Quando analisamos as listas de defeitos de vários tanques com teto flutuante externo, quatro pontos se repetiam vez após vez.

Fig. 1. Quatro pontos típicos de falha do teto flutuante externo: a escada rolante, os selos periféricos, os tubos flexíveis de drenagem e as capas dos postes-guia

O travamento da escada rolante bloqueia o movimento do teto. Em seguida vem um transbordamento ou um pontão desalinhado. A deformação dos selos periféricos é a principal zona de saída de vapores e, portanto, a principal zona de ignição em caso de descarga atmosférica. O entupimento dos tubos flexíveis de drenagem em chuvas prolongadas significa teto alagado. A destruição das capas dos postes-guia pela radiação ultravioleta é um detalhe que abre caminho para a água e para os vapores.

Nenhum desses pontos é defeito de montagem ou de operação. É a consequência de uma única estrutura tentar fazer dois trabalhos incompatíveis: proteger do clima e reter vapores. Enquanto essas funções não forem separadas, a lista de defeitos continuará se repetindo.

Separar as funções: cúpula em cima, pontão dentro

A solução que considero fundamental soa simples: o clima entregamos a um elemento, os vapores a outro.

Fig. 2. A cúpula geodésica de alumínio assume a precipitação, a radiação ultravioleta e o vento. O pontão interno isola a superfície do produto

A cúpula geodésica de alumínio é uma estrutura leve e autoportante, montada com parafusos, sem solda e sem guindastes pesados. O alumínio não se corrói em nossas condições e não exige pintura. A cúpula bloqueia a precipitação, a radiação ultravioleta e a carga de vento. O pontão interno sob a cúpula trabalha em ambiente seco: não precisa de drenos, capas nem proteção contra neve. Ele faz exatamente uma coisa — cobre a superfície do produto e reduz radicalmente a evaporação.

O que isso traz em números e em termos organizacionais cabe bem em uma tabela.

Segundo estimativas dos fornecedores, a separação das funções elimina cerca de 90 % das causas de falha listadas na fig. 1. Eu trataria esse número como referência e não como garantia, mas o princípio é correto: o que não existe no projeto não pode quebrar.

Destaco à parte a linha sobre trabalhos a quente. Para um parque em operação esse costuma ser o argumento decisivo. Montagem sem solda significa que os tanques vizinhos não precisam ser retirados de serviço e purgados. Para um terminal com fluxo contínuo de carga essa é a diferença entre um projeto de um mês e um projeto de uma temporada.

Se o tanque já é velho: revestimento em vez de reforma geral

Nem todo tanque chega à modernização do teto. Situação típica: a perícia de segurança industrial emitiu parecer negativo sobre o fundo ou sobre os anéis inferiores, os trabalhos a quente estão proibidos na área e o tanque é necessário em operação dentro de poucos dias. A resposta clássica é a retirada de serviço por meses, solda, pintura e nova perícia.

Fig. 3. Que solução escolher para um tanque específico: três ramos conforme o estado do costado e a janela de trabalho disponível

A alternativa que surgiu no setor é o revestimento polimérico. Trata-se de um invólucro estanque de PVC ou de poliuretano termoplástico, fabricado sob medida conforme a forma de um tanque específico, de 1 a 5000 metros cúbicos. Ele é introduzido no interior e assume toda a função de estanqueidade. O velho costado de aço passa a ser estrutura portante e não recipiente. A montagem leva a partir de três dias, sem solda. A vida útil declarada é de vinte anos ou mais.

Para nós duas coisas importam. A primeira é jurídica. Segundo a experiência dos fornecedores, um tanque com revestimento passa na perícia de segurança industrial com parecer positivo sem um novo conjunto de documentação autorizativa. Isso precisa ser verificado para a sua própria instalação junto a uma organização pericial com antecedência, e não depois da montagem. A segunda é física e, a meu ver, mais interessante.

Fig. 4. À esquerda: a mistura vapor-ar sobre o produto, as perdas por «respiração» e a condensação de umidade. À direita: o revestimento flexível encosta no produto e não há espaço de vapor

O revestimento flexível encosta na superfície do produto e desce junto com o nível. Não há espaço de vapor. O produto fica praticamente embalado a vácuo. Daí decorrem imediatamente três consequências: não há fase vapor-ar, ou seja, não há atmosfera explosiva no interior; não há condensação, ou seja, não há água de fundo; não há «respirações», ou seja, não há perdas nem emissões. Para o serviço de segurança industrial isso significa que uma classe inteira de cenários do plano de emergência simplesmente desaparece do tanque.

O teto fixo: por que envelhece mais rápido que o costado

Há mais um participante lembrado com menos frequência que o teto e o fundo. É o teto fixo e seus elementos portantes. Eles suportam a carga máxima e, no verão, aquecem ao sol até 60 °C.

Fig. 5. A velocidade de oxidação do metal e de formação de depósitos pirofóricos cresce exponencialmente com a temperatura. Uma camada de isolamento mantém o metal do teto perto da temperatura do produto

A química aqui é simples. A velocidade de oxidação e de formação de depósitos pirofóricos depende da temperatura de forma exponencial: cada dez graus a dobra aproximadamente. O metal do teto a 60 °C envelhece uma ordem de grandeza mais rápido que o costado a 20 °C. A tinta comum não detém esse fluxo de calor: protege da umidade, mas não da temperatura.

A solução que me parece correta é a proteção compósita do teto.

Fig. 6. O escudo compósito do teto: aço, camada de espuma de poliuretano de 50 mm, membrana de poliuretano com óxido de ferro micáceo

Sobre o aço aplica-se uma camada de espuma rígida de poliuretano com 50 mm de espessura e, por cima, uma membrana de poliuretano com adição de óxido de ferro micáceo. Em isolamento térmico, a camada de espuma substitui 100 mm de lã mineral e, pela rigidez, aumenta a capacidade portante do teto em cerca de metade. A membrana forma uma película densa e resistente ao desgaste, insolúvel em petróleo, e é aplicada em ampla faixa de condições: de menos 5 a mais 50 °C, com umidade de até 98 %. Isso significa que os trabalhos não ficam presos a uma curta janela de verão.

Um detalhe técnico que vale a pena observar na escolha do contratado é a densidade da espuma. Com densidade básica de 50-60 kg/m³ a espuma de poliuretano absorve derivados de petróleo. Para bloquear completamente a penetração é preciso uma camada superior com densidade acima de 80 kg/m³ ou um esmalte protetor por cima. Se esse item não constar da proposta comercial, pergunte você mesmo. Um bônus para instalações do norte: com a queda da temperatura o gás nas células fechadas se contrai e o isolamento térmico só melhora.

A ameaça invisível: estática e descargas atmosféricas

Tudo o que foi dito acima diz respeito a materiais. O aterramento é uma questão de procedimento, e aqui há dois pontos que eu levaria ao nível do responsável pelo serviço.

Fig. 7. Dois níveis de proteção: proteção do parque contra descargas atmosféricas e dissipação da eletricidade estática. Os requisitos são definidos pelo Guia de segurança para depósitos de petróleo

O primeiro ponto é uma mudança normativa. Muitos procedimentos de inspeção nas instalações ainda remetem à RD 153-39.4-078-01. Os requisitos em vigor são definidos pelo Guia de segurança para depósitos e armazéns de derivados de petróleo. Se o seu procedimento cita a RD, ele está desatualizado, e numa fiscalização essa será a primeira observação. Do Guia decorre um mandato de inspeção concreto: os eletrodos de aterramento devem ser substituídos quando a corrosão ultrapassa 25 % da área da seção, e a inspeção de condutores de descida e eletrodos é feita no mínimo uma vez a cada cinco anos. A prática mostra que um eletrodo enterrado vive a própria vida: à vista está tudo bem, mas sob a terra já não há seção.

O segundo ponto são níveis diferentes para ameaças diferentes. A proteção contra descargas atmosféricas é o nível macro. Para parques a partir de 100 mil metros cúbicos são necessários para-raios isolados e não captores no próprio tanque. A resistência das juntas soldadas dos condutores de descida não deve ultrapassar 0,05 ohm. A estática é o nível micro. Um anel único de aterramento da instalação com resistência de dissipação da estática inferior a 10 ohms, aterramento de caminhões-tanque e vagões antes do início da operação e limitação da velocidade de carregamento enquanto o bocal não estiver sob a camada de produto.

Um detalhe crítico para quem trabalha com querosene de aviação: no carregamento são obrigatórios braços articulados de alumínio. Uma articulação de aço pode gerar faísca na junta; a de alumínio, não. É um detalhe que custa quase nada e que fecha um dos cenários mais desagradáveis.

Como isso se organiza em um sistema

Cada uma das tecnologias citadas funciona por si só. Mas o efeito real aparece quando elas se cobrem mutuamente.

Fig. 8. O tanque integrado: cúpula, teto compósito, pontão interno ou revestimento, aterramento em dois níveis

A lógica da cadeia é esta. A cúpula protege o revestimento do teto contra precipitação e radiação ultravioleta, e esse revestimento dura mais. O revestimento mantém a temperatura do metal e reforça a capacidade portante. O pontão ou o revestimento interno elimina o espaço de vapor, e o raio não tem mais o que incendiar. O aterramento garante todo o sistema caso algo do anterior não tenha funcionado. Nenhum elemento substitui outro, mas cada um reduz a carga sobre o seguinte.

Para o serviço de segurança industrial e saúde do trabalho isso muda o conteúdo do trabalho. Em vez do ciclo anual «pintamos, limpamos, trocamos o selo, medimos a resistência» surge o ciclo «inspecionamos, registramos, planejamos». É outra carga para a equipe e outra estrutura de riscos no plano de emergência.

Economia: investimento único contra despesas sem fim

A primeira pergunta que farão: quanto custa e para quê, se o tanque funciona assim mesmo. Eu respondo pela estrutura de custos e não por valores concretos, porque os valores são próprios de cada parque.

Fig. 9. Um tanque tradicional exige despesas operacionais crescentes durante toda a vida útil. Um modernizado exige um investimento único e inspeções planejadas

Em um tanque tradicional com teto flutuante as despesas operacionais crescem à medida que o aço envelhece: pintura mais frequente, reparos de selos mais frequentes, mais paradas, e todo esse tempo o produto evapora. Em um tanque modernizado os gastos concentram-se no início e depois vêm as inspeções planejadas. O ponto em que os custos acumulados se igualam depende do clima, do produto e do estado do parque, mas ele sempre existe, e a partir dele cada ano trabalha a favor da modernização.

Três números que podem ser usados na conversa com a área financeira. A vida útil garantida de um tanque modernizado com proteção compósita é de 25 anos ou mais. A quantidade de solda na montagem de cúpulas e revestimentos é zero, e as instalações vizinhas não param. As emissões de mistura vapor-ar e as perdas por respiração são próximas de zero. O primeiro número trata do CAPEX, o segundo da receita perdida do terminal e o terceiro dos encargos ambientais e do fato de que cada metro cúbico de produto evaporado também foi pago por alguém.

Aconselho não começar pelo pacote completo. Pegue um tanque com a lista de defeitos mais longa, calcule seu OPEX anual ao longo de três anos e compare com uma proposta de cúpula e pontão. Normalmente isso basta para que a conversa sobre orçamento passe do «para quê» ao «em que ordem».

Verifique você mesmo

• A que documento remete o seu procedimento de inspeção dos dispositivos de aterramento: ao Guia de segurança para depósitos de petróleo, às normas federais de segurança ou à RD 153-39.4-078-01?
• Quando foi a última vez que se escavou o eletrodo de aterramento no solo, em vez de apenas medir a resistência pela superfície?
• Quantas vezes nos últimos três anos ficou água sobre o teto flutuante depois das chuvas, e isso está registrado no livro?
• Qual é a temperatura do metal do teto ao meio-dia de julho? Se ninguém mediu, considere cerca de 60 °C.
• O plano de emergência contempla o cenário de «alagamento do teto flutuante» e quem atua por ele durante a noite?
• Se amanhã a perícia emitir parecer negativo sobre o fundo, quantos dias o tanque ficará fora de operação e existe um plano B?
• No carregamento de querosene de aviação usam-se braços articulados de alumínio ou de aço?
• Que parcela do orçamento anual do parque vai para trabalhos repetitivos que eliminam a consequência e não a causa?

Conclusão

Um parque de tanques não é uma sentença de reparo eterno. As tecnologias que listei não são exóticas: cúpulas e pontões internos estão instalados há muitos anos, revestimentos e proteções compósitas são usados em terminais em operação, e os requisitos de aterramento estão escritos no Guia, obrigatório para todos. Há aqui apenas uma novidade — olhar para o tanque como um sistema em que cada camada de proteção alivia a seguinte.

A tarefa de um serviço de segurança industrial não é apenas reagir a um incidente, mas também retirar da instalação as causas que tornam o incidente possível. Um tanque sem espaço de vapor, sem água no teto e com aterramento em ordem é um tanque que simplesmente tem menos formas de pegar fogo. É exatamente isso que eu chamo de gestão de risco.

As características técnicas das soluções (cúpula conforme API 650 Annex G / AWWA D108, revestimentos poliméricos, proteções compósitas de teto, requisitos de aterramento) são apresentadas de acordo com dados dos fabricantes e com o Guia de segurança vigente para depósitos e armazéns de derivados de petróleo. A escolha de uma solução concreta para uma instalação exige uma perícia de segurança industrial.