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Ameaças de gases inflamáveis

Há três tipos principais de ameaças relacionadas a gases:

Inflamável
Risco de incêndio e/ou explosão, por exemplo, metano, butano e propano

Tóxico
Risco de envenenamento, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, dióxidode carbono e cloro

Asfixiante
Risco de sufocamento, por exemplo, falta de oxigênio. O oxigênio pode serconsumido ou deslocado por outro gás

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Ameaçasde gases inflamáveis
A combustão é uma reação química muito simples na qual o oxigênio é rapidamentecombinado com outra substância, resultando na liberação de energia. Essaenergia aparece principalmente como calor, às vezes na forma de chamas. Asubstância de ignição normalmente, mas não sempre, é um composto dehidrocarboneto e pode ser sólido, líquido, vapor ou gás. Entretanto, apenasgases e vapores são considerados nesta publicação.

(Lembre-se:os termos “inflamável”, “explosivo” e “combustível” são, para os objetivosdesta publicação, intercambiáveis.)

Oprocesso de combustão pode ser representado pelo conhecido triângulo do fogo.

Trêsfatores são indispensáveis para causar a combustão:
1. Uma fonte de ignição
2. Oxigênio
3. Combustível, na forma de gás ou vapor

Emqualquer sistema de proteção contra incêndios, o objetivo é sempre remover pelomenos um desses três itens potencialmente perigosos.

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Limitede inflamabilidade
Há apenas um grupo limitado de concentração de gás/ar que produzirá uma misturacombustível. Este grupo é específico para cada gás ou vapor, delimitado por umnível superior, conhecido como Limite Superior de Explosividade (ou LSE) e umnível inferior, chamado de Limite Inferior de Explosividade (LIE).

Emníveis abaixo do LIE, não há gás suficiente para produzir uma explosão, ouseja, a mistura é pobre, enquanto que acima do LSE, a mistura não contémoxigênio suficiente, ou seja, é rica. Portanto, a faixa inflamável fica entreos limites LIE e LSE para cada gás individual ou mistura de gases. Fora desseslimites, a mistura não pode entrar em combustão. Os dados dos gases inflamáveisna seção 2.4 indicam os valores de limites para alguns dos gases e compostoscombustíveis mais conhecidos. Os dados correspondem a gases e vapores emcondições normais de temperatura e pressão. Um aumento na pressão, natemperatura ou na quantidade de oxigênio normalmente amplia a faixa deinflamabilidade.

Emuma usina industrial, normalmente não haveria vazamento de gases nas áreasvizinhas ou, no pior dos casos, apenas um nível superficial baixo de gáspresente. Portanto, o sistema de aviso antecipado e de detecção será necessáriosomente para verificar níveis de zero por cento de gás até o limite inferior deexplosividade. Quando essa concentração for alcançada, procedimentos dedesligamento ou evacuação do local deverão ser iniciados. Na verdade,normalmente acontecerá em uma concentração menor que 50 por cento do valor doLIE, de maneira que uma margem adequada de segurança seja disponibilizada.

Porém,sempre deve ser lembrado que em áreas fechadas ou sem ventilação, muitas vezes,uma concentração em excesso do LSE pode ocorrer. Nas inspeções, deve-se tomarcuidado especial durante a operação de escotilhas ou portas, pois a entrada doar externo pode diluir os gases, formando uma mistura perigosa e combustível.

(Lembre-se:LIE/LIF e LSE/LSF são, para os objetivos desta publicação, intercambiáveis.)

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Propriedadesdos gases inflamáveis

Pontode ignição
Os gases inflamáveis também têm uma temperatura na qual ocorrerá a ignição,mesmo sem uma fonte externa de ignição, como uma faísca ou chama. Essatemperatura é chamada de ponto de ignição. Os aparelhos a serem utilizados emáreas perigosas não devem ter uma temperatura de superfície que exceda o pontode ignição. Os instrumentos são indicados com uma temperatura máxima desuperfície ou uma classificação T.

Pontode combustão (°C)
O ponto de ignição de um líquido inflamável é a temperatura mínima na qual asuperfície do líquido emite vapor suficiente para ser aceso por uma pequenachama.

Nãoconfunda com o ponto de ignição, uma vez que podem ser bastante diferentes:

Paraconverter a temperatura de Celsius para Fahrenheit:
Tf = ((9/5) x Tc) + 32.

Ouseja, para converter -20 Celsius em Fahrenheit, primeiro multiplique atemperatura em Celsius por nove quintos para obter -36. Então adicione 32 paraobter -4°F.

Densidadedo vapor
Ajuda a determinar a posição do sensor
A densidade de um gás/vapor é comparada ao ar
quando ele é = 1,0
Densidade do vapor < 1,0 aumentará
Densidade do vapor > 1,0 diminuirá

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Dadosdos gases inflamáveis
Os dados podem ser alterados de acordo com o país e a data, sempre consulte asnormas locais atualizadas.

Referências: BS EN 61779-1:2000Electrical apparatus for the detection and measurement of flammable gases-Part1: General requirements and test methods. (Somente em inglês)

NIST Chemistry Web Book June 2005release. Aldrich Handbook of Fine Chemicals and Laboratory Equipment 2003-2004.

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Ameaçasde gases tóxicos
Alguns gases são tóxicos e podem ser perigosos para a vida mesmo emconcentrações muito baixas. Alguns gases tóxicos têm cheiro forte com ocaracterístico cheiro de “ovos podres” do H2S. Os cálculos utilizados com maiorfrequência para a medição da concentração de gases tóxicos são partes pormilhão (ppm) e partes por bilhão (ppb). Por exemplo, 1 ppm seria equivalente auma sala cheia com um total de 1 milhão de bolas, com uma dessas bolas sendovermelha. A bola vermelha representaria 1 ppm.

Maispessoas morrem devido à exposição a gases tóxicos do que devido a explosõescausadas pela ignição de gases inflamáveis. (Deve-se observar que há um grandegrupo de gases que são tanto combustíveis quanto tóxicos, de maneira que,muitas vezes, até mesmo detectores de gases tóxicos necessitam de aprovaçãopara áreas perigosas.) A principal razão para tratar de gases inflamáveis etóxicos separadamente é que as ameaças e as normas envolvidas e os tipos desensores necessários são diferentes.

Comas substâncias tóxicas (além dos evidentes problemas ambientais), a principalpreocupação é o efeito sobre os funcionários da exposição a concentrações aindamenores, que poderiam ser inaladas, ingeridas ou absorvidas pela pele. Como osefeitos adversos geralmente podem resultar de uma exposição cumulativa de longoprazo, é importante não somente medir a concentração de gás, mas também o tempototal da exposição. Existem até mesmo alguns casos conhecidos de sinergismo,nos quais substâncias podem interagir e produzir um efeito muito pior juntas doque o efeito separado de cada uma delas.

Apreocupação quanto às concentrações de substâncias tóxicas no local de trabalhose concentra tanto em compostos orgânicos quanto inorgânicos, incluindo osefeitos que elas poderiam ter sobre a saúde e a segurança dos funcionários, apossível contaminação de um produto final fabricado (ou equipamentos usadosnesta fabricação), além da interrupção subsequente das atividades normais detrabalho.

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Monitoramentoda higiene
O termo “monitoramento da higiene” geralmente é utilizado para cobrir a área demonitoramento industrial da saúde associada à exposição de funcionários acondições perigosas de gases, resíduos, ruídos etc. Em outras palavras, oobjetivo é garantir que os nível no local de trabalho fiquem abaixo dos limitesestabelecidos.

Esteassunto cobre tanto as áreas de estudo (definição do perfil de exposiçõespotenciais) e o monitoramento pessoal, no qual um funcionário aplicainstrumentos e a amostragem é feita o mais próximo possível da zona derespiração. Isso garante que o nível de contaminação medido seja realmente arepresentação do que é inalado pelo funcionário.

Deve-seressaltar que tanto o monitoramento pessoal quanto o monitoramento do local detrabalho devem ser considerados partes do plano de segurança integrado e geral.Eles são destinados apenas para fornecer as informações necessárias sobre ascondições como elas se apresentam na atmosfera. Isso permite que a açãonecessária seja tomada para atender às normas industriais relevantes e aosrequisitos de segurança.

Sejaqual for o método escolhido, é importante levar em consideração a natureza datoxicidade de todos os gases envolvidos. Por exemplo, todo instrumento quemedir apenas o limite médio ponderado no tempo ou um instrumento do qual umaamostra é extraída para a análise subsequente de laboratório não protegeria umfuncionário contra uma pequena exposição a uma dose letal de uma substânciaaltamente tóxica. Por outro lado, pode ser relativamente normal exceder por umbreve momento o limite de exposição de longo prazo (LTEL) em algumas áreas dafábrica, o que não precisa ser indicado com uma situação de alarme. Portanto, osistema de instrumentos ideal deve ser capaz de monitorar tanto os níveis deexposição de curto prazo quanto de longo prazo, assim como os níveis de alarmeinstantâneos.

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Limitesde exposição a tóxicos

Limitesde exposição ocupacional europeus
Os valores do limite de exposição ocupacional europeus (OELs) são definidospelas autoridades nacionais competentes ou por outras instituições nacionaisrelevantes conforme as concentrações de compostos perigosos no ar do local detrabalho. Os OELs para substâncias perigosas representam uma ferramentaimportante para a avaliação e o gerenciamento de riscos, além de ser umainformação valiosa para as atividades de saúde e segurança no trabalhorelacionadas a substâncias perigosas.

Oslimites de exposição ocupacional podem ser aplicados tanto aos produtoscomercializados quanto aos resíduos e subprodutos dos processos de produção. Oslimites protegem os funcionários contra efeitos na saúde, mas não englobam asquestões de segurança, como o risco de explosões. Visto que os limites mudamfrequentemente e podem variar de acordo com o país, você deve consultar asautoridades nacionais relevantes para garantir que você dispõe das informaçõesmais recentes.

Oslimites de exposição ocupacional no Reino Unido são de responsabilidade dasCOSHH (Control of Substances Hazardous to Health Regulations, Normas decontrole de substâncias perigosas para a saúde). As normas COSHH requerem que oempregador garanta que a exposição dos funcionários a substâncias perigosaspara a saúde seja evitada ou, se não for possível na prática, adequadamentecontrolada.

Desde6 de abril de 2005, as normas apresentaram um novo sistema do limite deexposição ocupacional mais simples. As normas existentes para seguir aspráticas recomendadas foram reunidas com a introdução de oito princípios àsCOSHH (emenda) de 2004.

Oslimites máximos de exposição (MELs) e os padrões de exposição ocupacional(OESs) foram substituídos por um único tipo de limite, o limite de exposição nolocal de trabalho (WEL). Todos os MELs, e a maior parte dos OESs, estão sendotransferidos para o novo sistema WEL e manterão seus valores numéricosanteriores. Os OESs para aproximadamente 100 substâncias foram excluídos, vistoque essas substâncias foram banidas ou quase não são usadas ou que háevidências que sugerem efeitos adversos à saúde, próximos ao valor do limiteantigo. A lista de limites de exposição é conhecida como EH40 e foidisponibilizada pela Autoridade de saúde e segurança (HSE) do Reino Unido.Todos os WELs legalmente executáveis no Reino Unido são valores de limite noar. A concentração máxima admissível ou aceitável varia de substância para substânciade acordo com sua toxicidade. Os tempos de exposição são ponderados por oitohoras (TWA de oito horas) e 15 minutos (limite de exposição de curto prazo,STEL). Para algumas substâncias, uma exposição curta é considerada tão críticaque elas são definidas apenas com um STEL, que não deve ser superado, mesmo porum tempo mais curto. A potência para penetrar na pele é observada na lista deWEL com a observação “Pele”. Carcinogenicidade, toxicidade de reprodução,potencial de irritação e sensibilização são considerados na preparação de umaproposta para um OEL, de acordo com o conhecimento científico presente.

Limitesde exposição no trabalho nos EUA
Os limites de segurança no trabalho nos Estados Unidos variam de estado paraestado. Aqui são fornecidas informações sobre os três principais provedores delimites de exposição no trabalho nos EUA, a ACGIH, a OSHA e a NIOSH.

AACIGH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) publica asconcentrações máximas permitidas (MAC), que foram mais tarde renomeadas paravalores limítrofes (TLV).

Osvalores limítrofes são definidos como um limite de exposição “ao qual seacredita que quase todos os funcionários possam ser expostos diariamentedurante toda a vida de trabalho sem prejuízos”. A ACGIH é uma organizaçãoprofissional de higienistas do trabalho de universidades e instituiçõesgovernamentais. Os higienistas ocupacionais do setor privado podem participarcomo membros associados. Uma vez por ano, os diferentes comitês propõem novoslimites ou guias de práticas recomendadas de trabalho. A lista de TLVs incluimais de 700 substâncias químicas e agentes físicos, assim como diversos índicesde exposição biológica para determinadas substâncias químicas.

AACGIH define tipos diferentes de TLV como:

Valorlimítrofe – limite médio ponderado no tempo (TLV-TWA): aconcentração do limite médio ponderado no tempo para um dia de trabalho de oitohoras e uma semana de trabalho de 40 horas, nos quais se acredita quepraticamente todos os funcionários podem estar seguidamente expostos, dia apósdia, sem efeitos adversos.

Valorlimítrofe – limite de exposição de curto prazo (TLV-STEL): aconcentração em que se acredita que os funcionários possam ser expostoscontinuamente por um curto período de tempo sem sofrer de irritação, danoscrônicos ou irreversíveis aos tecidos ou narcose. O STEL é definido como umaexposição de TWA de 15 minutos, que nunca deve ser excedido durante um dia detrabalho.

Valorlimítrofe – extremo (TLV-C): a concentração que não deveser excedida durante qualquer parte da exposição no trabalho.

Háuma recomendação geral de limite máximo que se aplica aos TLV-TWAs que não têmSTELs. O limite máximo nos níveis de exposição do funcionário pode exceder 3vezes o TLV-TWA por não mais que um total de 30 minutos durante o dia detrabalho, e sob nenhuma circunstância devem exceder 5 vezes o TLV-TWA, contantoque o TLV-TWA não seja excedido.

OsTLVs da ACGIH não têm força legal nos EUA, são apenas recomendações. A OSHAdefine os limites regulamentares. Porém, os TLVs da ACGIH e os documentos decritérios são uma base muito comum para a definição de TLVs nos EUA e em muitosoutros países. Os limites de exposição da ACGIH, em muitos casos, apresentam umnível de proteção maior que os da OSHA. Muitas empresas dos EUA utilizam osatuais níveis da ACGIH ou outros limites internos e com maior nível deproteção.

AOSHA do Departamento de trabalho dos EUA publicou os limites de exposiçãopermissíveis (PELs). Os PELs são limites regulamentares com valor legal sobre aquantidade ou a concentração de uma substância no ar. O conjunto inicial delimites de 1971 se baseava nos TLVs da ACGIH. A OSHA conta atualmente com cercade 500 PELs para várias formas de aproximadamente 300 substâncias químicas,muitas das quais são amplamente utilizadas em ambientes industriais. Os PELsexistentes estão relacionados em um documento chamado “29 CFR 1910.1000”, opadrão de contaminadores do ar. A OSHA utiliza, de maneira semelhante à ACGIH,os seguintes tipos de OELs: TWAs, níveis de ação, limites extremos, STELs,limites máximos e, em alguns casos, os índices de exposição biológica (BEIs).

OInstituto nacional de segurança e saúde no trabalho (NIOSH) temresponsabilidade legal para recomendar níveis de exposição seguros aos funcionários.A NIOSH identificou os níveis de exposição recomendados (RELs) paraaproximadamente 700 substâncias perigosas. Esses limites não têm força legal. ANIOSH recomenda os limites por meio de documentos de critérios à OSHA e aoutras instituições que utilizam OEL. Os tipos de RELs são TWA, STEL, extremose BEIs. As recomendações e os critérios são publicados em vários tiposdiferentes de documentos, como os boletins inteligentes atuais (CIB), alertas,análises especiais de ameaças, estudos de ameaças ocupacionais e diretrizestécnicas.

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Dadosdos gases tóxicos
Os gases tóxicos listados abaixo podem ser detectados usando os equipamentosfornecidos pela Honeywell Analytics. Os dados do gás são fornecidos, quandoconhecidos.

Comoo desenvolvimento de produtos é contínuo, entre em contato com a HoneywellAnalytics se o gás que você necessita não estiver listado.

Osdados podem ser alterados de acordo com o país e data, sempre consulte asnormas locais atualizadas.

Referência: EH40/2005 Workplaceexposure limits, OSHA Standard 29 CFR 1910.1000 tables Z-1 and Z-2 and ACGIHThreshold Limit Valves and Biological Exposure Indices Book 2005.

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Perigode asfixia (falta de oxigênio)
Precisamos respirar o oxigênio (O2) do ar para viver. O ar é composto porvários gases diferentes, incluindo o oxigênio. O ar ambiente normal contém umaconcentração de oxigênio de 20,9% v/v. Quando o nível de oxigênio fica menorque 19,5% v/v, considera-se que o ar apresenta deficiência de oxigênio. Asconcentrações de oxigênio abaixo de 16% v/v são consideradas perigosas para osseres humanos.

Aredução do oxigênio pode ser causada por:
•Deslocamento
•Combustão
•Oxidação
•Reação química

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Enriquecimentode oxigênio
Geralmente esquecemos que o enriquecimento de oxigênio também pode causarriscos. Em níveis maiores de O2, a inflamabilidade de materiais e gasesaumenta. Em níveis de 24%, itens, como roupas, podem entrar em combustãoespontânea.

Osequipamentos de soldagem oxiacetilênica combinam o oxigênio e o gás acetilenopara produzir uma temperatura extremamente alta. Outras áreas onde ameaçaspodem surgir de atmosferas enriquecidas com oxigênio incluem áreas defabricação ou armazenamento de sistemas de propulsão de foguetes, produtosusados para branqueamento no setor de polpa e papel e estações de tratamento deágua potável.

Ossensores devem ter uma certificação especial para uso em atmosferas com O2enriquecido.

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Áreasque tipicamente requerem a detecção de gases
Há muitas aplicações diferentes para a detecção de gases inflamáveis, tóxicos ede oxigênio. Os processos industriais envolvem cada vez mais o uso e afabricação de substâncias altamente perigosas, principalmente de gases tóxicose combustíveis. Inevitavelmente, ocorrem ocasionais escapamentos de gás, quepodem gerar possíveis ameaças à instalação industrial, aos funcionários e àspessoas que moram na proximidades. Incidentes em todo o mundo envolvendoasfixia, explosões e perda de vidas são uma advertência sobre esse problema.

Petróleoe Gás
O setor de petróleo e gás abrange várias atividades de upstream, desde aexploração e produção terrestre e em alto-mar de petróleo e gás até otransporte, armazenamento e refinamento. A grande quantidade de gases dehidrocarboneto envolvida representa um sério risco de explosão e, além disso,gases tóxicos, como o sulfeto de hidrogênio, estão presentes com frequência.

Aplicaçõestípicas:
•Equipamentos de perfuração para exploração
•Plataformas de produção
•Terminais terrestres de petróleo e gás
•Refinarias

Gasestípicos:
Inflamáveis: gases de hidrocarboneto
Tóxicos: sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono

Fabricaçãode semicondutores
A fabricação de materiais semicondutores envolve o uso de substâncias altamentetóxicas e gases inflamáveis. Fósforo, arsênico, boro e gálio são frequentementeusados como agentes dopantes. O hidrogênio é usado tanto como um gás reagentequanto como um gás condutor em ambientes redutores. Gases de entalhe e delimpeza incluem o NF3 e outros compostos perfluorados.

Aplicaçõestípicas:
• Reatores por wafer
• Secadores por wafer
• Gabinetes de gás
• Deposição química em fase gasosa

Gasestípicos:
Inflamáveis: hidrogênio, álcool isopropílico, metano
Tóxicos: HCl, AsH3, BCl3, PH3, CO, HF, O3, H2Cl2Si, TEOS, C4F6, C5F8, GeH4,NH3, NO2 e falta de O2
Pirofóricos: silano

Indústriasquímicas
Talvez um dos maiores usuários de equipamentos de detecção de gás seja aindústria química. Normalmente, elas usam uma ampla gama de gases inflamáveis etóxicos em seus processos de fabricação ou criam esses gases como subprodutosdesses processos.

Aplicaçõestípicas:
•Armazenamento de matéria-prima
•Áreas de processos
•Laboratórios
•Linhas de bombas
•Estações compressoras
•Área de carga/descarga

Gasestípicos:
Inflamáveis: gases de hidrocarboneto gerais
Tóxicos: vários, incluindo sulfeto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio eamônia

Usinaselétricas
Normalmente, o carvão e o petróleo são usados como o principal combustível emusinas elétricas. Na Europa e nos Estados Unidos, grande parte dessas usinasestá sendo convertida para gás natural.

Aplicaçõestípicas:
•Tubulação e queimadores ao redor da caldeira
•Pacotes dentro e ao redor da turbina
•Em silos de carvão e correias transportadoras em estações antigas decarvão/petróleo

Gasestípicos:
Inflamáveis: gás natural, hidrogênio
Tóxicos: monóxido de carbono, SOx, NOx e deficiência de oxigênio

Namaiorias das indústrias, um dos papéis principais do plano de segurança para aredução de riscos aos funcionários e à instalação é a utilização de dispositivosde aviso antecipado, como os detectores de gás. Eles podem ajudar aproporcionar mais tempo para que ações corretivas ou de proteção sejam tomadas.Eles também podem ser usados como parte de um sistema de monitoramento esegurança totalmente integrado para uma instalação industrial.

Estaçõesde tratamento de águas residuais
As estações de tratamento de águas residuais são comuns em muitas cidades.
Os esgotos normalmente liberam metano e H2S. O cheiro de “ovos podres” do H2Spode ser percebido com frequência, pois nosso olfato pode detectá-lo a menos de0,1 ppm.

Aplicaçõestípicas:
•Digestores
•Poços de fábricas
•Depuradores de H2S
•Bombas

Gasestípicos:
Inflamáveis: metano, vapores de solventes
Tóxicos: sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, cloro, dióxido de enxofre,ozônio

Salasde caldeiras
As salas de caldeiras são apresentadas em todos os formatos e tamanhos.Pequenos edifícios podem ter uma única caldeira, enquanto prédios maiores têmnormalmente salas de caldeiras maiores que abrigam várias caldeiras grandes.

Aplicaçõestípicas:
• Vazamento de gases inflamáveis da entrada principal de gás
• Vazamentos da caldeira e da tubulação de gás ao redor
• Monóxido de carbono liberado de uma caldeira com falta de manutenção

Gasestípicos:
Inflamáveis: metano
Tóxicos: monóxido de carbono

Hospitais
Os hospitais podem usar diferentes substâncias inflamáveis e tóxicas,especialmente nos laboratórios. Além disso, muitos deles são de grande porte etêm fornecimento no local e estações de alimentação reservas.

Aplicaçõestípicas:
• Laboratórios
•Frigoríficos
•Salas de caldeiras

Gasestípicos:
Inflamáveis: metano e hidrogênio
Tóxicos: monóxido de carbono, cloro, amônia, óxido de etileno e deficiência deoxigênio

Túneis/estacionamentos
Túneis e estacionamentos fechados precisam ser monitorados quanto a gasestóxicos advindos de gases de exaustão. Os túneis e estacionamentos modernosusam este monitoramento para controlar os sistemas de ventilação. Os túneistambém precisam ser monitorados quanto ao acúmulo de gás natural.

Aplicaçõestípicas:
•Túneis para carros
•Estacionamentos subterrâneos e fechados
•Túneis de acesso
•Controle da ventilação

Gases típicos:
Inflamáveis: Metano (gás natural), GPL, GNL, vapor de gasolina
Tóxicos: Monóxido de carbono e dióxido de nitrogênio




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