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ATMOSFERA EXPLOSIVA ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 1 SUMÁRIO CONTEÚDO PÁGINAS INTRODUÇÃO 03 DEFINIÇÕES 03 DIFERENÇA ENTRE NUVENS EXPLOSIVAS 08 PONTO DE FULGOR 10 PONTO OU TEMPERATURA DE IGNIÇÃO 11 LIMITES DE INFLAMABILIDADE EXPLOSIVIDADE 13 RISCO DE IGNIÇÃO EM ATMOSFERA EXPLOSIVA 17 PROTEÇÃO PRIMÁRIA CONTRA EXPLOSÃO 19 PROTEÇÃO SECUNDÁRIA CONTRA EXPLOSÃO 19 CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS QUANTO À ATMOSFERA EXPLOSIVA 20 CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS 21 EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS INTRINSECAMENTE SEGUROS E ASSOCIADOS 30 TIPO DE PROTEÇÃO USADA EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS - ÁREAS CLASSIFICA DAS 30 DEFINIÇOES E TERMINOLOGIAS 33 IDENTIFICAÇÃO DO TIPO DE PROTEÇÃO DO EQUIPAMENTO 33 MARCAÇÃO EX E TIPOS DE ETIQUETAS 35 TIPOS DE BARREIRAS DE SEGURANÇA INTRÍNSECA 38 ATERRAMENTO 38 ISOLAÇÃO GALVÂNICA 39 APLICAÇÕES TÍPICAS DE EQUIPAMENTOS INTRINSECAMENTE SEGUROS E ASSOCIADOS 43 ANEXOS 49 BIBLIOGRAFIA 53 ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 2 ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 3 1 INTRODUÇÃO Desde que começou a produzir o fogo, o homem vem se aprimorando na ciência de dominá-lo, a fim de que essa importantíssima ferramenta não se torne uma arma contra quem a usa. Ao armazenar madeira seca para usar como lenha, já houve a necessidade de evitar que o fogo a atingisse, e na medida em que a quantidade de madeira armazenada cresceu o risco de incêndio cresceu também. Quando passou a produzir carvão mineral e, especialmente, ao cavar minas para retirar carvão, o risco aumentou e muito. No ambiente das minas, havia não só o risco de incêndio mas também o risco de explosão por causa do pó e dos gases comuns existentes ali, denominados grisu. A suspensão de poeira de carvão e a presença de grisu não exigiam uma chama para dar início à combustão: bastava uma fagulha para produzir o início de uma queima violenta do pó em suspensão. Entre 1911 e 1913, diversos acidentes em minas de carvão na Inglaterra chamaram atenção para uma importante fonte de início de combustão: a fagulha elétrica. Os estudos a respeito das causas e as possíveis formas de evitá-las fizeram nascer a Segurança Intrínseca. 2 DEFINIÇÕES NBR IEC 60079-14 Atmosferas explosivas - Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas Complementares NBR10861 Prensa-cabos NBR15206 Instalações hidráulicas prediais - Chuveiros ou duchas - Requisitos e métodos de ensaio NBR5363 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Tipo de proteção "d" - Especificação NBR5420 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Invólucros com pressurização ou diluição contínua - Tipo de proteção "p" NBR5456 Eletricidade geral NBR5597 Eletroduto de aço-carbono e acessórios, com revestimento protetor e rosca NPT - Requisitos NBR5598 Eletroduto de aço-carbono e acessórios, com revestimento protetor e rosca BSP - Requisitos NBR6251 Cabos de potência com isolação extrudada para tensões de 1 kV a 35 kV - Requisitos construtivos NBR6812 Fios e cabos elétricos - Queima vertical (fogueira) NBR8370 Equipamento elétrico para atmosfera explosiva - Terminologia https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=40253 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29724 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=27314 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=27314 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29361 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29361 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=28843 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=28843 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29187 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=37684 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=37684 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=37685 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=37685 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29087 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29087 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29928 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29233 ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 4 NBR8447 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas de segurança intrínseca - Tipo de proteção "I" NBR8601 Equipamentos elétricos imersos em óleo para atmosferas explosivas NBR9518 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Requisitos gerais NBR9883 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Segurança aumentada - Tipo de proteção "E" NBR9884 Máquinas elétricas girantes - Graus de proteção proporcionados pelos invólucros IEC 60079-10 IEC 60079-13 IEC 60079-15 IEC 60079-18 IEC 60079-5 Baseada (s) IEC 79-14 NORMAS REGULAMENTADORAS QUE COMPLEMENTAM AS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERA EXPLOSIVA SÃO: • NR 22 Trabalho Subterrâneo; • NR 25 – Resíduos Industriais; • NR 33 – Segurança e Saúde nos Trabalhos em Espaços Confinados; • NBR 5363 - Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Invólucros à prova de explosão – Tipo de proteção "d" – Especificação; • NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão – Procedimento; 2.1 ÁREAS CLASSIFICADAS É uma área na qual a probabilidade da presença de uma atmosfera explosiva é tal que exige precauções para a construção, instalação e utilização de equipamentos elétricos. Para um primeiro enfoque sobre as instalações elétricas em áreas classificadas, é fundamental que seja conceituado o que se entende por “instalações elétricas à prova de explosão”. São chamadas de “instalações elétricas a prova de explosão” e muito freqüentemente confundidas com instalações a prova de pó, a prova de gases ou vapores, e até blindadas a prova de tempo, as instalações em áreas chamadas classificadas. Estas instalações possuem características muito específicas e variáveis, de acordo com os ambientes, substâncias e equipamentos envolvidos. https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29617 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29617 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29624 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29624 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29662 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29662 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29666 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29666https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29665 https://www.target.com.br/pesquisa/resultado.aspx?pp=16&c=29665 ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 5 2.2 O QUE SÃO ATMOSFERAS EXPLOSIVAS? São misturas de substâncias inflamáveis com o ar na forma de: gás, vapor, névoa, poeira ou fibras, na qual após a ignição, a combustão se propaga através da mistura. A potencialidade dos danos devidos à propagação descontrolada de uma ignição não desejada exige que nossa atenção se prenda à eliminação dos fatores determinantes da combustão. Há muito, sabemos que para a combustão, necessitamos de três elementos básicos: o combustível, o comburente e a fonte de ignição, que se constituem no famoso triangulo do fogo, proporcionando assim um princípio de incêndio e ou um explosão. Atmosfera explosiva – Mistura com ar, em condições atmosféricas, com substâncias inflamáveis em forma de gás, vapor, névoa ou poeira que, depois da ignição, a combustão consome. Área classificada – Área na qual uma atmosfera explosiva está presente, ou é esperada de estar presente, em quantidades que requeiram especial precaução para a construção, a instalação e o uso de equipamentos. A norma define como área classificada um volume com risco de explosão. Área não classificada – Área na qual uma atmosfera explosiva não é esperada em quantidades que requerem precaução especial para construção, instalação e uso de equipamentos. Manutenção – Combinação de ações que tem o objetivo de manter e/ou restabelecer as condições de operação de um equipamento, dentro das especificações e performances exigidas. Inspeção – Tarefa de verificação de um equipamento sem desmontagem total ou parcial, podendo ser completada por alguma medição para se determinar a condição de um equipamento ou instalação. Inspeção visual – Inspeção que Identifica, sem ser necessário o acesso por equipamentos ou ferramentas, de algum defeito ou anormalidade, como a falta de parafusos, o que pode estar aparente a olho nu. Inspeção fechada – Inspeção mais profunda que a visual. Nesta inspeção pode ser necessária a utilização de ferramentas para abrir o equipamento. Normalmente esta inspeção não necessita da desenergização do equipamento. Inspeção detalhada – Esta inspeção identifica defeitos que não podem ser identificados pela inspeção fechada. Esta inspeção visa identificar conexões frouxas, que somente podem ser identificadas pela abertura do equipamento, com ou sem a utilização de ferramentas e equipamentos de teste. Inspeção inicial – É a Inspeção em equipamentos antes de serem colocados em ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 6 operação. Inspeção periódica – É a inspeção em equipamentos, sistemas e instalações baseadas em rotina. Inspeção por amostragem – É a Inspeção realizada em uma parte da totalidade dos equipamentos, sistemas e instalações. Supervisão contínua – Frequente atendimento, inspeção, serviço e cuidados de manutenção para um equipamento ou instalação elétrica realizada por profissional qualificado que possui experiência neste tipo de instalação específica e neste ambiente, de forma a manter a proteção contra a explosão das instalações em condições satisfatórias. Pessoal qualificado – São profissionais experientes, treinados nos vários tipos de proteção e práticas de Instalações, sabedores das normas e regras relevantes e princípios gerais de classificação de área. Este profissional deve ter treinamentos contínuos. Pessoal técnico com função executiva – É o profissional qualificado que provê gerenciamento técnico das atividades. O profissional deve ter conhecimentos sobre atmosfera explosiva adequada a função, conhecer o local e as condições das instalações. Ele assume a responsabilidade geral (global) e o controle dos sistemas de inspeção para o equipamento elétrico dentro das áreas classificadas. Combustão – Propagação da reação química de oxidação exotérmica de um combustível. Área Explosiva – Área em que há misturas explosivas de gases, vapores, poeiras inflamáveis e ar, sob determinadas condições de concentração, temperatura e pressão. Deflagração – Reação química exotérmica com pequena velocidade de propagação da ordem de centímetros por segundos, iniciada pela ignição. Essa reação é acompanhada de uma ligeira alteração de pressão e de um leve ruído Explosão – É o tipo de combustão com velocidade na ordem de grandeza de m/s. O processo é instável, com um aumento de pressão em torno de 3 a 10 bar. O ruído resultante é intenso, devido a expansão rápida dos gases, pela altas temperaturas. Detonação – É o tipo de combustão com velocidade na ordem de km/s. A mistura inflamável se decompõe quase instantaneamente e pressão é maior que 20 bar. Possui ruído forte. Temperatura de superfície – É um parâmetro para os equipamentos instalados em áreas classificadas, em função da temperatura que esses equipamentos desenvolvem. Deve, sob qualquer circunstância, ser menor que a temperatura de ignição espontânea das misturas da atmosfera em que há trabalho. MIC (minimum ignition currente) - Menor valor de corrente elétrica que flui em uma chave, no instante imediatamente anterior ao instante em que tal chave se abre e que pode produzir fagulhamento capaz de iniciar a combustão da atmosfera explosiva. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 7 Consideremos, para análise, o circuito a seguir (Fig. 1), onde R, L e C representam a resistência, indutância e capacitância equivalentes de um circuito elétrico qualquer; V é a tensão de alimentação instantânea e CH é um contato mecânico colocado na área explosiva (área classificada). A MIC do circuito é definida como a mínima corrente instantânea i, que circula na chave CH, exatamente antes do momento de abertura da mesma, que pode causar um centelhamento de magnitude suficiente para provocar a ignição da atmosfera explosiva. Tal valor serve como referência sobre o grau de periculosidade de uma mistura. Sendo assim, podemos concluir que a MIC varia com o próprio tipo de circuito; ou seja, com os valores de R, L, C e V. A MIC também varia com a freqüência da tensão V (maior freqüência = maior MIC), com a qualidade dos contatos (melhor contato = menor MIC) e com a velocidade de separação dos contatos (maior velocidade = menor MIC, o que vai na contramão dos esforços de aperfeiçoamento nas técnicas de chaveamento). Energia e ignição – É a energia capaz de energizar as moléculas da mistura a ponto de desencadear a reação química exotérmica de oxidação. Concentração da mistura – É o percentual de combustão na mistura com o comburente ( oxigênio ). A mistura é chamada mistura rica quando é alto o percentual de combustível; e mistura pobre quando é baixo tal percentual MIE (minimum ignition energy) – É a mínima energia necessária para provocar a explosão de uma mistura em concentração ótima para a explosão. MESG (maximum experimental safegap)- Fator determinante do grau de periculosidade de uma mistura explosiva, o MESG é a distância máxima indicada na figura 2 seguinte, na qual a combustão da mistura contida na parte interior da câmara de explosão não é propagada para a câmara exterior, sendo que a ignição é causada por um eletrodo, estando a mistura na proporção ideal de explosão. Para Gaps maiores que o MESG, a detonação se propaga da câmara interior para a câmara exterior. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 8 3 DIFERENCA ENTRE FORMACAO DE NUVENS EXPLOSIVAS Estas estão divididas em 03 categorias, que são características do combustível gerador e como são sustentadas, que tem um impacto fundamental nos meios pelos quais as explosões devem ser impedidas e minimizadas. No caso de gases e vapores – as misturas do combustível com o ar no nível molecular geram prontamente nuvens explosivas. Ocorrem mais frequentemente das nuvens acidentais formadas no exterior do equipamento de processo, e com menor frequência dentro dos equipamento de processo. Nuvens explosivas de spray - são geradas igualmente na maioria dos casos, fora do equipamento de processo, onde os líquidos combustíveis pressurizados são liberados acidentalmente, por meios de rachaduras, furos, no qual o líquido em gotas finas é fracionado mecanicamente. No caso de poeiras – as nuvens explosivas preliminares, são no interior do equipamento de processo. 3.1 TEMPERATURA AMBIENTE Os equipamentos a prova de explosão são fabricados tomando como base temperaturas ambiente de -20° C a 40 °C. Os equipamentos elétricos projetados para faixas de diferentes temperatura deve ser informada pelo fabricante do equipamento. Deve vir indicada por um símbolo Ta ou Tamb, juntamente com a faixa de temperatura. 3.2 POSSIBILIDADE DE EXPLOSAO A possibilidade de uma atmosfera explosiva sofrer ignição depende de vários tipos de misturas, das características físicas, condições ambientais. 3.3 PROPRIEDADES BÁSICAS DAS SUBSTÂNCIAS INFLAMÁVEIS 3.3.1 VAPORIZAÇÃO Passagem do líquido para o gasoso por aumento de temperatura ou diminuição da pressão. A vaporização pode ocorrer de três formas distintas: Evaporação: é a vaporização lenta que ocorre a qualquer temperatura e somente na superfície do líquido. Ex.: evaporação dos rios, lagos, mares, etc. Ebulição: é a vaporização rápida e tumultuada que ocorre somente a uma dada temperatura (ponto de ebulição) e em todo o líquido ao mesmo tempo. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 9 Calefação: é a vaporização mais rápida e tumultuada que ocorre quando uma pequena quantidade do líquido entra em contato com uma grande quantidade de calor. Ex.: pingo de água em uma chapa quente. 3.4 LEI DAS MUDANÇAS DE ESTADOS FÍSICOS "Durante as mudanças de estados físicos de uma substância pura, a temperatura permanece constante." Ponto de fusão: é a temperatura na qual ocorre a fusão. É numericamente igual ao ponto de solidificação da mesma substância nas mesmas condições. Ponto de ebulição: é a temperatura que ocorre a ebulição. É numericamente igual ao ponto de liquefação Substância pura: é um conjunto de moléculas quimicamente iguais. Pode ser de dois tipos: - Substância pura simples: é aquela que apresenta um só elemento químico. Ex.: O2, S8, Cl2, O3, N2, P4. - Substância pura composta: é aquela formada por mais de um elemento. Ex.: H2O, CO2, H2SO4,C12H22O11 . 3.5 MISTURAS É a associação de duas ou mais substâncias cujas propriedades permanecem inalteradas, ou seja, é possível separar seus componentes por um método adequado de fracionamento de misturas. As misturas classificam-se em homogêneas e heterogêneas, sendo utilizado como critério o visual ao microscópio. Mistura homogênea: é aquela mistura que apresenta uma única fase (único aspecto). Ex.: água + álcool, água + açúcar. Mistura heterogênea: é aquela mistura que apresenta mais do que uma fase (mais do que um aspecto). Ex.: água + éter, água + azeite. Fase: é cada aspecto distinto de uma mistura. 3.6 CONVECÇÃO, DIFUSÃO E DENSIDADE RELATIVA CONVECÇÃO: A convecção é a forma de transmissão do calor que ocorre principalmente nos fluidos (líquidos e gases). Diferentemente da condução onde o calor é transmitido de átomo a átomo sucessivamente, na convecção a propagação do calor se dá através do movimento do fluido envolvendo transporte de matéria. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 10 A descrição e explicação desse processo é simples: quando certa massa de um fluido é aquecida suas moléculas passam a mover-se mais rapidamente, afastando-se, em média, uma das outras. Como o volume ocupado por essa massa fluida aumenta, a mesma torna- se menos densa. A tendência dessa massa menos densa no interior do fluido como um todo é sofrer um movimento de ascensão ocupando o lugar das massas do fluido que estão a uma temperatura inferior. A parte do fluído mais frio (mais densa) move-se para baixo tomando o lugar que antes era ocupado pela parte do fluido anteriormente aquecido. Esse processo se repete inúmeras vezes enquanto o aquecimento é mantido dando origem às chamadas correntes de convecção. São as correntes de convecção que mantêm o fluido em circulação. Para o aquecimento ou resfriamento do ar este é o processo de propagação do calor mais eficiente. Em uma residência, qual seria a melhor posição para se colocar um ar condicionado para que fosse mais eficiente no inverno? E, no verão? Por exemplo, temos o aquecimento de uma sala por uma lareira. O ambiente é aquecido, basicamente, tanto pelo processo de radiação quanto por convecção. Fenômenos naturais como às brisas marítima e terrestre, ventos e as correntes oceânicas podem ser explicados através da convecção. Você Sabia? Num ambiente de microgravidade, não há convecção: os gases e líquidos quando são aquecidos não sobem e ao serem resfriados não descem. Quando se acende uma vela, a chama tem uma forma hemisférica, com um núcleo amarelo brilhante. A falta de um fluxo ascendente de ar faz com que a propagação do calor para baixo seja maior ocorrendo unicamente por condução. Após poucos minutos toda a vela derrete. A chama não desaparece e a cera derretida forma uma bola líquida que rodopia em torno do pavio, depositando-se sobre o suporte. 4 PONTO DE FULGOR É a temperatura mínima necessária para que um combustível comece a desprender vapores ou gases inflamáveis que, combinados com o oxigênio do ar e em contato com uma chama, comecem a queimar. O principal aspecto deste ponto é que, se retiramos a chama, o fogo se apagará devido a pouca quantidade de calor para produzir gases suficientes para manter a transformação em cadeia, ou seja, o fogo. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo elatextos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 11 4.1 DENSIDADE RELATIVA Gases mais leves que o ar (metano, gás natural, etc) - tendência de se dispersarem rapidamente para a atmosfera. Gases mais pesados que o ar (propano, butano, etc) - tendência de ocupar as partes inferiores, formando nuvens de gás, e caminhar grandes distâncias, sempre próximas ao solo. É uma característica tão importante que influencia na delimitação do volume de risco da área classificada. Ponto De Combustão - É a temperatura mínima necessária para que um combustível desprenda vapores ou gases inflamáveis que, combinados com o oxigênio do ar e ao entrarem em contato com uma chama, se inflamem. Mesmo que se retire a chama, o fogo não se apagará, pois a temperatura faz gerar do combustível vapores e gases suficientes para manutenção da combustão ou transformação em cadeia.- tendência de se dispersare m rapidamente para a atmosfera. - Gases mais pesados que o ar (propano, butano, etc) - tendência de ocupar as partes inferiores, formando nuvens de gás, e caminhar grandes distâncias, sempre próximas ao solo. -É uma característica tão importante que influencia na delimitação do volume de risco da área classificada. Ponto De Combustão - É a temperatura mínima necessária para que um combustível desprenda vapores ou gases inflamáveis que, combinados com o oxigênio do ar e ao entrarem em contato com uma chama, se inflamem. Mesmo que se retire a chama, o fogo não se apagará, pois a temperatura faz gerar do combustível vapores e gases suficientes para manutenção da combustão ou transformação em cadeia. 5 PONTO OU TEMPERATURA DE IGNIÇÃO É a temperatura mínima em que os materiais, desprendendo gases ou vapores, entram em combustão apenas ao contato com o oxigênio do ar, independente de qualquer fonte de calor. A fim de ilustrarmos o acima , vejamos a seguinte experiência citado muito simples: coloquemos em um frasco, pequenos pedaços de madeira, esquentando- os em chama de gás. Com o desenvolvimento do calor passaremos a observar os seguintes fenômenos: ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 12 Quando a temperatura alcançar 100 o C, começa a se desprender vapor de água; ao continuar o aquecimento, observaremos que a madeira começará a ficar amarela, marrom e finalmente negra, a partir dos 150 o C. Se, no momento em que começar a enegrecer, acendermos um fósforo na boca do frasco, notaremos que os vapores se incendiarão em contato com a chama mas não se sustentarão. Neste momento foi atingido o ponto de fulgor. Com o aumento do calor veremos que os gases incendeiam-se em contato com a fonte de calor externa e se mantêm em chamas. Neste momento foi atingido o ponto de combustão. Continuando a aquecer o frasco, chegaremos a uma temperatura em que os gases se incendiarão somente em contato com o oxigênio do ar, não necessitando de uma fonte externa de calor. Neste momento atingiu-se o ponto de ignição. Isto explica por que certos combustíveis queimam mais rapidamente do que outros. São os combustíveis que possuem maior facilidade de desprender gases ou vapores. Seguem abaixo exemplos de pontos de ignição e fulgor de alguns materiais combustíveis: MATERIAL PONTO DE FULGOR PONTO DE IGNIÇÃO O C O F O C O F Acetaldeído - 27 - 17 185 365 Acetato metílico - 10 14 454 850 Acetona - 17.7 0 538 1000 Álcool Etílico 12.6 55 371 700 Álcool Metílico 11.1 52 426 800 Benzeno - 11.1 12 538 1000 Éter Etílico - 45 - 49 180 842 Gasolina - 42 - 45 257 495 Hexana - 26 - 15 260 500 Óleo de amendoim 282 540 445 833 Parafina 199 390 245 473 Pentana - 40 - 40 308 588 Tolueno 4.4 40 552 1026 ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 13 É uma informação tão importante que é um dos itens de marcação obrigatória dos equipamentos Ex. (Ponto de fulgor e ponto de ignição). Produtos da combustão - Os materiais sob a ação do fogo sofrem transformações que produzem subprodutos perigosos a quem não está protegido convenientemente e muito próximo ao fogo. A maior parte dos materiais combustíveis contém carbono. Durante o processo de queima estes materiais liberam o dióxido de carbono (CO2) e mais frequentemente o monóxido de carbono (CO). 6 LIMITES DE INFLAMABILIDADE EXPLOSIVIDADE Para um gás ou vapor inflamável queimar é necessário que exista, além da fonte de ignição, uma mistura chamada "ideal" entre o ar atmosférico (oxigênio) e o gás combustível. A quantidade de oxigênio no ar é praticamente constante, em torno de 21 % em volume. Já a quantidade de gás combustível necessário para a queima, varia para cada produto e está dimensionada através de duas constantes: o Limite Inferior de Inflamabilidade (ou explosividade) (LII) e o Limite Superior de Inflamabilidade (LSI). O LII é a mínima concentração de gás que, misturada ao ar atmosférico, é capaz de provocar a combustão do produto, a partir do contato com uma fonte de ignição. Concentrações de gás abaixo do LII não são combustíveis pois, nesta condição, tem-se excesso de oxigênio e pequena quantidade do produto para a queima. Esta condição é chamada de "mistura pobre". Já o LSI é a máxima concentração de gás que misturada ao ar atmosférico é capaz de provocar a combustão do produto, a partir de uma fonte de ignição. Concentrações de gás acima do LSI não são combustíveis pois, nesta condição, tem-se excesso de produto e pequena quantidade de oxigênio para que a combustão ocorra, é a chamada "mistura rica". Pode-se então concluir que os gases ou vapores combustíveis só queimam quando sua percentagem em volume estiver entre os limites (inferior e superior) de inflamabilidade, que é a "mistura ideal" para a combustão. Esquematizando: Limites de inflamabilidade de gases ou vapores combustíveis 0% LII LSI 100% CONCENTRAÇÃO (% EM VOLUME) - MISTURA POBRE Não ocorre combustão MISTURA IDEAL Pode ocorrer combustão MISTURA RICA Não ocorre combustão ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 14 Além do ponto de fulgor e do limite de inflamabilidade, outro fator relevante a ser considerado é a presença de possíveis fontes de ignição. Nas situações emergenciais estão presentes, na maioria das vezes, diversos tipos de fontes que podem ocasionar a ignição de substâncias inflamáveis. Entre elas merecem destaque: chamas vivas, superfícies quentes, automóveis, cigarros, faíscas por atrito e eletricidade estática. Especial atenção deve ser dada à eletricidade estática, uma vez que esta é uma fonte de ignição de difícil percepção. Trata-se na realidade do acúmulo de cargas eletrostáticas que, por exemplo, um caminhão-tanque adquire durante o transporte. Portanto, sempre que produtos inflamáveis estão envolvidos, deve-se realizar o aterramento. Por questões de segurançamuitas vezes não é recomendável a contenção de um produto inflamável próximo ao local do vazamento, de modo a se evitar concentrações altas de vapores em locais com grande movimentação de pessoas ou equipamentos. 6.1 COMBUSTÃO ESPONTÂNEA Alguns produtos podem se inflamar em contato com o ar, mesmo sem a presença de uma fonte de ignição. Estes produtos são transportados, na sua maioria, em recipientes com atmosferas inertes ou submersos em querosene ou água. O fósforo branco ou amarelo, e o sulfeto de sódio são exemplos de produtos que se ignizam espontaneamente, quando em contato com o ar. Quando da ocorrência de um acidente envolvendo estes produtos, a perda da fase líquida poderá propiciar o contato dos mesmos com o ar, motivo pelo qual a estanqueidade do vazamento deverá ser adotada imediatamente. Outra ação a ser desencadeada em caso de acidente é o lançamento de água sobre o produto, de forma a mantê-lo constantemente úmido, desde que o mesmo seja compatível com água, evitando-se assim sua ignição espontânea. 6.2 PERIGOSO QUANDO MOLHADO Algumas substâncias, por interação com a água, podem tornar-se espontaneamente inflamáveis ou produzir gases inflamáveis em quantidades perigosas. O sódio metálico, por exemplo, reage de maneira vigorosa quando em contato como a água, liberando o gás hidrogênio que é altamente inflamável. Outro exemplo é o carbureto de cálcio, que por interação com a água libera acetileno. Para esses materiais as ações preventivas são de suma importância, pois quando as reações decorrentes destes produtos se iniciam, ocorrem de maneira rápida e praticamente incontrolável. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 15 VELOCIDADE DE COMBUSTÃO 6.4 DEFLAGRAÇÃO A velocidade de combustão no caso de uma deflagração atinge a ordem de cm/s. Resulta num ligeiro acréscimo de pressão e um ligeiro efeito de ruído. Misturas que estejam a uma temperatura próxima de seu ponto de inflamabilidade inferior ou superior usualmente queimam na forma de deflagração. 6.5 EXPLOSÃO A velocidade de combustão no caso de uma explosão atinge a ordem de m/s. O processo de combustão ocorre de maneira instável, e há um considerável aumento da pressão (3 a 10 bar). O ruído resultante é forte, devido a expansão dos gases provocada pela alta temperatura. 6.6 DETONAÇÃO A velocidade de combustão no caso de uma detonação é da ordem de km/s. A mistura explosiva se decompõe quase instantaneamente, e o acréscimo de pressão pode ser superior a 20 bar. O ruído proveniente de uma detonação é extremamente forte. 6.7 VENTILAÇÃO A ventilação é um dos meios capazes de minimizar ou evitar a formação de uma atmosfera inflamável. É essencial que esse tipo de proteção assegure que em qualquer ponto do ambiente considerado, bem como em qualquer tempo não haverá a formação de mistura inflamável. Observe-se que é fundamental importância uma boa avaliação das condições locais de instalação, e da quantidade máxima de gás ou vapor inflamável que pode ser liberado. A ventilação é uma das variáveis muitas vezes até difícil de avaliar. Quando a instalação é a céu aberto, ou seja, não há obstáculos que caracterizem um ambiente confinado, dizemos que a ventilação é do tipo adequada ou natural. Porem quando há barreiras à ventilação natural, tais como prédio, paredes ou outro tipo, dizemos que a ventilação é inadequada e limitada. 6.8 VENTILAÇÃO NORMAL Em prédios situados acima do solo sem nenhuma abertura especial para entrada e saída de ar, no mínimo há uma troca de ar por hora, isto é, o ar nesses ambientes é trocado uma vez a cada hora influenciado apenas pelas correntes de convecção. 6.9 VENTILAÇÃO ARTIFICIAL Em comparação com a ventilação natural, a ventilação artificial torna possível empregar grandes quantidades de ar e, com maior objetividade, promover uma circulação de ar. Entretanto é importante assegurar os dispositivos responsáveis pela ventilação artificial, tais como: ventiladores, dutos, difusores e aberturas não se tornem inoperantes. Sua eficiência deve ser assegurada por pessoal qualificado. A perda da ventilação deve ser ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 16 evitada a qualquer custo, principalmente enquanto perdurar o risco de formação de uma atmosfera inflamável. 6.10 EXPLOSIVIDADE L.I.E.LIMITE INFERIOR DE EXPLOSIVIDADE - é o ponto onde existe a mínima concentração para que uma mistura de ar + gás/vapor se inflame. L.S.E. – LIMITE SUPERIOR DE EXPLOSIVIDADE - é o ponto máximo onde ainda existe uma concentração de mistura de ar + gás/vapor capaz de se inflamar. L.I. – LIMITE IDEAL – relação volumétrica oxigênio-produto inflamável dentro da faixa de inflamabilidade. O L.I.E adotado na Petrobras é 0%; porém, na impossibilidade deste, é aceito até 10%, desde que tomando precauções especiais. Faixa de concentração da mistura gás/vapor da substância inflamável com O2 na qual pode ocorrer combustão. Geralmente expressa em percentual por volume, referidas a 20ºC e a pressão de 1 bar. 6.11 LIMITES DE INFLAMABILIDADE 6.12 CARACTERÍSTICAS DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS INFLAMÁVEIS ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 17 6.13 POSSIBLIDADE DE EXPLOSÃO 7 RISCO DE IGNIÇÃO DE UMA ATMOSFERA EXPLOSIVA O risco de ignição de uma atmosfera explosiva existe se ocorrer simultaneamente: A presença de uma substância inflamável (em condições de operação normal ou anormal); A substância inflamável encontra-se em um estado tal e em quantidade suficiente para formar uma atmosfera explosiva; Existe uma fonte de ignição com energia elétrica ou térmica suficiente para causar a ignição da atmosfera explosiva; Existe a possibilidade da à atmosfera explosiva alcançar a fonte de ignição. Observações: 1) Só ocorrerá uma explosão se estiverem presentes substâncias inflamáveis no processo de trabalho ou de produção; 2) Utilizada pelo menos uma substância inflamável como matéria-prima ou auxiliar, ou se surgir pelo menos uma substância inflamável como produto residual, intermediário ou final; 3) Possível a formação de pelo menos uma substância inflamável em consequência de uma falha habitual. Exemplo: As substâncias inflamáveis podem também surgir de modo não intencional, por exemplo, quando se armazenam ácidos fracos ou soluções alcalinas em recipientes de metal. Neste caso pode formar-se hidrogênio por reação eletroquímica, o qual se pode acumular na fase gasosa. - centelha ou fagulha (esmeril / lixadeira) - chama exposta (maçarico) - cigarro - arco elétrico (solda, contato elétrico, ferramenta portátil) - superfície quente (temperatura superficial acima de 200 °c): ex.: descarga de motor de combustão, resistência de forno, estufa, etc. - descarga atmosférica, etc. Substâncias inflamáveis: - gás natural - petróleo - álcool - solventes /tintas - hidrogênio Oxigênio ATMOSFERAEXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 18 Substâncias e preparações (ainda) não classificadas, mas que preencham os critérios de inflamabilidade ou que, de um modo geral, devam ser consideradas inflamáveis. Exemplos: 1. Gases e misturas de gases inflamáveis - gás liquefeito (butano, buteno, propano, propeno), gás natural, gases de combustão (monóxido de carbono ou metano) ou diversas substâncias químicas gasosas inflamáveis (acetileno, óxido de etileno ou cloreto de vinilo, etc..). 2. Líquidos inflamáveis - solventes, combustíveis, petróleo, óleos lubrificantes ou óleos usados, vernizes, substâncias químicas insolúveis em água ou hidrossolúveis. 3. Poeiras de matérias sólidas inflamáveis - carvão, madeira, alimentos para consumo humano ou animal (açúcar, farinha ou cereais, por exemplo), matérias plásticas, metais ou substâncias químicas. Nota: Algumas substâncias dificilmente inflamáveis em condições normais são explosivas em mistura com o ar quando a dimensão das partículas é suficientemente pequena ou a energia de ignição suficientemente elevada (poeiras de metais e aerossóis, por exemplo. Partículas menores que 0,5 mm). Na avaliação dos riscos de formação de atmosfera explosiva devem ser observadas as várias formas de operação de cada uma das partes do processo e das suas instalações como principalmente: - condições de funcionamento normais, incluindo trabalhos de manutenção; - arranque/paragem; - mau funcionamento e falhas previsíveis; - uma má utilização razoavelmente previsível. Os riscos de explosão devem ser avaliados globalmente. São elementos importantes: - os equipamentos de trabalho utilizados; - as características de construção; - as substâncias utilizadas; - as condições de trabalho e especificidade dos processos; - as possíveis interações entre estes elementos, bem como as interações com o ambiente de trabalho. Em tais avaliações devem ser levados em conta detalhes que alteram os riscos de explosão: - O aumento de temperatura afasta os limites de explosividade; - O aumento de pressão também afasta tais limites e, além disso, multiplica a amplitude da onda de pressão resultante da combustão, que é praticamente diretamente proporcional à pressão ambiente da atmosfera explosiva; - A concentração de oxigênio reduz a energia necessária à ignição da atmosfera explosiva. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 19 8 PROTEÇÃO PRIMÁRIA CONTRA A EXPLOSÃO A proteção primária contra explosões refere-se a todas as medidas de proteção utilizadas para prevenção do risco de se criar uma atmosfera explosiva. As medidas para se alcançar estes objetivos são: • Evitar líquidos ou vapores ou gases que possam formar atmosferas explosivas • Variar a concentração da mistura; • Desativação: mistura de substâncias inertes não explosivas ( nitrogênio, dióxido de carbono, vapor de água, etc.); • Ventile os ambientes (natural ou artificialmente) Os princípios de proteção integrada contra explosão necessitam de medidas que atendem a sequência apresentada. Evite a formação de uma atmosfera explosiva Limitar os efeitos da explosão de forma que sejam inofensivos 9 PROTEÇÃO SECUNDÁRIA CONTRA EXPLOSÃO Quando as medidas de proteção primária não forem eficientes, ou seja, não eliminando completamente os riscos da atmosfera explosiva, agindo apenas parcialmente, é imprescindível a utilização de medidas para a prevenção de ignição destas atmosferas. Os locais de riscos são identificados com sua gradação em zonas que é a estimativa da probabilidade de formação de atmosferas explosivas para a norma européia, e caso a classificação de área possua como base a norma americana a classificação será realizada utilizando-se o conceito de divisão. 8.1 MEDIDAS DE CONTROLE Desligamento de Emergência O desligamento de emergência é uma medida fundamental de segurança para as unidades de produção de petróleo, refinarias e demais indústrias que convivem com o risco de explosão. O desligamento de emergência (ESD – Emergency Shutdown) é um método rápido para cessar operações de processo ou isolar áreas que estejam sofrendo algum dano ou acidente. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 20 10 CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA QUANTO À ATMOSFERA EXPLOSIVA Para a elaboração de um classificado de área e o entendimento do que significa esta atividade é necessário o conhecimento de alguns conceitos referentes ao ambiente e as substancias envolvidas. 10.1 AVALIAÇÃO DE GRAU DE RISCO Tipos de Substância inflamável que pode estar no local Características: Densidade; Ponto de fulgor; Temperatura de ignição; Limite de inflamabilidade. Grupos: Reúnem os gases de acordo com o comportamento durante a explosão Probabilidade (frequência) - essa substância pode estar presente no meio externo; A avaliação do GRAU DE RISCO leva em conta: 1) O tipo de substância inflamável que pode estar presente no local; 2) Com que probabilidade (freqüência) essa substância pode estar presente no meio externo; Frequência classificada conforme a mistura explosiva esteja presente no ambiente: - Constante ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 21 - Em condições de operação normal - Em condições de operação anormal 1) O tipo de substância inflamável que pode estar presente no local; 2) Com que probabilidade (freqüência) essa substância pode estar presente no meio externo; 3) Em que extensão essa probabilidade é esperada, ou seja, quais os limites da área com risco da presença da mistura explosiva. Nesse caso é importante avaliar o comportamento da substância no ambiente e ainda as condições de ventilação. Delimitação do volume de risco. 11 CRITÉRIO DE CLASSSIFICAÇÃO DE ÁREAS – VISÃO U.S.A Objetivo: Figuras Padronizadas. Características das Substâncias inflamáveis: divisão em classe e grupos. Ambiente - Probabilidade de substâncias inflamáveis: ALTA BAIXA Parâmetros de Processo – Fonte de risco de magnitude: ALTA MÉDIA BAIXA 11.1 CLASSE I– GASES E VAPORES INFLAMÁVEIS Grupo A => Acetileno Grupo B => Butadieno, H2, Compostos com + de 30 % Hidrogênio Grupo C => Éter, Monóxido de Carbono, etc.. Grupo D => Acetona, Álcool, Gás Natural, etc.. Substâncias de um mesmo grupo comportam-se de forma similar quando submetidas a um processo de combustão, ou seja, as energias liberadas durante a explosão são da mesma ordem de grandeza, decrescendo de A para D. Equipamentos do grupo A podem ser usados para B, C e D. Equipamentos do grupo C podem ser usados para C e D. ATMOSFERA EXPLOSIVATodos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 22 { 11.2 CLASSE II – PÓS COMBUSTIVEIS GRUPO E – Pós metálicos combustíveis, como alumínio, magnésio e suas ligas, ou outros pós que apresentem risco similar; GRUPO F – Pós carbonáceos combustíveis, tendo mais do que 8% no total de materiais voláteis ou similares, como carvão, grafite, pó de coque; GRUPO G – Pós combustíveis não enquadrados nos grupos E e F, incluindo pós de cereais, de grãos, de plásticos, de madeiras, de processos químicos. Ex:.açúcar, ovo em pó, farinha de trigo, goma arábica, celulose, vitamina B1, vitamina C, aspirina, algumas resinas termoplásticas, etc.. 11.3 CLASSE III - FIBRAS COMBUSTÍVEIS Fibras Combustíveis ou material flutuante de fácil ignição, mas que não são prováveis de estar no ar em suspensão em quantidades suficientes para formar mistura inflamável. Exemplos: rayon, algodão, sisal, juta, fibras de madeira ou outras de risco similar. Conceito De Divisão ESTÁ ASSOCIADO À PROBABILIDADE DE PRESENÇA DE MISTURA INFLAMÁVEL NO AMBIENTE. ALTA PROBABILIDADE SÃO DEFINIDOS DOIS NÍVEIS DE PROBABILIDADE BAIXA PROBABILIDADE ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 23 11.4 DIVISÃO 1 Continuamente - intermitente ou periodicamente em condições normais do equipamento de processo; Frequentemente - devido a vazamentos provocados por reparos de manutenção freqüentes; Quando o defeito de um equipamento de processo ou sua operação incorreta provoca simultaneamente o aparecimento de mistura inflamável e uma fonte de ignição de origem elétrica. 11.5 DIVISÃO 2 Somente em caso de quebra acidental ou operação anormal do equipamento de processo. Áreas adjacentes a divisão 1. Locais onde exista um sistema de ventilação forçada. 11.5 CONCEITO DE MAGNITUDE RELATIVA DE FONTE DE RISCO 11.6 CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA – VISÃO ABNT/IEC IEC - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION PARÂMETROS DO EQUIPAMENTO DE PROCESSO UNIDADE PEQUENA / BAIXA MÉDIA/ MODERADA GRANDE/ ALTA VOLUME m³ ‹19 19 a 25 ≥ 25 PRESSÃO Kgf/cm² ‹7 7 a 35 ≥ 35 VAZÃO m³/s ‹6,5x10-³ 6,5x10-³ a 32,5x10-³ 32,5x10-³ ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 24 É uma organização internacional voltada para a normalização nas áreas de eletricidade e eletrônica. No que se refere às instalações elétricas em atmosferas explosivas, atualmente há uma tendência de se seguir a normalização da IEC. Áreas perigosas (Hazardous Áreas) são locais onde existe ou pode existir uma atmosfera potencialmente explosiva ou inflamável devido à presença de gases, vapores, poeiras ou fibras. Na Europa e atualmente no Brasil a classificação das áreas perigosas é feita usando o conceito de: ZONAS – usadas para definir a probabilidade da presença de materiais inflamáveis 11.7 GASES E VAPORES - ZONA 0 - a ocorrência de mistura inflamável é contínua ou existe por longos períodos. - ZONA 1 - a ocorrência de mistura inflamável acontece em condições normais de operação do equipamento de processo. - ZONA 2 - a ocorrência de mistura inflamável é pouco provável de acontecer e quando acontece é por curtos períodos, estando associada à operação anormal do equipamento de processo. O QUE É UMA ZONA 0? ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 25 11.8 PÓS COMBUSTÍVEIS Zona 20 - ocorre atmosfera explosiva sempre ou por longos períodos, formada por poeiras combustíveis. (mais perigosa das atmosferas de poeira). Zona 21 - ocorre atmosfera explosiva frequentemente, formada por poeiras combustíveis. Zona 22 - ocorre atmosfera explosiva raramente em condições de anormalidade, formada por poeiras combustíveis. 11.9 CLASSIFICAÇÃO ESPECIAL PARA CENTROS CIRÚRGICOS Zona G (Enclosed medical gás system) - ocorre em centros cirúrgicos com gases analgésicos durante longos períodos. Zona M (Medical environment) - ocorre em centros cirúrgicos em pequenos volumes com substâncias analgésicas ou anti-sépticos em curto espaço de tempo. TIPOS DE PROTEÇÃO – que de nota o nível de segurança para um dispositivo e; GRUPOS – que caracterizam a natureza inflamável do material. GRUPO I Mineração GRUPO II OUTRAS INDÚSTRIAS – (GÁS) IIA (GASOLINA) IIB (ETENO etc..) II C (ACETILENO + HIDROGÊNIO) O conceito de grupo nas normas BR / IEC é similar ao da norma americana, ou seja, substâncias de um mesmo grupo comportam-se de forma similar quando submetidas a Um processo de combustão. Porém as energias liberadas durante a explosão decrescem de IIC para IIA. Equipamentos do grupo IIC podem ser usados para IIC, IIB e IIA Equipamentos do grupo IIB podem ser usados para IIB e IIA. Equipamentos do grupo IIA só podem ser usados para IIA. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 26 11.10 CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA – VOLUME DE RISCO Volume, gerado pelo equipamento de processo, que deve ser considerado como de risco para o local. IEC: - Método de cálculo - Leva em conta: grau da fonte de risco, taxa de liberação do material inflamável e condições de ventilação. NEC (API RP 500B): - Figuras padronizadas (FORMA E DIMENSÕES) Leva em consideração: tipo da indústria, condições de ventilação e variáveis referentes à substância inflamável. EX.: CLASSIFICAÇÃO DE RISCO: COMPARAÇÃO ENTRE AS NORMAS ABNT/IEC E AMERICANA SUBSTÃNCIA IEC/EUROPA NEC/USA ACETILENO GRUPO IIC CLASSE I – Gr A HIDROGÊNIO CLASSE I –Gr B ETILENO GRUPO IIB CLASSEI – Gr C METANO PROPANO, GAS NATURAL GRUPO IIA CLASSE I – Gr D ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 27 EXEMPLO DE IMPACTO À CLASSIFICAÇÃO POR ALTERAÇÕES NO ARRANJO O Tanque de mistura de substância inflamável e aberto. O compartimento não é ventilado mecanicamente. Os produtos em estoque estão sempre presentes no local. Todas as operações são manuais. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhumaparte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 28 Uma cobertura foi instalada acima do tanque. O compartimento é ventilado mecanicamente e os produtos em estoques armazenados em ambientes separado. Uma parte do trabalho e manual. O tanque mantido fechado e o compartimenta e ventilado mecanicamente. Os produtos são armazenados externamente ao galpão. Todas as operações são controladas por console localizado em ambientes separados. O risco existente nesta configuração e devido à abertura do tanque para inspeção e manutenção. INFLUÊNCIA DA VENTILAÇÃO NA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS (NORMAS IEC 61892-7) ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 29 Um espaço confinado, sem fonte de risco, com acesso direto a qualquer ZONA 2 não é considerado classificado se: O acesso estiver com a porta ESTANQUE A GÁS, do tipo fechamento automática, sem trava na posição aberta que abra para a área não classificada; Ventilação, seja tal que o fluxo de ar com a porta aberta ocorra da área não classificada para a zona 2, auxiliando o fechamento da porta; A perda de ventilação seja alarmada em estação de controle guarnecida. ABERTURA EM ANTEPARAS ESTANQUES ATT - Dutos De Ventilação/Exaustão De Área Classificada Não Devem Ser Compartilhados Para Áreas Não Classificadas. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 30 12 EQUIPAMENTOS ELÉTRÍCOS INTRINSICAMENTE SEGUROS E ASSOCIADOS Os equipamentos tipo EX.i são tratados por duas normas IEC 60079-0 e IEC 60079-11. A primeira IEC 60079-0 trata das características gerais de todos os equipamentos E x. A segunda IEC 6009-11 especificamente da construção e testes dos Equipamentos Ex i. 13 TIPO DE PROTEÇÃO USADO EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS UTILIZADOS EM ÁREAS CLASSIFICADAS. EQUIPAMENTOS ELETRICOS Os equipamentos e dispositivos elétricos devem possuir características inerentes que os tornam capazes de operar em atmosferas explosivas, com o mínimo risco de que causem a inflamação do ambiente onde estão instalados. Para isto existem diversas técnicas construtivas que são aplicadas de forma a reduzir o risco de explosão ou incêndio provocado pela sua operação. Para que ocorra um incêndio ou explosão, como se sabe é necessário que haja simultaneamente ar – produto inflamável – fonte de ignição. Este é o ciclo fundamental da inflamação. Por isso, as medidas construtivas que são aplicadas aos equipamentos elétricos visam principalmente à eliminação de pelo menos um desses fatores fundamentais, de modo a se quebrar esse ciclo. Os principais tipos de proteção são mostrados abaixo: TIPOS DE PROTEÇÃO SIMBOLOGIA Equipamento a prova de explosão Equipamento pressurizado Equipamento imerso em óleo Equipamento imerso em areia Equipamento imerso em resina Equipamento de segurança aumentada Equipamento não acendível Equipamento hermético Equipamento de segurança intrínseca Equipamento especial Ex d Ex p Ex o Ex q Ex m Ex e Ex n Ex h Ex i Ex s ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 31 13.1 EQUIPAMENTO INTRINSECAMENTE SEGURO (Ex-i) Um equipamento é intrinsecamente seguro quando não é capaz de liberar energia elétrica (faísca) ou térmica suficiente para, em condições normais (isto é, abrindo ou fechando o circuito) ou anormais (por exemplo, curto-circuito ou falta à terra), causar a ignição de uma dada atmosfera explosiva, conforme expresso no certificado de conformidade do equipamento. 13.2 EQUIPAMENTO À PROVA DE EXPLOSÃO (Ex d) É todo equipamento que está encerrado em um invólucro capaz de suportar a pressão de explosão interna e não permitir que essa explosão se propague para o meio externo. 13.3 EQUIPAMENTO PRESSURIZADO (EX.p) Tipo de proteção de equipamento elétrico na qual a segurança é obtida por meio de um gás de proteção, mantido a uma pressão superior àquela da atmosfera envolvente. 13.4 EQUIPAMENTO IMERSO EM ÓLEO (EX.o) Tipo de proteção de equipamento elétrico no qual todo ou partes deles estão imersos em óleo, de tal forma que uma atmosfera gasosa explosiva, que pode existir acima da superfície do óleo ou extremamente ao invólucro, não seja inflamada pelo equipamento. 13.5 EQUIPAMENTO IMERSO EM ÁREIA OU PÓ (EX. q): Tipo de equipamento elétrico no qual é cheio com areia ou outro material sob forma de pó, de características especificadas, de modo que, nas condições de operação prescritas, qualquer arco ocorrendo dentro do invólucro não inflame a atmosfera gasosa explosiva ao redor. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 32 13. 6 EQUIPAMENTO IMERSO EM RESINA (EX.m) Tem a esma finalidade, aplicação e características do tipo (Ex.q),porém apresenta maior eficiência devido ao material Utilizado para o encapsulamento oferecer maior vedação que a areia ou similar. 13.7 EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA AUMENTADA (EX.e) Tipo de proteção em que medidas adicionais são aplicadas para aumentar a segurança contra a possibilidade de temperaturas excessivas e a ocorrência de arcos faíscas na parte interna ou externa do equipamento elétrico que não s produzam em condições normais de funcionamento. 13.8 EQUIPAMENTO NÃO ACENDÍVEL (EX.n) Tipo de proteção utilizado em equipamentos elétricos que, em condições normais de operação e certas condições anormais especificadas, não seja capaz de causar ignição da atmosfera explosiva de gás no ambiente. 13.9 EQUIPAMENTO HERMÉTICO (EX.h) Invólucro com fechamento hermético, por fusão do material. 13.10 EQUIPAMENTO ELÉTRICO DE CATEGORIA (EX.ia) Equipamento elétrico intrinsecamente seguro de causar uma ignição, quer em funcionamento normal quer na presença de uma falha única, quer na presença qualquer combinação de duas falhas. 13.11 EQUIPAMENTO ELETRÍCO DE CATEGORIA (EX. ib) Equipamento elétrico intrinsecamente seguro incapaz de causar uma ignição, quer em funcionamento normal, quer na presença de uma falha única qualquer. 13.12 EQUIPAMENTOS ESPECIAIS (EX.s) Este equipamento tipo de proteção é reconhecida por diversas normas. Esta classificação é uma abertura nas normas para a inovação tecnologia dos fabricantes. Ou seja, caso apareça algum tipo de equipamento assim classificado, este é uma inovação tecnológica. ATMOSFERA EXPLOSIVATodos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 33 14 DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA 14.1 GRAU DE PROTEÇÃO Quando se adquire um equipamento elétrico, independentemente se ele será aplicado em uma atmosfera explosiva ou não, é necessário e de praxe que ele possua uma proteção inerente, capaz de evitar, principalmente danos físicos as pessoas e danos ao próprio equipamento, quer seja pela penetração de corpos sólidos estranhos, quer seja pela penetração de água. Esta proteção é definida por duas normas brasileiras: “NBR 6146 – Invólucro de Equipamentos Elétricos – Proteção” e “NBR – 9884 – Maquinas Elétricas Girantes – Graus de Proteção proporcionados pelos Invólucros” e recebe o nome especial de “ Grau de Proteção”, significando então: Medidas aplicadas ao invólucro de um equipamento elétrico, visando: 1. À proteção de pessoas contra o contato a partes energizadas sem isolamento; contra o contato a partes moveis no interior o invólucro e proteção contra a entrada de corpos sólidos estranhos; 2. À proteção do equipamento contra o ingresso de água em seu interior. As normas NBR 6146 NBR 9884 foram baseadas em normas internacionais. Isto significa que o Brasil passou a adotar a terminologia internacional e não mais a terminologia de proteção de invólucros de origem americana, ou seja, a designação NEMA de invólucros. Agora os invólucros terão que ser designados por uma simbologia que é composta de uma sigla IP, seguida de dois dígitos, conforme será visto a seguir, e que indicam o respectivo grau de proteção atribuído ao equipamento. 15 IDENTIFICAÇÃO DO TIPO DE PROTEÇÃO DO EQUIPAMENTO Grau de Proteção de IP: Grau de Proteção são medidas aplicadas ao invólucro de um equipamento elétrico, visando: a) Proteção de pessoas contra o contato a partes energizadas sem isolamento; contra o contato as partes móveis no interior do invólucro e proteção contra a entrada de corpos estranhos. b) Proteção do equipamento contra o ingresso de água em seu interior. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 34 Os invólucros são designados por uma simbologia que é composta de uma sigla “IP”, seguido de dois dígitos, que classificam o grau de proteção do equipamento elétrico. Devemos observar que um equipamento instalado ao tempo estará sujeito a variações bruscas de temperatura, umidade, descargas elétricas causadas por raios, inundações, etc.. Apesar do equipamento com grau de proteção IP 65 ter sido construído para impedir a entrada de poeira e a penetração de jatos de água, o mesmo foi dimensionado levando em consideração a aplicação em um ambiente industrial. O uso deste equipamento ao tempo implicará adicionar proteções especiais. A NBR IEC 60529 menciona essas proteções especiais como letras suplementares (além das proteções definidas na classificação IP). São elas: PROTEÇÃO CONTRA OBJETOS SÓLIDOS Proteção Contra Líquidos Nº DESCRIÇÃO Nº DESCRIÇÃO 0 SEM proteção 0 SEM Proteção 1 Objetos Maiores que 50 mm 1 Gotejamento Vertical 2 Objetos Maiores que 12 mm 2 Gotejamento com até 15 graus 3 Objetos Maiores que 2.5 mm 3 Spray com até 60 graus 4 Objetos Maiores que 1 mm 4 Jorro de qualquer direção 5 Resistente a ingresso de Pó 5 Jato de baixa pressão 6 À Prova de Pó 6 Jato de elevada pressão 7 A efeitos de imersão em água a até 1 m 8 Submersão LETRAS SUPLEMENTAR LETRA DESCRIÇÃO H Equipamento de alta tensão M Ensaiado para efeitos prejudiciais devido s à penetração de água quando as partes perigo sas móveis do equipamento (por exemplo, o ro tor de uma máquina rotativa) estão em moviment o. S Ensaio para efeitos prejudiciais devidos à penetração de água quando as partes mó veis do equipamento (por exemplo, o rotor de u ma máquina rotativa) estão estacionários. W Apropriado para uso sob condições ambien tais especificadas e fornecido com características ou processos de proteções adicionais. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 35 Estas referências cruzadas são aproximação entre classificações NEMA e IEC, apenas como orientação. Consulte os órgãos competentes quanto a testes de qualificação e informações mais completas. NEMA versus IEC/ABNT 16 MARCAÇÃO EX E TIPOS DE ETIQUETAS 16.1 DEFINIÇÃO Circuito Intrinsecamente Seguro – É um circuito no qual qualquer centelha ou qualquer efeito produzido em condições especificadas na IEC 60079-11, que inclui operação normal ou em condições de defeito especificadas, não é capaz de causar ignição de uma determinada atmosfera explosiva contendo gás. 16.2 EQUIPAMENTO ELÉTRICO Montagem de componentes elétricos e circuitos elétricos, normalmente contidos em um invólucro unitário. 16.3 EQUIPAMENTO ASSOCIADO É O equipamento elétrico que contém simultaneamente circuitos intrinsecamente seguros, e não seguros e são construídos de forma que não exista efeito adverso nos circuitos intrinsecamente seguros. Referências cruzadas dos Graus de Proteção dos invólucros 1 ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 36 16.4 OPERAÇÃO NORMAL Operação de um equipamento intrinsecamente seguro ou equipamento associado que está conforme as especificações de projeto mecânico e elétrico do fabricante ( projetista ). 16.5 FALTA Qualquer defeito em qualquer componente, separação (barreira) ou conexão entre componentes, não definido como infalível pela norma, da qual a segurança intrínseca do circuito depende. 16.6 COMPONENTE INFALÍVEL OU MONTAGEM DE COMPONENTE INFALÍVEL Componente ou montagem que não é considerada como causa de um certo modo de falha, como especificado na IEC 60079-11. 16.7 SEPARAÇÃO OU ISOLAMENTO INFALÍVEL Separação ou isolamento entre partes elétricas condutivas que pode causar curto circuito. A probabilidade do modo de falha ocorrer em serviço ou estocagem é considerada tão baixa, que pode ser ignorada. 16.8 TENSÃO MÁXIMA DE ENTRADA (U) tensão máxima (pico AC ou DC) que pode ser aplicada na conexão de um equipamento intrinsecamente seguro sem validar a segurança intrínseca. 16.9 TENSÃO MÁXIMA DE SAÍDA (UO) Tensão máxima de saída (pico AC ou DC) em um circuito intrinsecamente seguro que pode aparecer na condição de circuito aberto, para qualquer tensão aplicada acima da tensão máxima, incluindo Um e Ui. 16.10 CORRENTE MÁXIMA DE ENTRADA É a corrente máxima (pico AC ou DC ) que pode ser aplicada nas conexões do equipamento ou circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurança intrínseca. 16.11 CORRENTE MÁXIMA DE SAÍDA (L0) Corrente máxima ( pico AC ou DC ) em um circuito intrinsecamente seguro que pode aparecer nos terminais do equipamento. 16.12 POTÊNCIA MÁXIMA DE ENTRADA (PI) Potência máxima de entrada em um circuito intrinsecamenteseguro pode dissipar quando está conectado a uma fonte externa sem invalidar a segurança intrínseca. Potência Máxima De Saída (P0) Potência máxima de saída em um circuito extrinsecamente seguro que pode aparecer nos terminais do equipamento. 16.13 CAPACITAÇÃO EXTERNA MÁXIMA (CO) Capacitância máxima em um circuito intrinsecamente seguro que pode ser conectada ao equipamento sem invalidar a segurança intrínseca. 16.14 CAPACITÂNCIA INTERNA MÁXIMA (CI) Capacitância interna equivalente total de um equipamento intrinsecamente seguro. Aquela que aparece nas conexões do equipamento. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 37 16.15 INDUTÂNCIA EXTERNA MÁXIMA (L0) É o valor máximo de indutância em um circuito intrinsecamente seguro que pode ser conectada sem invalidar a segurança intrínseca. 16.16 INDUTÂNCIA INTERNA MÁXIMA (Li) É a indutância equivalente total de um equipamento que aparece nos seus terminais. 16.17 RAZÃO MÁXIMA ENTRE A INDUTÂNCIA E A RESISTÊNCIA EXTERNA (Lo/RO) Máximo valor da razão entre a indutância externa e a resistência externa de qualquer circuito que pode ser conectado a um equipamento EX i, sem invalidar a segurança intrínseca. 16.18 TENSÃO MÁXIMA Máxima tensão (Um) RMS ou DC que pode ser aplicada aos terminais não Intrinsecamente seguros de um equipamento associado, sem afetar o tipo de proteção. 16.19 TENSÃO MÁXIMA DE ENTRADA (Ui) Máxima tensão que pode ser aplicada aos terminais intrinsecamente seguros, sem afetar o tipo de proteção. 16.20 CORRENTE MÁXIMA DE ENTRADA (Ii) Máxima corrente que pode ser aplicada aos terminais intrinsecamente seguros, sem afetar o tipo de proteção. OBS.: Componente Infalível é aquele considerado como não sujeito a defeitos que afetem a segurança intrínseca do circuito, durante a operação e armazenagem. 16.21 IDENTIFICAÇÃO O tipo de proteção pelo equipamento pode ser identificado observando o código. Para cada norma existe uma pequena variação na forma de identificação das características do equipamento. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 38 17 TIPOS DE BARREIRAS DE SEGURANÇA INTRINSECA BARREIRA DE DIODO Para a limitação de energia podem-se utilizar limitadores resistivos (Barreiras Zener) ou dispositivos eletrônicos limitadores de corrente (semicondutores). A seguir está o esquema de uma Barreira Zener, que é um circuito destinado à conexão entre circuitos intrinsecamente seguros e não seguros, com a finalidade de limitação da energia enviada à área classificada. F R Área Perigosa Barreira Zener Típica G Z Área Segura ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 39 R - limita o valor da corrente na área explosiva (Ex i) no caso de curto circuito entre 3 e 4. Z - limita o valor da tensão enviada à área explosiva. O número de zeners é determinado pelo fator de segurança imposto para as categorias ia e ib como será visto no item 7.5 a seguir. F - tem como função proteger os zeners no caso de sobretensão nos pontos 1 e 2. G - ponto de aterramento que garante um caminho de retorno à terra para a corrente dos diodos zeners. 18 ATERRAMENTO O aterramento deve garantir: a) um caminho de baixa impedância para correntes de descargas atmosféricas; b) equipotencialização eletrostática entre a estrutura metálica ou solo e a carcaça do equipamento; c) Na segurança intrínseca o aterramento garantirá a eficiência da barreira de zener na limitação da tensão que é enviada área classificada. O padrão exige que a resistência medida entre qualquer ponto da linha de terra do circuito de segurança intrínseca e o ponto de ligação dessa linha com o terra deve ser menor que 1 ohms. Visando evitar que mais de uma parte do sistema tenha contato com o terra, deve haver uma isolação maior que 500V entre o circuito de segurança intrínseca e o ponto (único) de terra, exceto, é claro, no ponto de aterramento. Não pode haver dois pontos de aterramento para evitar que, sendo de diferentes impedâncias, possam gerar, na ocorrência de altas correntes, diferenças de potencial perigosas ao sistema. No caso de dois pontos de aterramento se fazerem necessários então o circuito deve ser separado por isoladores galvânicos, ficando um único ponto de aterramento para cada parte isolada. 18.1 EQUIPOTENCIALIDADE DE TERRAS Se não houver equipotencialidade dos terras, uma possível falha de isolação poderá colocar em risco a instalação, pois ocorrerá centelhamento devido à diferença de potencial entre o "terra do circuito" da área explosiva em relação ao mesmo na área segura. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 40 18.2 SITUAÇÃO DE NÃO EQUIPOTENCIALIDADE DE TERRAS Fora isto, a normalização regulamenta a equipotencialidade das terras, ou seja, a necessidade de se igualar a impedância do sistema de aterramento, que não deve ser superior s 1Ω , medido de dois pontos quaisquer da instalação. Este requisito é solicitado, pois a falta de equipotencialidade é muito perigosa. Para exemplificar esta afirmação vamos supor o circuito da figura abaixo onde temos um conversor eletro pneumático ligado à saída de um controlador, através de uma barreira zener. Vamos calcular qual a sobretensão causada no elemento de campo devido a diferença de impedância entre o terra da barreira e o terra do campo. Para tanto vamos supor que ocorra um defeito na conexão do equipamento de campo que acidentalmente seja conectado ao terra dos equipamentos eletrônicos (tais como controladores, fontes de alimentação, conversores, etc..), que geram ruídos elevados. Vamos supor 10A. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 41 A figura abaixo mostra o circuito eletrônico realmente afetado pelo ruído elétrico gerado pelos instrumentos eletrônicos. Como a resistência interna do conversor eletropneumático é muito maior que as resistências da terra e do cabo, vamos desprezar a corrente desviada através de sua bobina. 19 ISOLAÇÃO GALVÂNICA A isolação galvânica, aplicada junto às barreiras zener, as completa, pois desta forma não é necessário conectá-las ao equipotencial dos terras, tornando a instalação mais simples e segura. E caso seja necessário fazê-lo, não haverá risco de ocorrer centelhamento na área classificada, desdeque a não equipotencialidade seja menor que a tensão de isolação galvânica, o que quase sempre ocorre. Dentre os sistemas para se promover a isolação galvânica, podemos citar o acoplamento óptico e o a transformador, estando este último ilustrado na figura 5 a seguir. Exemplo de isolação galvânica por Trafo. CIRCUITO EQUIVALENTE CALCULO DE SUBTENSÃO ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 42 19.1 PARÂMETROS DE COMPONENTES Nos circuitos intrinsecamente seguros são analisadas as características dos componentes eletrônicos, sempre aplicando-se fatores de segurança em seus pontos de trabalho. São verificadas distâncias de isolação (via ar ou outro isolante) e escoamento (via substrato ou placa de circuito impresso), aterramentos de relés, núcleo de transformadores, etc.. 19.2 PARAMETRIZAÇÃO Os equipamentos intrinsecamente seguros são parametrizados, ou seja, possuem uma marcação com os dados técnicos que permite associar equipamentos intrinsecamente seguros com seus associados, mesmo que tendo sido certificados isoladamente ou forem de fabricantes diferentes. NOTAS: As distâncias de escoamento entre trilhas dependem diretamente do tipo de PCI utilizada, do tipo de cobertura da PCI (verniz, etc.) e podem ser menores quando entre as partes a serem isoladas existir uma malha de aterramento ou um orifício de separação. Já as distâncias de isolação são as distâncias entre os corpos dos componentes e similares das partes a serem isoladas. Dependem do tipo de meio entre eles (resinas, ar, tipo de cola quando houver, etc.). Todos esses tópicos são regidos e monitorados por normas (inclusive brasileiras) e são comprovados na prática por meio de testes realizados pelo órgão certificador do equipamento Ex i. Existem ainda exigências especiais para os componentes infalíveis, tais como: transformadores de alimentação e acoplamento, resistores limitadores de corrente de barreiras zener, capacitores de bloqueio, fusíveis, etc., podendo ser estes pertencentes a circuitos intrinsecamente seguros e associados. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 43 20 PLICAÇÕES TÍPICAS DE EQUIPAMENTOS INTRINSECAMENTE SEGUROS E ASSOCIADOS 20.1 MODELOS DIGITAIS ON/OFF Neste caso, o elemento de campo apresenta somente dois estados lógicos (ON/OFF). Como exemplo pode citar: Contatos mecânicos, sensores de proximidade indutivos, pressostatos, válvulas solenóides, sirenes, etc.. 20.2 FUNÇÕES REPETIDORAS As barreiras com esta função repetem sinais ON/OFF do elemento de campo que pode ser um contato seco (botoeiras, termostatos, fim-de-curso, etc) ou de um sensor indutivo com configuração elétrica padrão NAMUR (DIN 19234). O estágio de saída pode ser ainda em transistor para conexão direta em circuito eletrônico, CL P ou SDCD. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 44 20.3 FUNÇÕES DE CONTROLE São barreiras cujas funções de comando e controle estão incorporadas. Abaixo citamos alguns tipos: a) Monitoração de Movimento : Neste caso é possível detectar o aumento ou redução de velocidade de equipamentos rotativos, tais como: agitadores, misturadores, ventiladores, etc.. b) Sentido de Movimento : Neste caso é possível detectar o sentido do movimento (horário/anti-horário) de equipamentos rotativos, tais como : medidores de vazão, motores, turbinas, etc. c) Conversor F/I : Este dispositivo tem como função obter um sinal de saída em corrente (4-20 mA) proporcional à frequência do sinal de entrada. Pode ser utilizado na medição de velocidade de motores, ventiladores, turbinas, etc.. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 45 20.4 MODELOS PARA ACIONAMENTOS São barreiras para acionamento de elementos de comandos situados dentro das áreas classificadas, tais como : válvulas solenóides, LEDs e sirenes. 20.5 MODELOS ANALÓGICOS As barreiras para sinais analógicos possuem elementos de medição e controle instalados em áreas classificadas. 20.6 REPETIDORES ANALÓGICOS Ideais para alimentação e transferência dos sinais de transmissores que convertem grandezas físicas (vazão, temperatura, pressão) em corrente (4 a 20 mA). Podem também apresentar o sinal de saída de 0 a 5 V apenas acrescentando-se um resistor ao circuito. 20.7 DRIVER ANALÓGICO São barreiras que servem para acionar conversores (tipo conversor eletropneumático I/P). Comentários a respeito dos testes laboratoriais para certificação: Convém aqui ressaltar alguns fatores a serem levados em conta na etapa de desenvolvimento de equipamentos intrinsecamente seguros que são fortemente verificados nos testes de certificação do produto. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 46 Existem critérios, todos previstos por normas elaboradas pela ABNT, que regem, principalmente a escolha dos componentes que possam comprometer a segurança do equipamento, por exemplo: A potência dissipada nos resistores considerados infalíveis deve ser no máximo 2/3 da sua potência nominal no pior caso e tolerância; A potência dissipada nos diodos zener deve ser no máximo 2/3 da sua potência nominal, no pior caso e tolerância; Dependendo do caso, é exigida a colocação de barreiras zener no lado não seguro do circuito a fim de evitar sobretensão e consequente sobreaquecimento na região do transformador de isolação galvânica; A corrente de interrupção dos fusíveis considerados infalíveis é testada durante o processo de certificação, através de ondas de choque de corrente geradas por bancos de capacitores carregados normalmente com 300 VCC. Também são testadas as suas correntes nominais e tempos de queima, sendo que estes últimos devem estar de acordo com os dados do fabricante e não devem permitir o sobreaquecimento dos diodos zener. O aquecimento do transformador de isolação galvânica é provocado durante os testes e não deve haver perda de isolação entre primário(s) e secundário(s), sendo esta última maior ou igual a 1500 VDC. Todas as distâncias entre trilhas e corpos de componentes SI e NSI também são normalizadas e a isolação entre SI e NSIdeve ser mantida. - Exemplo de marcação de equipamentos de segurança intrínseca: No invólucro do equipamento, devem obrigatoriamente conter as marcações fornecidas no relatório de conformidade expedido pelo órgão competente, o tipo de proteção, categorias, classes, o logotipo que identifica o equipamento de segurança intrínseca e uma identificação visível para identificação dos lados SI e NSI (às vezes feita por cores : azul = lado A seguir está apresentado um exemplo típico de marcação de equipamento associado: CEPEL INMETRO [BR – Ex i b] II C / II B / IIA ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 47 20.8 TIPO DE PROTEÇÃO, CATEGORIA E GRUPOS Dados do relatório de conformidade ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 48 Além da marcação conforme a zona, tipo de atmosfera e temperatura, há também uma marcação para aparelhos destinados a funcionar em atmosferas explosivas de acordo com a Diretiva 94/9/CE que segue a seguinte regra: Primeiro: a marca exagonal Segundo: o grupo, conforme tabela anterior (I para mina e II para superfície) Terceiro: a categoria, seguindo a tabela a seguir: GRUPO-I categoria M1 nível de proteção muito elevado * categoria M2 nível de proteção elevado** categoria 1 nível de proteção muito elevado * GRUPO-II categoria 2 nível de proteção elevado ** categoria 3 nível de proteção normal*** * Seguros mesmo na ocorrência de dois defeitos; ** Seguros mesmo na ocorrência de um defeito. *** Seguros na ausência de defeitos Adicionalmente ao número da categoria, a marcação para o grupo II traz ainda o tipo de atmosfera, a saber: G -> atmosfera de gases; D -> atmosfera de poeiras; F -> atmosferas de fibras Exemplos: I M 2 produto para minas, proteção elevada II 1 G produto para indústria de superfície, proteção muito elevada, atmosfera de gases II 1 D produto para indústria de superfície, proteção muito elevada, atmosfera de poeira II (1) G D produto para ser utilizado como equipamento associado para indústria de superfície, proteção muito elevada, atmosfera de gases e ou poeira. Os aparelhos da categoria M2 devem poder ter sua alimentação cortada no caso de aparecimento de atmosfera potencialmente explosiva. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 49 ANEXOS INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ÁREAS CLASSIFICADAS As instalações elétricas em atmosferas explosivas requerem supervisão e acompanhamento durante toda sua vida útil. Nos capítulos anteriores vimos os cuidados e recomendações que são referentes ao ambiente onde o equipamento será instalado (classificação de áreas) e as medidas construtivas que tem que ser aplicadas a esses equipamentos para torná-los adequados para operação em locais onde possa haver presença de material inflamável. Porém os cuidados não param aí. É necessário que sejam tomadas precauções também durante a montagem e operação desses equipamentos. Por isso foi desenvolvida a norma IEC60079-17, que definem quais são os critérios para a INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS. A norma PETROBRÁS N-2510 define os requisitos para inspeção e manutenção em equipamentos elétricos instalados em atmosferas explosivas, e devem ser aplicados em todas as instalações da Empresa ou instalações contratadas por ela. INSPEÇÃO/MANUTENÇÃO ESPECIAL EM EQUIPAMENTOS MÓVEIS REQUISITOS PRINCIPAIS: • Inspeção detalhada a cada 12 meses; • Inspeção inicial a cada mobilização; • Inspeções e manutenções efetuadas por pessoal qualificado/treinado; • Procedimentos aprovados para instalações e manutenções; ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 50 • Desenvolver sistemática para rastreabilidade e controle das inspeções e manutenções realizadas; • Especial atenção aos testes e inspeções nos sistemas de detecção de gás combustível e sua periodicidade; • Atender integralmente às normas aplicáveis, recomendações do SMS e recomendações das plataformas quanto a instalações elétricas em atmosferas explosivas. PRIMEIRAS INSPEÇÕES FEITAS EM 30 EQUIPAMENTOS EX D Sem marcação 63% Sem classe de temperatura 80% Modificações não autorizadas visíveis 17% Parafusos de fixação (faltando ou frouxo) 70% Dimensões dos interstícios acima dos valores máximos 23% Selagem de eletrodutos 37% Prensa-cabo frouxo ou não adequado 13% Conexões de aterramento frouxas ou não existentes 47% ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 51 TREINAMENTO CONTEÚDO ABORDADO: • NA ATIVIDADE; • NO TREINAMENTO. NA ATIVIDADE Na NR-10, temos: 10.9.4 Nas instalações elétricas de áreas classificadas ou sujeitas a risco acentuado de incêndio ou explosões, devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação. 10.9.5 Os serviços em instalações elétricas nas áreas classificadas somente poderão ser realizados mediante permissão para o trabalho com liberação formalizada, conforme estabelece o item 10.5 ou supressão do agente de risco que determina a classificação da área. 10.9.2 Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas de ambientes com atmosferas potencialmente explosivas devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certificação. NO TREINAMENTO 10.8.8.4 Os trabalhadores em áreas classificadas devem ser precedidos de treinamento específico de acordo com risco envolvido. 1. CURSO BÁSICO – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS COM ELETRICIDADE: • Carga horária mínima – 40 horas; • Programação mínima. 2. CURSO COMPLEMENTAR – SEGURANÇA NO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA: • Carga horária mínima – 40 horas ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 52 DEFINIÇÃODOS PROFISSIONAIS • Qualificado – comprovação de conclusão de curso específico na área elétrica reconhecido pelo Sistema Oficial de Ensino; • Legalmente habilitado – qualificado e com registro no CREA. • Capacitado; - Treinado por profissional habilitado e autorizado; - Trabalhe sob a responsabilidade de um profissional habilitado e autorizado. • Autorizados – habilitados ou capacitados com ausência formal da empresa; • Todo profissional autorizado deve portar identificação visível e permanente contendo as limitações e a abrangência de sua autorização. • Condição de autorizado consignada no sistema de registro de empregado da empresa. • Treinamento de reciclagem bienal: - Habilitação, Qualificação, Capacitação e Autorização dos Trabalhadores segundo a NR 10. O funcionário qualificado profissionalmente através do sistema oficial de ensino se torna habilitado quando passa a dispor do seu registro no Conselho, tornando-se autorizado quando recebe treinamento em segurança no trabalho. O funcionário qualificado por ocupação, se torna autorizado quando recebe treinamento em segurança do trabalho. O funcionário qualificado profissionalmente através de formação na empresa se torna habilitado quando recebe capacitação específica dirigida sob responsabilidade de um profissional habilitado e se torna autorizado quando recebe treinamento em segurança do trabalho. ATMOSFERA EXPLOSIVA Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento, sendo ela textos, imagens, desenhos ou padrão, pode ser reproduzida, armazenada ou transmitida de quaisquer formas, sistemas ou propósitos, sem a permissão expressa e formal do Cemal Treinamentos. 53 BIBLIOGRAFIA 1. ABNT NBR IEC 60079-17:2014 – Equipamentos elétricos para atmosfera explosivas Parte 17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas em áreas classificadas ( exceto minas ) 2. Apostila de Atmosfera Explosiva – Eng Joacy Santos Junior 3. NM-IEC 60050-426 – Equipamentos elétricos para atmosfera explosivas – Terminologia 4. IEC 60079-0 5. IEC 60079-11 6. IEC 69529-Graus de proteção para invólucros de equipamentos elétricos ( Código IP) 7. Básics of of Explosion Protection – Introduction to Explosion to Explosion protection for Electrical Apparatus and Installations – R. STHAL TECHNOLOGY GROUP 8. Explosion Hazards in the Process Indutries 9. Handbook Of Fire And Explosion Protection Engineering Principles For Oil, Gas, Chemical, And Related Facilities 10. Segurança em Atmosferas Explosivas – Projeto de Classificação de Áreas em uma Indústria Petroquímica – Roberval Bulgarelli 11. Apostila: Segurança Intríseca – Maurício Franco