12 jul INSTALAÇÕES EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS (ÁREAS CLASSIFICADAS)
Parte 3
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS (ÁREAS CLASSIFICADAS)
As instalações elétricas de uma industria, quando situada em atmosferas potencialmente explosivas, podem vir a ser a fonte de ignição que ocasionará incêndios ou explosões, provocando danos irreparáveis ao sistema. Esta ignição pode ser conseqüência de um centelhamento provocado por um defeito na instalação, ou pela abertura ou fechamento normal de contatos de uma chave qualquer, ou ainda pela temperatura elevada de um equipamento ou ponto qualquer da instalação. Para se evitar esse tipo de problema deve-se projetar a instalação com materiais e equipamentos que atendem aos requisitos de segurança indispensáveis a cada tipo de atmosfera explosiva.
Para que haja um incêndio ou explosão é necessário que no ambiente exista ar (oxigênio), mistura explosiva e uma fonte de ignição. Os equipamentos à prova de explosão de uma instalação elétrica são desenvolvidos para confinarem uma eventual explosão, internamente ao equipamento, evitando que esta se propague para o meio externo. Todos os equipamentos desenvolvidos para este fim são rigorosamente ensaiados em laboratórios credenciados que emitem um CERTIFICADO DE CONFORMIDADE que garante que o equipamento atende as normas específicas para sua utilização.
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS SEGUNDO NORMA AMERICANA
Os ambientes sujeitos a presença de produtos inflamáveis são classificados segundo norma americana, da seguinte forma:
CLASSE I >> GASES E VAPORES
CLASSE II >> POEIRAS
CLASSE III >> FIBRAS
Abaixo temos a subdivisão dessas classes em grupos, reunindo substancias que possuem similaridade do ponto de vista de comportamento durante um processo de explosão.
CLASSE I
- GRUPO A >> Acetileno
- GRUPO B >> Hidrogênio, Butano, Óxido de Eteno, Óxido de Propileno, Gases Manufaturados contendo mais do que 30% em volume de Hidrogênio
- GRUPO C >> Acetaldeido, Éter Dietílico, Eteno, Dimetil Hidrazina Assimétrica, Ciclopropano, Monóxido de Carbono , etc.
- GRUPO D >> Acetona, Acrilonitrila, Amônia, Benzeno, Butano, Butanos, Gasolina, Nafta, Propano, Propanol, Cloreto de Vinila, Metano, Hexano, Gás Natural, etc.
CLASSE II
- GRUPO E >> Poeiras metálicas combustíveis, independentemente de sua resistividade, ou outros tipos de poeira combustível de risco similar, tendo resistividade menor do que 105Wcm
- GRUPO F >> Poeiras carbonáceas, por exemplo, carvão mineral, hulha, ou poeira de coque, que tenha mais do que 8% de material volátil total e tendo resistividade entre 102 e l08Wcm
- GRUPO G >> Poeira combustível, com resistividade superior ou igual a 105Wcm, por exemplo, farinha de trigo, ovos em pó, goma arábica, celulose, vitamina B1, vitamina C, aspirina, algumas resinas termoplásticas, etc.
CASSE III
- Fibras combustíveis, tais como : rayon, sisal, juta, fibras de madeira e outras de risco similar. (para essa classe não há subdivisão em grupos).
A classe I foi subdividida em grupos tendo em vista a similaridade no que diz respeito a similaridade de comportamento durante o processo de explosão, e a uma gradação de risco. Nessa subdivisão uma substância do grupo A tem um poder destruidor maior que as do grupo B e assim por diante, não sendo portanto possível utilizar um equipamento pertencente a um grupo em instalações de grupos antecedentes. Nesta classe estão incluídas, principalmente as industrias de petróleo, as petroquímicas e químicas.
Na classe II foi subdividida em grupos levando em consideração a propriedade que tem as poeiras combustíveis de conduzirem ou não eletricidade. A proteção dos invólucros contra a penetração de poeira, principalmente para os grupos E e F (condutores de eletricidade) é fundamental. Para o grupo G , os cuidados maiores estão na proteção contra geração de eletricidade estática. Nesta classe estão as industrias farmacêuticas, químicas, alimentícias e carboníferas.
Na classe III, os materiais inflamáveis estão sob a forma de fibras e portanto mais pesados, praticamente não havendo em suspensão. Em função do menor risco os critérios de instalação são menos rigorosos que os aplicáveis às das classes I e II. A divisão em classes e grupos levam em consideração as características das substâncias presentes no ambiente. Para uma classificação completa é necessário levar em consideração também o grau de risco (alto ou baixo) esperado nesta área e a extensão ou volume deste risco. Para estes casos a norma americana determina dois tipos de locais que chama de DIVISÃO 1 e DIVISÃO 2.
DIVISÃO 1
São locais de alta probabilidade de existência de mistura inflamável. São áreas onde gases ou vapores inflamáveis podem existir:
- Continuamente, intermitentemente, ou periodicamente, em condições normais de operação do equipamento de processo.
- Freqüentemente, devido a vazamentos provocados por reparos de manutenção freqüentes.
- Quando o defeito em um equipamento de processo ou operação incorreta do mesmo provoca, simultaneamente o aparecimento de mistura explosiva e uma fonte de ignição de origem elétrica.
DIVISÃO 2
São locais de baixa probabilidade de existência de mistura inflamável. São áreas onde gases ou vapores inflamáveis podem existir:
- Somente em caso de quebra acidental ou operação anormal do equipamento.
- Áreas adjacentes às de divisão I.
- Locais onde exista um sistema de ventilação forçada.
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA SEGUNDO NORMA BRASILEIRA E INTERNACIONAL
O Brasil adotou a normalização internacional, que possui conceitos e terminologias bastante diferentes daqueles adotados pela norma americana vista até agora.
A norma internacional ao invés de classificar os ambientes em classes conforme o produto inflamável com que se está trabalhando, ela classifica os ambientes em grupos , referindo-se ao equipamentos elétricos, ou seja:
- GRUPO I – São equipamentos fabricados para operar em mineração subterrânea.
- GRUPO II – São equipamentos fabricados para operar em industrias de superfície (não subterrânea). Este grupo é subdividido conforme abaixo:
- GRUPO IIA – Atmosfera contendo as mesmas substâncias do grupo D do NEC, exceto pela inclusão do acetaldeído e monóxido de carbono (estes pertencentes ao grupo C do NEC)
- GRUPO IIB – Atmosfera contendo as mesmas substâncias do grupo C do NEC, exceto pela inclusão de : acroleína, óxido de eteno, butadieno, gases manufaturados contendo mais de 30% em volume de hidrogênio, e óxido de propileno (esses pertencentes ao grupo B do NEC)
- GRUPO IIC – Atmosfera contendo hidrogênio, acetileno e dissulfeto de carbono.
Esta subdivisão indica também uma gradação de periculosidade das substâncias, sob o ponto de vista de comportamento durante a explosão, e é de ordem inversa da subdivisão indicada pelo NEC. Resumo comparativo entre a norma internacional e americana.
Para efeito de determinar o grau de risco de cada local, a norma ABNT/IEC os subdividem em Zonas 0, 1 e 2 ou invés de Divisão conforme API/NEC. Esta zonas são assim definidas:
- ZONA 0 : são locais onde a ocorrência de mistura inflamável/explosiva é contínua, ou existe por longos períodos. São locais realmente perigosos, onde praticamente existe mistura inflamável/explosiva durante todo o tempo.
- ZONA 1 : são locais onde a mistura inflamável/explosiva pode ocorrer em condições normais de operação do equipamento de processo.
- ZONA 2 : são locais onde a ocorrência de mistura inflamável/explosiva é rara por pouco tempo, e está diretamente ligada à operação anormal de equipamentos de processo.
Resumo comparativo entre a norma internacional e americana:
Quanto a ambientes que contenham poeira ou fibras combustíveis a IEC ainda está emitindo projetos de norma, que não serão aqui abordados.
EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS
Todos os equipamentos elétricos ,independentemente de sua aplicação em atmosferas explosivas ou não, possuem uma proteção inerente, capaz de evitar principalmente danos físicos as pessoas (ex.: choque elétrico; ferimentos causados por partes móveis, etc.) 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.
Os equipamentos e dispositivos elétricos devem possuir características construtivas próprias que de alguma forma interrompam o ciclo de inflamabilidade – ar – mistura inflamável – fonte de ignição. Estas técnicas de fabricação são normalizadas e possuem o nome de tipos de proteção, conforme relacionadas abaixo:
EQUIPAMENTO A PROVA DE EXPLOSÃO
Como os equipamentos elétricos de maneira geral necessitam de partes moveis para que seja executada a operação para que se destina, abertura, fechamento, partida, parada etc., o fechamento hermético total do invólucro destes equipamentos é praticamente impossível. Os eixos dos motores, eixos de prolongamento das manoplas de operação, eixos dos botões de comando etc., devem ter necessariamente uma folga que possibilite sua operação, além de que é necessário dispositivos de acesso a partes internas dos equipamentos para manutenção.
Como na interligação dos invólucros, eletrodutos, equipamentos etc. , as junções rosqueadas não são totalmente estanques ao gás, todo o sistema é submetido a um processo de troca de gases periódico, em função da variação de temperatura que ocorre no ambiente ao longo do tempo. Com isto existe a probabilidade de gases ou vapores inflamáveis vagarosamente penetrarem no interior do invólucro criando uma mistura inflamável, bastando apenas um centelhamento para que ocorra uma ignição.
Se essa ignição ocorrer, os gases quente resultantes da explosão, devem permanecer confinados no invólucro, evitando que a explosão se propague para o meio externo. Todo o invólucro e a tubulação interligada deve portanto ser dimensionada para suportar a pressão da explosão, sem liberar chama ou gases quentes para o exterior.
Os invólucros dos equipamentos devem portanto serem fabricados com paredes robustas o suficiente para não se romperem com a explosão. As entradas de tubulações rosqueadas, os botões de comando e outros dispositivos instalados na parede do invólucro e as junções tampa invólucro apenas de totalmente parafusadas, servirão inevitavelmente de válvula de alívio de pressão, permitindo que gases da explosão passem para o ambiente externo.
Para se evitar a propagação da explosão, é necessários que os gases que passem para o meio exterior estejam a uma temperatura inferior da temperatura de auto ignição do gás que está ao redor do invólucro. Para que isto ocorra, a superfície de junção corpo-tampa e o interstício entre eles devem funcionar como um trocador de calor, fazendo com que o gás ao sair para o exterior esteja resfriado. Esta largura e este interstício variam em função do grupo de gás, pois dependem das pressões elevação de temperatura, velocidade de propagação, etc., que são características dos gases quando submetidos a um processo de explosão.
Quanto aos eletrodutos, para que seja atendida a NBR 5363, é necessário que na conexão o passo da rosca seja menor que 0,7 mm e o número de filetes de rosca acoplados sejam no mínimo cinco. Para os botões de comando segundo a mesma norma deve se utilizado uma junta apropriada, chamada junta cilíndrica que possuí um interstício máximo e um comprimento mínimo em função do grupo de gás. O mesmo procedimento é utilizado para eixos, com mancais de rolamento ou com mancais de bucha, utilizados em maquinas girantes.
Os invólucros que seguem os padrões americanos são construídos com juntas flangeadas, com grande número de parafusos para seu fechamento, são pesados, de custo elevado, apresentam dificuldade de manutenção em função do número de parafusos, além de que o invólucro não pode ser vedado nas juntas, permitindo muitas vezes a entrada de umidade e água. No padrão europeu há um preferência em que a junção corpo tampa seja feita através de uma junta roscada ao invés de flangeada, eliminando a existência de parafusos que dificultam a montagem, a manutenção e podem tornar-se uma fonte de falha durante a vida útil do sistema. Em função do peso dos invólucros e do seu custo elevado deve-se sempre que possível subdividi-los tornando cada peça mais leve, alem de analisar a possibilidade de instalar outro tipo de proteção que não seja a prova de explosão como veremos adiante.
EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA AUMENTADA Ex-e
É um tipo de proteção aplicável a equipamentos elétricos que por sua própria natureza não produzem arco, centelhas ou alta temperatura em condições normais de operação. São aplicados nesses equipamentos medidas construtivas adicionais de modo a diminuir drasticamente a probabilidade de que o equipamento cause arcos, centelhas ou altas temperaturas.
Os tipos de equipamentos em que pode ser aplicadas estas técnicas é limitado, e podemos citar como exemplo: motores de indução com gaiola de esquilo, luminárias, caixas de passagem e de terminais de ligação, transformadores de controle e medição etc. Este tipo de proteção foi desenvolvido na Europa e não é previsto pela norma americana. No Brasil ele está previsto na NBR 9883 que foi baseada na IEC 79-7. Apresentamos abaixo alguns equipamentos com seus requisitos mínimos para serem considerados de segurança aumentada:
MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO COM ROTOR EM GAIOLA
Estes motores já em condições normais não produzem centelhamento ou altas temperaturas, porém para serem considerados de segurança aumentada deverão ser adotadas medidas construtivas especiais, conforme abaixo:
- Adoção durante o projeto e fabricação de medidas que limitem a elevação de temperatura do enrolamento.
- Projetar os dispositivos de proteção para atuarem em um tempo definido, tal que em caso de sobrecarga ou rotor travado a temperatura máxima gerada no enrolamento não ultrapassa a temperatura limite de ignição.
- Deverão ser tomados cuidados especiais na seleção dos materiais de isolamento e deverão ser aplicadas camadas duplas de impregnação nos enrolamentos.
- Os invólucros das maquinas contendo partes energizadas não isoladas deverão atender no mínimo o grau de proteção IP54, sendo as partes energizadas isoladas IP44, em condições especiais outros graus de proteção poderão ser aceitos.
- Outros detalhes especiais quanto a parte mecânica construtiva, minimizando a probabilidade de ocorrer defeitos que possam vir a causar centelhamento ou altas temperaturas no rotor também deverão ser adotadas.
A correta especificação deste tipo de equipamento ao invés de seu equivalente a prova de explosão trará como benefícios: menor custo aliado a um nível de segurança equivalente, mais fácil manutenção e uma maior vida útil.
LUMINÁRIAS DE SEGURANÇA AUMENTADA
Estas luminárias podem ser fabricadas em invólucros de plástico (normalmente poliéster reforçado com fibra de vidro), que além de permitir com certa facilidade graus de proteção IP65 ou IP66, possuem como vantagens adicionais : alta resistência e estabilidade mecânica e comportamento térmico favorável, características de auto-extinção de chamas, elevada resistência à corrosão, menor peso, etc.
Apresentamos algumas características deste tipo de luminária:
- Devem utilizar conforme NBR 9883 lâmpadas fluorescentes de partida fria, tipo mono-pino, lâmpada incandescente de uso geral, lâmpada mista ou outra desde que não haja risco de mesmo em caso de defeito, se ultrapassar a temperatura limite.
- Os reatores deverão obedecer aos requisitos aplicáveis aos enrolamentos de maquinas, com sobre dimensionamento dos condutores, dupla camada de isolação, temperatura de trabalho diminuída, etc. Atualmente utiliza-se muito os reatores eletrônicos.
- Os terminais de ligação e os receptáculos deverão ter características especiais. Outros equipamentos poderão ser fabricados como de segurança aumentada, onde os cuidados no dimensionamento e fabricação deverão seguir a mesma linha de raciocínio.
EQUIPAMENTO ELÉTRICO IMERSO EM ÓLEO – Ex-o
São equipamentos em que as partes que produzem centelhamento, ou altas temperaturas estão imersas em óleo. Este óleo deve ser de origem mineral, possuir características isolantes e capacidade de extinção de arco quando necessário. Esta modalidade de equipamento é utilizada em instrumentos, medidores, chaves desligadoras, demarradores, disjuntores, transformadores etc., o exemplo mais comum é a botoeira, que na verdade é uma chave pendular imersa em óleo.
As características principais deste tipo de proteção são previstas na NBR 8601. Um dos requisitos principais é que todas as partes capazes de produzir arco, centelha ou alta temperatura, devem estar imersos em óleo numa profundidade adequada, de no mínimo 25mm, e o equipamento deve possuir um dispositivo que permita a verificação do nível de óleo mesmo em operação.
Devemos levar em consideração que para este tipo de equipamento de exige uma supervisão constante do nível e da qualidade do óleo, que a sua manutenção é mais complicada, pois requer uma operação adicional de limpeza e recolocação do óleo em nível adequado após o trabalho. Estes equipamento tem porém a vantagem de não necessitar de invólucro a prova de explosão, nem tampouco a utilização de unidade seladora.
EQUIPAMENTO PRESSURIZADO Ex-p
Nestes casos para se evitar a penetração de gases inflamáveis no invólucro, o seu interior deve sempre ser mantido com pressão positiva, superior à pressão atmosférica. Essa sobrepressão é mantida através do ar, gás inerte ou qualquer outro tipo de gás adequado.
Este tipo de proteção inclui medidas específicas para a construção do invólucro, bem como de suas partes associadas, abrangendo os dutos de insuflamento e exaustão e os dispositivos auxiliares de controle do sistema de sobrepressão. O grau de proteção mínimo que é admitido para esse tipo de equipamento é IP40. Os dispositivos de proteção e o conjunto de dutos devem formar um sistema fechado a fim de que não haja escapamento para o meio externo de arcos, centelhas ou partículas incandescentes de dentro do invólucro. Além disso todo o sistema deve ser capaz de suportar uma pressão igual a uma vez e meia a máxima pressão especificada para o serviço normal. A pressão interna usual para esses casos é de no mínimo 0,5 mbar e deve ser mantida em qualquer ponto do interior do equipamento e partes associadas, em relação à atmosfera externa.
As aplicações mais comuns deste tipo de equipamento são nos sistemas de instrumentação; nos painéis de compressores de gases inflamáveis, em função de que toda a lógica de funcionamento deve estar próxima do compressor, em zona classificada, dificultando e encarecendo o sistema com equipamentos à prova de explosão etc. Nesse tipo de sistema deve existir uma supervisão constante da pressão no invólucro e acessórios, garantindo a proteção da área considerada, em caso de qualquer defeito providências urgentes deverão ser tomadas, chegando até a desenergização do sistema.
O equipamento pressurizado é um substituto natural dos equipamentos à prova de explosão, muitas vezes com vantagens técnicas e financeiras, como no caso de grandes motores de fabricação especial não seriada, que encareceria muito a fabricação à prova de explosão, já que o fabricante não possuí para este caso um certificado de protótipo. Deve-se em caso de análise de custos, lembrar sempre de levar em consideração o sistema de pressurização necessário para estes casos.
EQUIPAMENTOS IMERSOS EM AREIA Ex-q
EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS ENCAPSULADOS Ex-m
Nesses casos os equipamentos elétricos estão imersos em uma resina suficientemente resistente às influências ambientais, de tal modo que a eventual atmosfera explosiva ao redor do equipamentos não poderá ser inflamada quer seja por centelhamento, quer seja por alta temperatura que possa ocorrer no interior do encapsulamento.
A seleção da resina a ser utilizada deve levar em conta as exigências de cada caso. Essas resinas incluem materiais termofixos, resinas em epoxy termoplásticas e elastômeros com ou sem aditivos. O encapsulamento deverá garantir a proteção do sistema em caso de sobrecargas admissíveis e determinadas condições de faltas internas.
EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA INTRÍNSECA Ex-i
Um circuito ou parte dele é intrinsecamente seguro quando o mesmo, sob condições de ensaios prescritas, 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.
O equipamento de segurança intrínseca e as partes intrinsecamente seguras do equipamento associado são classificadas numa das categorias “ia” ou “ib”, conforme a seguir:
CATEGORIA “ia”
São equipamentos elétricos incapazes de provocar a ignição em operação normal, na condição de um único defeito ou de qualquer combinação de dois defeitos, com os seguintes coeficientes de segurança:
a) em operação normal : 1,5;
b) com um defeito : 1,5;
c) com dois defeitos : 1,0.
Esses coeficientes de segurança são aplicados à tensão, corrente ou a uma combinação dessas duas grandezas.
Os equipamentos elétricos do Grupo II não podem ter qualquer contato centelhante exposto à atmosfera explosiva continuamente ou por período prolongado, a menos que eles sejam dotados por uma das seguintes medidas complementares de proteção:
- Invólucro hermeticamente selado.
- Proteção por invólucro à prova de explosão.
- Maior coeficiente de segurança.
Esses requisitos tem a intenção de evitar que a segurança intrínseca seja comprometida quer seja pela freqüência de operação do contato, quer seja pela decomposição de gases ou vapores explosivos.
CATEGORIA “ib”
São equipamentos elétricos incapazes de provocar ignição de uma atmosfera explosiva, em operação normal, ou na condição de um único defeito qualquer, com os seguintes coeficientes de segurança:
a) em operação normal: 1,5
b) com um único defeito: 1,5
Esses coeficientes de segurança são aplicados à tensão , corrente ou a uma combinação dessas duas grandezas. Qualquer equipamento considerado como de segurança intrínseca deverá atender a critérios construtivos e de ensaios especiais, conforme prescrito na norma brasileira NBR 8447 – EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS PARA ATMOSFERAS EXPLOSIVAS. CONSTRUÇÃO E ENSAIOS DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS DE SEGURANÇA INTRÍNSECA E DO EQUIPAMENTO ASSOCIADO – ESPECIFICAÇÃO.
EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS NÃO ACENDÍVEIS Ex-n
É um tipo de proteção aplicável a equipamentos elétricos que em condições normais de operação não são capazes de provocar a ignição de uma atmosfera explosiva de gás, bem como não é provável que ocorra algum defeito que seja capaz de causar a inflamação dessa atmosfera.
Os equipamentos deste tipo somente podem ser utilizados em áreas de Zona 2 e não estão sujeitos às exigências especificadas pela IEC 79-0.
Para ser considerado não acendível, o equipamento não poderá produzir arco ou centelha em operação normal ou deverá ser utilizado algum método especial para se evitar a ignição (dispositivo centelhante protegido, componente não acendível, dispositivo hermeticamente selado etc.), o equipamento não poderá também desenvolver temperatura de superfície que exceda ao valores máximos adequados a sua classe de temperatura.
EQUIPAMENTO HERMÉTICO Ex-h
EQUIPAMENTO COM PROTEÇÃO ESPECIAL Ex-s
Este tipo de proteção é previsto na IEC, e tem a finalidade de não bloquear a criatividade dos fabricantes e permitir o desenvolvimento de novos tipos de proteção que não sejam nenhum daqueles que são previstos por normas, ou ainda elaborar combinações de tipos de proteção.
Nesse caso, na hipótese de ser inventado um tipo de proteção especial, o inventor tem o direito de industrializar e comercializar o equipamento, a partir da obtenção, na entidade certificadora credenciada, um certificado chamado de “Certificado de Equivalência”, em que é atestado para aquele equipamento, que ele possui um nível de segurança equivalente àquele previsto na normalização.
INSTALAÇÃO CONFORME REQUISITOS DO NATIONAL ELECTRICAL CODE (NEC)
Os métodos de instalação previstos pela normalização internacional (IEC 79-14) incluem também a pratica americana, uma vez que o objetivo do organismo de normalização internacional é harmonizar a tecnologia que é adotada pelos países membros e não restringir tecnologias.
O documento que define a forma de aplicação dos equipamentos elétricos nas áreas classificadas é o NEC (NATIONAL ELECTRICAL CODE), que estabelece os requisitos que devem ser obedecidos quando da construção e montagem desses equipamentos. O método de instalação adotado é principalmente através de sistema fechado de eletrodutos metálicos e caixas à prova de explosão com a aplicação de unidades seladoras.
As recomendações principais são baseadas no estudo de uma combinação de probabilidades, sendo de um lado a probabilidade do equipamento elétrico de provocar um centelhamento ou alta temperatura, e de outro lado a probabilidade de ocorrer no ambiente mistura explosiva. Tudo é feito de maneira a evitar que aconteça essa simultaneidade. Os ambientes com alta probabilidade de ocorrência de mistura explosiva como já estudado anteriormente, são os chamados ambientes de Divisão 1, e os com baixa probabilidade de ocorrência de mistura explosiva, são os chamados de Divisão 2.
A norma americana reconhece os seguintes tipos de proteção:
- À prova de explosão
- Equipamento pressurizado
- Segurança intrínseca
- Imerso em óleo
- Não acendível
- Hermeticamente selado
A combinação de probabilidades com que se baseia o NEC, pode ser analisada basicamente agrupando-as em quatro conjuntos diferentes:
- Equipamentos elétricos que produzem durante sua operação normal centelhamento ou alta temperatura, e que estão instalados em ambientes com alta probabilidade de conterem mistura explosiva. A norma recomenda nestes casos a utilização de equipamentos com invólucros à prova de explosão, pressurizados, ou de segurança intrínseca. Este é um caso típico de instalação de disjuntores, contatores, interruptores, chaves, etc. , em locais de Divisão 1.
- Equipamentos elétricos que produzem durante sua operação normal centelhamento ou alta temperatura, e que estão instalados em ambientes com baixa probabilidade de conterem mistura explosiva. É recomendado para estes casos a utilização de equipamentos elétricos com invólucros à prova de explosão, pressurizados, imersos em óleo, hermeticamente selados, ou de segurança intrínseca. Este é o caso típico da instalação de disjuntores, contatores, interruptores, chaves, etc., em locais de Divisão 2.
- Equipamentos elétricos que operam com baixa probabilidade de produzir centelhamento ou alta temperatura, instalados em local que possuí alta probabilidade de conter mistura explosiva. Recomenda-se para este caso a utilização de equipamentos elétricos com invólucros à prova de explosão, pressurizados ou de segurança intrínseca. Neste caso enquadram-se as luminárias, as caixas de terminais de ligação, os motores com rotor em gaiola, etc., instalados em locais de Divisão 1
- Equipamentos elétricos que operam com baixa probabilidade de produzir centelhamentos ou alta temperatura, instalados em local que possuí baixa probabilidade de conter mistura explosiva. Nestes casos em função da análise de instalação a norma permite a utilização de equipamentos de uso geral, equipamentos não acendíveis, e qualquer um dos citados anteriormente. Este é o caso da utilização de luminárias (desde que o tipo e potência de lâmpada não provoque temperaturas elevadas), caixas de terminais de ligação, motores com rotor em gaiola, etc., instalados em locais de Divisão 2.
As situações citadas, abrangem praticamente todas as aplicações previstas para a Classe I, exceto algumas exceções em que se exige o cumprimento do requisito de temperatura de superfície, que denominamos de “Regra dos 80% da temperatura de superfície”.
Essa norma é aplicável aos equipamentos que em condições normais não produzem centelhamento, mas podem produzir altas temperaturas, como é o caso de luminárias, resistores de aquecimento, etc., e estabelece o seguinte : “Os equipamentos que em condições normais de operação não produzem centelhamento podem ser aplicados em áreas de divisão 2 desde que as superfícies que podem ter contato com a atmosfera explosiva não tenham temperaturas superiores a 80%, em graus Celsius, da temperatura de ignição dos gases que porventura possam estar presentes no local”.
Luminárias podem ser aplicadas em áreas de Divisão 2, sem invólucro especial para área classificada, desde que estejam em invólucros com grau de proteção mínimo IP 55.
IDENTIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Para a correta identificação dos equipamentos, os itens conforme descritos abaixo deverão fazer parte da fundição ou moldagem do invólucro do equipamento elétrico, ou devem ser gravados diretamente no mesmo ou numa placa a ele seguramente fixa.
INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS
Os critérios para a inspeção e manutenção de equipamentos elétricos em atmosferas explosivas são definidos pela norma internacional IEC 79.17 – Recommendations for Inspection and Maintenance of Electrical Installations in Hazardous Areas (Other than mines) – 1990.
Essa norma estabelece três tipos de inspeção:
- INSPEÇÃO INICIAL – é um tipo de inspeção que deve ser aplicada quando a unidade industrial ou um equipamento sejam colocados em serviço .
- INSPEÇÃO PERIÓDICA – deve ser realizada periodicamente para garantir que a instalação está sendo mantida numa condição segura, conforme constatado quando da inspeção visual. A periodicidade desta inspeção depende de fatores que possam afetar esta instalação como : ambientes com produtos químicos que favorecem a corrosão, alta probabilidade de acúmulo de poeira, penetração de água, riscos de danos mecânicos etc.
- INSPEÇÃO POR AMOSTRAGEM – são inspeções realizadas para avaliar se a periodicidade fixada para as inspeções periódicas está atendendo as necessidades da instalação.
O nível de profundidade com que essas inspeções são realizadas pode ser:
a) INSPEÇÃO VISUAL onde são detectados defeitos evidentes visualmente, como ausência de parafusos, equipamentos abertos, quebrados etc.
b) INSPEÇÃO APURADA onde além dos defeitos detectados visualmente são detectados defeitos só visíveis com o uso de ferramentas e equipamentos, ex: parafuso frouxo.
c) INSPEÇÃO DETALHADA além de cobrir os aspectos previstos pelas anteriores, identifica defeitos visíveis somente com a abertura do invólucro e utilização de ferramentas e equipamentos de teste. Essa inspeção requer que o equipamento seja desenergizado
Estas inspeções devem ser realizadas por pessoal treinado e experiente, de posse de toda a documentação das instalações e histórico de inspeções anteriores. Ex: projeto elétrico, desenho de classificação de área, classe de temperatura e grupo do equipamento etc.
Nos casos normais de manutenção recomenda-se principalmente:
- Não realizar alterações que possam afetar o tipo de proteção do equipamento, sem uma análise criteriosa, e autorização dos responsáveis
- Os cabos flexíveis devem ser inspecionados com cuidado, e trocados sempre que houver qualquer risco de defeito
- No caso de retirada do equipamento para manutenção devem ser utilizados dispositivos próprios para a proteção dos terminais
- Quando da manutenção de um invólucro à prova de explosão, todas as juntas devem ser completamente limpas e levemente untadas com graxa quimicamente inerte e que não resseque com o tempo, a fim de que sejam protegidos contra corrosão
- Deve se verificado todo o sistema de aterramento conforme determinações do projeto
- Cada equipamento em caso de manutenção deve atender as recomendações especificas, de acordo com as de norma aplicáveis as indicações do fabricante.
INSTALAÇÕES CONFORME REQUISITOS DA NORMA BRASILEIRA/INTERNACIONAL
A NBR 5418- Instalações Elétricas em Atmosferas Explosivas é a norma brasileira que estabelece os requisitos para a montagem das instalações elétricas em atmosfera explosiva. Esta norma é equivalente à IEC 79.14 e ao artigo 500 e seguintes do NEC. Esta equivalência significa que na norma brasileira vamos encontrar todos os métodos de montagem e instalação utilizados pela filosofia americana e pela filosofia européia.
Ressalta-se que a grande diferença entre as duas linhas está no fato de que a filosofia européia permite a montagem elétrica em áreas classificas, com cabos, sem eletrodutos metálicas e a chegada ao invólucro é feita através de prensa-cabos.
TIPOS DE PROTEÇÃO PERMISSÍVEIS CONFORME CLASSIFICAÇÃO DA ÁREA
ZONA 0
- Equipamentos intrinsecamente seguros, categoria “ia” (Ex ia).
- Outros equipamentos desde que projetados especificamente para Zona 0, e claramente definido no certificado emitido por laboratório credenciado (Ex s).
ZONA 1
- Equipamento permissível em Zona 0.
- Equipamento à prova de explosão (Ex d).
- Equipamento com pressurização (Ex p).
- Equipamento imerso em areia (Ex q).
- Equipamento imerso em óleo (Ex o).
- Equipamento de segurança aumentada (Ex e).
- Equipamento de segurança intrínseca (Ex ib).
- Outros equipamentos projetados especificamente para Zona 1, desde que aprovados por laboratórios credenciados (Ex s).
ZONA 2
- Equipamentos permissíveis em Zona 0 e Zona 1.
- Equipamento pressurizado projetado especificamente para Zona 2.
- Equipamento não acendível.
- Equipamento utilizados em instalações industriais desde que em condições normais de serviço não produzam arco, centelha ou superfície quente que possa provocar a ignição da atmosfera explosiva.
EQUALIZAÇÃO DE POTENCIAL
Nas áreas classificadas deve-se evitar centelhamento perigoso entre as partes metálicas da instalação. Para isso, o sistema de aterramento deve ser projetado de maneira que haja uma equalização de potencial, evitando tensões perigosas entre pontos da estrutura e entre condutores equipotenciais, mesmo em casos de defeitos.
Todas as partes metálicas expostas devem ser conectadas ao sistema de ligação equipotencial. Esse sistema pode incluir condutores de proteção, eletrodutos, proteção metálica dos cabos e partes metálicas da estrutura, mas não devem incluir os condutores de neutro. A condutância entre partes metálicas da estrutura deve corresponder a uma seção mínima de 10 mm2 de cobre.
SISTEMAS DE CABOS
As instalações elétricas em áreas classificadas podem ser feitas com cabos, sem eletrodutos.
Os tipos de cabos permissíveis para instalações fixas são:
- Cabos com proteção metálica contínua
- Cabos com proteção termoplástica ou de elastômeros
- Cabos com isolamento mineral.
Os cabos flexíveis para equipamentos portáteis ou móveis podem ser:
- Cabos com cobertura de borracha rígida comum
- Cabos com cobertura de policloropreno rígido comum
- Cabos com cobertura de borracha para serviço pesado
- Cabos com cobertura de policloropreno pesado
- Cabos com isolamento plástico equivalente a capa de borracha rígida comum
A fixação dos cabos ao equipamento elétrico deve ser efetuada com prensa-cabos, conforme EB-1706 e EB-1980.
A cobertura dos cabos que não tenham proteção adicional contra fogo devem ser do tipo retardante à chama conforme EB-1468
De maneira geral as demais recomendações se equivalem à aquelas já citadas conforme normas americanas. Casos mais específicos devem ser analisados de acordo com as normas aplicáveis a cada caso.
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