INSTRUMENTISTA REPARADOR
ÁREAS CLASSIFICADAS
ÍNDICE 1
1.1 1.2
Áreas Classificadas ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 6
Atmosfera Explosiva ............................................ .................................................................... ............................................... .................................. ........... 6 Características das Substâncias Inflamáveis ............................................ ................................................................... ....................... 7
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 1.2.9
Coeficiente de d e Evaporação ......................................................................................................... 7 Densidade Relativa de Gás ou Vapor ......................................................................................... ......................................................................................... 7 Ponto de Fulgor (Flash Point)......................................................................... ...................................................................................................... ............................. 7 Ponto de Ignição, Combustão ou Inflamação ............................................................................. 7 Energia de Ignição, I gnição, Combustão ou Inflamação .......................................................................... 8 Limite Inferior de Inflamabilidade................................................................................ Inflamabilidade................................................................................................. ................. 8 Limite Superior de Inflamabilidade .............................................................................................. .............................................................................................. 8 Temperatura de Ignição ........................................................................................................... ............................................................................................................... .... 8 Temperatura Máxima Máxim a de Superfície ............................................................................................ 8
2
Classificação da Área ........................................................................ ................................................................................................................ ........................................ 11 11
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4
Zona 0 .................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................... 13 Zona 1 .................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................... 13 Zona 2 .................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................... 14 Figuras de Classificação ........................................................................................................... 15
2.4.1 2.4.2 2.4.3 3
Zona 20 .................................................................................. ...................................................................................................................................... .................................................... 17 Zona 21 .................................................................................. ...................................................................................................................................... .................................................... 17 Zona 22 .................................................................................. ...................................................................................................................................... .................................................... 17 Equipamentos Elétricos ............................................................................................................. ............................................................................................................. 18
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4
Primeiro Dígito Característico ......................................................................... .................................................................................................... ........................... 19 Segundo Dígito Característico.................................................................................... Característico................................................................................................... ............... 19 Letra Adicional ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 20 Letra Suplementar ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 21
3.3.1 3.3.1.1 3.3.2 3.3.2.1 3.3.3 3.3.3.1 3.3.4 3.3.4.1 3.3.5 3.3.5.1 3.3.6 3.3.6.1
Prova de Explosão – Ex d ......................................................................................................... ......................................................................................................... 22 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 22 Segurança Aumentada – Ex e ........................................................................ ................................................................................................... ........................... 23 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 24 Equipamento Imerso em Óleo – Ex o......................................................................... o........................................................................................ ............... 24 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 24 Equipamento Pressurizado – Ex p ............................................................................................ ............................................................................................ 24 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 25 Equipamento Imerso em Areia – Ex q ........................................................................ ....................................................................................... ............... 25 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 25 Equipamento Encapsulado em Resina – Ex m ....................................................................... ........................................................................... 25 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 25
1.3 1.4 1.5 2.1 2.2
2.3 2.4
3.1
3.2 3.3
Grau de Risco ............................................ ................................................................... .............................................. .............................................. ....................... 8 Proteção Primária ........................................... .................................................................. .............................................. .......................................... ................... 9 Norma Regulamentadora 10 (NR10) ............................................ ................................................................... .................................. ........... 9
Classificação dos Produtos Inflamáveis .............................................. ..................................................................... ..........................11 ...11 Classificação dos Ambientes ............................................ ................................................................... ............................................ ..................... 13
Áreas Não Classificadas ........................................... .................................................................. .............................................. ............................. ...... 16 Classificação de Ambientes com Poeira Inflamável ............................................ ..................................................... ......... 17
Grau de Proteção ............................................ ................................................................... .............................................. ........................................ ................. 18
Equipamentos Elétricos para Atmosferas Explosivas ............................................. ................................................... ...... 21 Tipos de Proteção ........................................... .................................................................. .............................................. ........................................ ................. 22
2
ÍNDICE 1
1.1 1.2
Áreas Classificadas ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 6
Atmosfera Explosiva ............................................ .................................................................... ............................................... .................................. ........... 6 Características das Substâncias Inflamáveis ............................................ ................................................................... ....................... 7
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 1.2.9
Coeficiente de d e Evaporação ......................................................................................................... 7 Densidade Relativa de Gás ou Vapor ......................................................................................... ......................................................................................... 7 Ponto de Fulgor (Flash Point)......................................................................... ...................................................................................................... ............................. 7 Ponto de Ignição, Combustão ou Inflamação ............................................................................. 7 Energia de Ignição, I gnição, Combustão ou Inflamação .......................................................................... 8 Limite Inferior de Inflamabilidade................................................................................ Inflamabilidade................................................................................................. ................. 8 Limite Superior de Inflamabilidade .............................................................................................. .............................................................................................. 8 Temperatura de Ignição ........................................................................................................... ............................................................................................................... .... 8 Temperatura Máxima Máxim a de Superfície ............................................................................................ 8
2
Classificação da Área ........................................................................ ................................................................................................................ ........................................ 11 11
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4
Zona 0 .................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................... 13 Zona 1 .................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................... 13 Zona 2 .................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................... 14 Figuras de Classificação ........................................................................................................... 15
2.4.1 2.4.2 2.4.3 3
Zona 20 .................................................................................. ...................................................................................................................................... .................................................... 17 Zona 21 .................................................................................. ...................................................................................................................................... .................................................... 17 Zona 22 .................................................................................. ...................................................................................................................................... .................................................... 17 Equipamentos Elétricos ............................................................................................................. ............................................................................................................. 18
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4
Primeiro Dígito Característico ......................................................................... .................................................................................................... ........................... 19 Segundo Dígito Característico.................................................................................... Característico................................................................................................... ............... 19 Letra Adicional ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 20 Letra Suplementar ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 21
3.3.1 3.3.1.1 3.3.2 3.3.2.1 3.3.3 3.3.3.1 3.3.4 3.3.4.1 3.3.5 3.3.5.1 3.3.6 3.3.6.1
Prova de Explosão – Ex d ......................................................................................................... ......................................................................................................... 22 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 22 Segurança Aumentada – Ex e ........................................................................ ................................................................................................... ........................... 23 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 24 Equipamento Imerso em Óleo – Ex o......................................................................... o........................................................................................ ............... 24 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 24 Equipamento Pressurizado – Ex p ............................................................................................ ............................................................................................ 24 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 25 Equipamento Imerso em Areia – Ex q ........................................................................ ....................................................................................... ............... 25 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 25 Equipamento Encapsulado em Resina – Ex m ....................................................................... ........................................................................... 25 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 25
1.3 1.4 1.5 2.1 2.2
2.3 2.4
3.1
3.2 3.3
Grau de Risco ............................................ ................................................................... .............................................. .............................................. ....................... 8 Proteção Primária ........................................... .................................................................. .............................................. .......................................... ................... 9 Norma Regulamentadora 10 (NR10) ............................................ ................................................................... .................................. ........... 9
Classificação dos Produtos Inflamáveis .............................................. ..................................................................... ..........................11 ...11 Classificação dos Ambientes ............................................ ................................................................... ............................................ ..................... 13
Áreas Não Classificadas ........................................... .................................................................. .............................................. ............................. ...... 16 Classificação de Ambientes com Poeira Inflamável ............................................ ..................................................... ......... 17
Grau de Proteção ............................................ ................................................................... .............................................. ........................................ ................. 18
Equipamentos Elétricos para Atmosferas Explosivas ............................................. ................................................... ...... 21 Tipos de Proteção ........................................... .................................................................. .............................................. ........................................ ................. 22
2
3.3.7 3.3.7.1 3.3.8 3.3.9 3.3.9.1 3.3.9.2 3.3.9.3 3.3.9.4 3.3.9.5 3.3.9.6 3.3.10
Equipamento Não-Acendível – Ex n........................................................................... n.......................................................................................... ............... 25 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 26 Equipamento com Proteção Especial – Ex s ............................................................................ 26 Equipamentos de Segurança Segura nça Intrínseca – Ex i ......................................................................... ......................................................................... 26 Principais Aplicações ................................................................................................................. ................................................................................................................. 27 Energia de Ignição ................................................................. ..................................................................................................................... .................................................... 27 Limitador de Corrente .............................................................................................................. .................................................................................................................. 29 Limitador de Tensão .................................................................................................................. 29 Armazenadores de Energia ............................................................................ ....................................................................................................... ........................... 29 Circuitos à Prova de Falhas ...................................................................................................... ...................................................................................................... 30 Resumo .................................................................... ..................................................................................................................................... ................................................................. 30
4
Manutenção e Inspeção em áreas classificadas....................................................................... 32
4.1.1 4.1.2
Inspeção em Instalações Ex i ......................................................................... .................................................................................................... ........................... 32 Motores Trifásicos ................................................................. ..................................................................................................................... .................................................... 34
3.4 4.1
Marcação em equipamentos Ex ............................................ ................................................................... ........................................ ................. 31
Exemplos de Inspeção e Manutenção .............................................. ..................................................................... ............................. ...... 32
3
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Simbologia para Áreas Classificadas. a) Simbologia para área; b) Simbologia para equipamento. ............................................. .................................................................... ............................................... ............................................... .................................. ........... 6 Figura 2 - Triângulo de Fogo. ........................................... .................................................................. ............................................... ................................... ........... 6 Figura 3 - Triângulo de Segurança. Seguran ça. ...................................................... ............................................................................. .................................... ............. 10 Figura 4 - Tanque de Armazenamento de Líquido Inflamável. Inflamável . .............................................. .................................................. 15 Figura 5 - Respiros de equipamentos localizados em ambientes externos e bem ventilados. a) Respiro não sujeito a descargas contínuas ou por longos períodos; b) Respiro sujeito a descargas contínuas ou por longos períodos. ........................................... ................................................................... ................................. ......... 15 Figura 6 - Unidade Unidad e de abastecimento. .............................................. ..................................................................... ........................................ ................. 16 Figura 7 - Ambiente Ambien te com poeira p oeira inflamável. i nflamável. ........................................... .................................................................. ................................. .......... 16 Figura 8 – Simbologia para marcação do grau de proteção de equipamentos elétricos. .......... 18 Figura 9 – Modelos de juntas de equipamentos à prova de explosão. a) Junta chata ou flangeada; b) b ) Junta cilíndrica; c) Junta de encaixe. ............................................. .................................................................. ..................... 22 Figura 10 - Equipamentos Ex à prova de explosão. a) Luminária; b) Condulete; c) Tomada e Plugue; d) Motor............................................ .................................................................. .............................................. .............................................. ............................. ...... 23 Figura 11 - Gráfico da energia de ignição x concentração. concen tração. ............................. .................................................... ........................... 27 Figura 12 - Limite máximo de potência potên cia em circuitos circuit os resistivos. ............................................. ............................................. 28 Figura 13 - Circuito Circu ito sem s em limitador limitad or de energia. ............................................ ................................................................... ............................. ...... 28 Figura 14 - Circuito com co m limite de corrente elétrica. elétri ca. .............................................. ............................................................... ................. 29 Figura 15 - Circuito com limite de corrente e de tensão. ......................................................... 29 Figura 16 - Circuito Circuit o com elementos armazenadores armaz enadores de energia. ............................................ ................................................ 30 Figura 17 - Barreira Zener. ........................ ............................................... .............................................. .............................................. ................................. .......... 30 Figura 18 - Marcação Marcaç ão em Equipamentos Ex. .......................................... ................................................................. ................................. .......... 31 Figura 19 - Motor Trifásico Desmontado. ............................................ ................................................................... .................................... ............. 34 Figura 20 - Motor Trifásico ....................................... .............................................................. .............................................. ........................................ ................. 35
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ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 - Classes das Substâncias Inflamáveis. .......................................................................11 Tabela 2 - Grupos das Substâncias Inflamáveis. .......................................................................11 Tabela 3 - Comparativo entre as normas IEC e NEC. .............................................................. 12 Tabela 4 - Classificação segundo a Temperatura Máxima de Superfície. ................................ 12 Tabela 5 - Comparativo entre as normas IEC e NEC. ................Erro! Indicador não definido. Tabela 6 - Primeiro Dígito Característico. ..................................Erro! Indicador não definido. Tabela 7 - Segundo Dígito Característico. ..................................Erro! Indicador não definido. Tabela 8 - Letra Adicional. ......................................................... Erro! Indicador não definido. Tabela 9 - Letra Suplementar. ..................................................... Erro! Indicador não definido. Tabela 10 - Tipos de Pressurização. .......................................................................................... 24 Tabela 11 - Tipos de Proteção para equipamentos Ex. ............................................................. 30 Tabela 12 - Programa de inspeção para instalação Ex i. .......................................................... 33 Tabela 13 - Plano de manutenção de motores trifásicos. .......................................................... 37
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CAPÍTULO I 1 Áreas Classificadas Áreas classificadas são espaços ou regiões tridimensionais nas quais a probabilidade da presença de uma atmosfera explosiva exige que sejam tomadas precauções especiais para a construção, instalação e utilização de equipamentos elétricos, conforme a figura 1 a seguir:
Figura 1 - Simbologia para Áreas Classificadas. a) Simbologia para área; b) Simbologia para equipamento.
1.1 Atmosfera Explosiva Atmosfera explosiva é a mistura do ar com substâncias inflamáveis na forma de gás, vapor, poeira ou fibra, na qual, após a ignição, ocorre a explosão. O triângulo de fogo indica os três elementos que precisam existir para gerar uma explosão e basta retirar um dos elementos para que a área esteja segura, conforme a figura 2 a seguir
Figura 2 - Triângulo de Fogo.
Em instalações petroquímicas pode-se considerar: Combustível Hidrocarboneto Comburente Oxigênio Ignição Equipamento Elétrico/Eletrônico (fonte de faísca ou alta temperatura)
6
1.2 Características das Substâncias Inflamáveis As atmosferas explosivas são formadas em ambientes onde há gás, vapor, poeira ou fibra inflamável. Se a substância inflamável estiver no estado líquido, é necessário que ela mude para o estado gasoso para formar uma atmosfera explosiva. Essa mudança de estados, do líquido para o gasoso, é chamada de evaporação.
1.2.1 Coeficiente de Evaporação Indica o tempo necessário para que um líquido evapore completamente sem deixar resíduo. Os valores desses coeficientes são dados em relação ao éter (coeficiente de evaporação = 1). Esse valor varia de acordo com a temperatura e a pressão do vapor.
1.2.2 Densidade Relativa de Gás ou Vapor Densidade de um gás ou vapor relativamente à densidade do ar, nas mesmas condições de pressão e temperatura, considerando-se a densidade do ar igual a 1,0. A maior parte dos gases inflamáveis é mais densa que o ar e por isso ocupam grandes espaços próximos ao chão quando em locais com ventilação inadequada. Exceção de gases menos densos que o ar: Hidrogênio, Metano, Amônia, Acetileno e Eteno.
1.2.3 Ponto de Fulgor (Flash Point ) É a menor temperatura de um líquido à qual ele libera vapor em quantidade suficiente para formar uma mistura inflamável. Nessa temperatura a quantidade de vapor não é capaz de manter a combustão. Ocorre apenas uma rápida chama (flash). O ponto de fulgor de um líquido pode ser alterado através da adição de outros materiais. A mistura de líquidos não inflamáveis tem o objetivo de aumentar o ponto de fulgor de uma substância inflamável.
1.2.4 Ponto de Ignição, Combustão ou Inflamação É a menor temperatura de um líquido à qual ele libera vapor em quantidade suficiente para formar uma mistura inflamável capaz de queimar continuamente acima do líquido quando inflamada por uma fonte externa.
7
1.2.5 Energia de Ignição, Combustão ou Inflamação É a energia mínima que deve ser fornecida por uma chama, centelha elétrica ou fonte de calor à uma mistura combustível para que esta possa iniciar a combustão.
1.2.6 Limite Inferior de Inflamabilidade É a mínima concentração na qual a mistura se torna inflamável, ou seja, abaixo dessa concentração não é formada uma atmosfera gasosa explosiva. Abaixo desse ponto a mistura de ar e gás ou vapor inflamável é chamada de mistura pobre.
1.2.7 Limite Superior de Inflamabilidade É a máxima concentração na qual a mistura se torna inflamável, ou seja, a porcentagem de ar da mistura acima desse ponto é tão baixa que ela não se torna inflamável. Acima deste ponto a mistura de ar e gás ou vapor inflamável é chamada de mistura rica.
1.2.8 Temperatura de Ignição Temperatura mais baixa de uma superfície aquecida na qual, sob condições especificadas, ocorrerá a ignição de uma substância inflamável na forma de mistura de gás ou de vapor com ar.
1.2.9 Temperatura Máxima de Superfície Temperatura mais elevada atingida em serviço por qualquer parte ou superfície desse equipamento, mesmo sob as condições de funcionamento mais adversas, dentro dos limites das características nominais do equipamento elétrico. Como condições de funcionamento mais adversas entende-se sobrecarga ou quaisquer falhas previstas na norma específica para o tipo de proteção envolvido.
1.3 Grau de Risco
Para avaliar o grau de risco que uma instalação está sujeita deve-se: Identificar o tipo de substância inflamável que pode estar presente: classificar quanto ao grupo, classe de temperatura; Identificar as fontes geradoras de risco, ou seja, as partes do processo onde há possibilidade de liberação de material inflamável para o meio externo, tais como: flanges, válvulas, acessórios de tubulação, etc.
8
As condições ambientais: temperatura, altitude, ventilação, etc. Calcular a concentração no ambiente, taxa de emissão, etc.
1.4 Proteção Primária A proteção primária consiste em eliminar a atmosfera explosiva de gás ao redor das fontes de ignição (equipamentos elétricos / eletrônicos / automação) ou eliminar a fonte de ignição. Os métodos primários para evitar a formação de atmosfera explosiva são: Eliminação das Substâncias Inflamáveis: se a substância inflamável utilizada no processo pode ser substituída por uma não inflamável, deve ser preferida a substância não inflamável. Limitação da Concentração: manter a concentração da atmosfera explosiva sempre abaixo do limite inferior de inflamabilidade ou acima do limite superior de inflamabilidade. Para maior segurança. Para gases e vapores a concentração deve ficar abaixo do limite inferior de inflamabilidade e para poeiras inflamáveis, que são difíceis de diminuir a concentração no ambiente, é mais prático deixar a concentração da atmosfera acima do limite superior de inflamabilidade. Aumento do Ponto de Fulgor: aumentar o ponto de fulgor das substâncias explosivas acima da temperatura ambiente e de trabalho. Inertização: limitar a concentração de ar no ambiente. Pode ser feito com a adição de gases inertes como o Nitrogênio ou o vapor d'água. Ventilação: quando a ventilação não é natural (locais a céu aberto ou sem obstáculos) podese evitar a formação da atmosfera explosiva usando ventilação artificial (aberturas, dutos, ventiladores, difusores). Quando não é possível evitar a formação da atmosfera explosiva ao redor da fonte de ignição, torna-se necessário eliminar as próprias fontes de ignição. Para isso devem ser usados equipamentos e procedimentos especiais, que serão apresentados mais a frente.
1.5 Norma Regulamentadora 10 (NR10) Essa norma tem força de lei, ou seja, todas as empresas devem segui-la. A NR10 foi alterada em 2004 incluindo obrigações referentes a equipamentos elétricos em áreas classificadas. As principais exigências para áreas classificadas são: 1 – Identificar as áreas; 2 – Instalar equipamentos adequados e certificados ; 3 – Inspecionar continuamente os sistemas eletro-eletrônicos; 4 – Treinar os profissionais que operam esses sistemas eletro-eletrônicos.
9
A NR10 pode ser exemplificada através do triângulo de segurança apresentado conforme a figura 3 a seguir:
Figura 3 - Triângulo de Segurança.
10
CAPÍTULO II 2 Classificação da Área A classificação de uma área, ou seja, o cálculo do seu grau de risco, é feita de forma a mapear as áreas onde podem ocorrer misturas inflamáveis. Essa classificação é realizada durante a fase de elaboração da planta da instalação e deve ser elaborado por uma equipe multidisciplinar de profissionais. O projeto deve ser feito de modo que as áreas classificadas tenham a menor extensão possível.
2.1 Classificação dos Produtos Inflamáveis A classificação do ambiente quanto à substância presente nela, conforme as normas API (American Petroleum Institute ) e NEC (National Electrical Code ) é dada pela tabela 1 e subdivididas em grupos classes I e II para gases com propriedades similares, conforme a tabela2: Tabela 1 - Classes das Substâncias Inflamáveis.
Classe I Substância Gases e Vapores
II Poeiras
III Fibras
Tabela 2 - Grupos das Substâncias Inflamáveis.
Classe
Grupo
Definição
A
Gases da família do Acetileno
B
Butadieno, óxido de Etileno, Hidrogênio ou gases e vapores de risco equivalente ao do Hidrogênio
C
Eteno, Ciclopropano, Éter Etílico, Etileno ou gases e vapores de risco equivalente
D
Propano, Acetona, Álcool, Amônia, Benzeno, Butano, Gasolina, Metano, G ás Natural, vapores de vernizes e gases e vapores de risco equivalente
E
Pós metálicos combustíveis: Alumínio, Magnésio, ligas de Alumínio ou Magnésio e pós com tamanho de partícula, abrasividade e condutividade com risco similar
F
Pós carbonáceos combustíveis: pós de carvão, de grafite, de coque e pós que apresentem características similares
I
II
G III
--
Pós combustíveis que não se enquadrem nos grupos E e F: pós de cereais, de plásticos, de produtos químicos. Ex.: açúcar, farinha de trigo, algumas resinas termoplásticas Fibras Combustíveis ou material leve flutuante de fácil ignição, mas que não são prováveis de ficar em suspensão no ar em quantidades suficientes para formar mistura explosiva. Ex.: Algodão, juta, milho, cacau e fibras de madeira
11
A divisão em grupos também significa uma gradação de risco, onde os gases do grupo A são os de maior efeito destruidor e os gases do grupo D os de menor efeito destruidor. A seqüência de risco é, do maior para o menor grau: A B C D A norma internacional (IEC - International Electrotechnical Commission ) e a brasileira (ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas) não classifica o ambiente em classes, mas em grupos, separados de acordo com os equipamentos elétricos usados. Grupo I – Equipamentos fabricados para operar em minas subterrâneas; Grupo II – Equipamentos fabricados para operar em indústrias de superfície. O grupo II é dividido em 3 subgrupos, de acordo com a periculosidade do gás. A tabela a seguir mostra a comparação entre a classificação dos gases segundo as normas americanas e internacionais, conforme a tabela 3 a seguir: →
→
→
Tabela 3 - Comparativo entre as normas IEC e NEC
API/NEC ABNT/IEC
Grupo do Acetileno
Grupo do Hidrogênio
Grupo do Eteno
Grupo do Propano
Gases de Minas (Metano)
Grupo A Grupo IIC
Grupo B Grupo IIC
Grupo C Grupo IIB
Grupo D Grupo IIA
Grupo I
.
Os equipamentos elétricos utilizados em áreas classificadas com substâncias Classe 1 (gases e vapores) recebem marcação de acordo com sua temperatura máxima de superfície, conforme a tabela 4: Tabela 4 - Classificação segundo a Temperatura Máxima de Superfície.
Temperatura Máxima de Número de Superfície (•C) Identificação (NEC)
450 300 280 260 230 215 200 180 165 160 135
T1 T2 T2A T2B T2C T2D T3 T3A T3B T3C T4
12
Número de Identificação (IEC/ABNT)
T1
T2
T3
T4
Temperatura Máxima de Número de Superfície (•C) Identificação (NEC)
120 100 85
T4A T5 T6
Número de Identificação (IEC/ABNT)
T5 T6
2.2 Classificação dos Ambientes A classificação em classes e grupos é referente às substâncias presentes na instalação. É necessário também classificar a área quanto ao grau de risco que ela está exposta e à extensão da atmosfera inflamável. A norma americana contempla duas divisões:
Divisão 1: Locais com alta probabilidade de presença de mistura inflamável; Divisão 2: Locais com baixa probabilidade de presença de mistura inflamável. Já a norma internacional faz a divisão em Zonas, dividindo as áreas em três zonas:
2.2.1 Zona 0 Área na qual uma atmosfera explosiva de gás, consistindo de uma mistura com ar e substâncias inflamáveis em forma de gás, vapor ou névoa é presente por longos períodos ou freqüentemente. Nessas áreas a probabilidade de ocorrência de presença de atmosfera explosiva é maior que 1000 horas por ano. As seguintes regiões são consideradas como zona 0: A superfície de um líquido inflamável em um tanque de teto fixo, com respiro permanente para a atmosfera; A superfície de um líquido inflamável que esteja aberto para a atmosfera, continuamente ou por longos períodos (separador de óleo/água).
2.2.2 Zona 1 Área na qual uma atmosfera explosiva de gás consistindo de uma mistura com ar e substâncias inflamáveis em forma de gás, vapor ou névoa pode ocorrer ocasionalmente em condições normais de operação. Nessas áreas a probabilidade de ocorrência de atmosfera explosiva está entre 10 e 1000 horas por ano.
13
As regiões consideradas como zona 1 são:
Selos de bombas, compressores ou válvulas, se a liberação de material inflamável for esperada de ocorrer durante a operação normal; Pontos de drenagem de água em vasos que contêm os líquidos inflamáveis, que podem liberar o material inflamável para a atmosfera durante a drenagem de água em operação normal;
2.2.3 Zona 2 Área na qual uma atmosfera explosiva de gás consistindo de uma mistura com ar e substâncias inflamáveis em forma de gás, vapor ou névoa não é previsto ocorrer em condições normais de operação e, se ocorrer, irá persistir somente por um curto período. Nessas áreas a probabilidade de ocorrência de presença de atmosfera explosiva está entre 1 e 10 horas por ano. As regiões consideradas como zona 2 são:
Flanges, conexões e acessórios de tubulação, onde a liberação do material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação; Selos de bombas, compressores e válvulas onde a liberação de material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação; Válvulas de alívio, respiros e outras aberturas onde a liberação do material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação.
A tabela 5 a seguir compara os conceitos de classificação em DIVISÃO e ZONA. Tabela 5 - Comparativo entre as normas IEC e NEC Ocorrência da mistura inflamável durante a operação normal do equipamento Zona 1 Divisão 1
Ocorrência contínua da mistura inflamável IEC/ABNT NEC/API
Zona 0
14
Ocorrência da mistura inflamável durante condições anormais do equipamento Zona 2 Divisão 2
2.2.4 Figuras de Classificação
Figura 4 - Tanque de Armazenamento de Líquido Inflamável.
Figura 5 - Respiros de equipamentos localizados em ambientes externos e bem ventilados. a) Respiro não sujeito a descargas contínuas ou por longos períodos; b ) Respiro sujeito a descargas contínuas ou por longos períodos.
15
Figura 6 - Unidade de abastecimento.
Figura 7 - Ambiente com poeira inflamável.
2.3 Áreas Não Classificadas São locais onde a probabilidade de presença de atmosferas explosivas não é tão freqüente (menor que 1 hora por ano), que não exige precauções especiais para a construção, instalação e utilização de equipamento elétrico. Pode-se citar como áreas não classificadas:
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Áreas adequadamente ventiladas onde as substâncias inflamáveis estão contidas em sistemas de tubulação fechados sujeitos à boa manutenção e nos quais estão incluídos apenas tubos, válvulas, flanges, medidores e acessórios de tubulação; Áreas com ventilação limitada ou impedida onde as substâncias inflamáveis estão contidas em sistemas de tubulação fechados sem válvulas, flanges e acessórios de tubulação; Locais onde os líquidos ou gases inflamáveis estejam armazenados em recipientes adequados e aprovados ou certificados por normas específicas para esse fim; Áreas onde as substâncias inflamáveis são armazenadas e/ou transportadas em recipientes especificamente aprovados para tal fim por entidade certificadora credenciada; Áreas de unidades de transporte ao redor de uma fonte de ignição permanente de origem não elétrica.
2.4 Classificação de Ambientes com Poeira Inflamável 2.4.1 Zona 20 Área na qual poeira combustível, na forma de nuvem, está presente continua ou freqüentemente, durante operação normal, em quantidade suficiente para produzir uma concentração explosiva de poeira misturada com o ar. Pode ser também área ou local onde são formadas camadas de poeira de forma incontrolada ou de espessura excessiva. Exemplos: interior de equipamentos de processos, tais como silos, misturadores e moinhos, na qual a poeira é introduzida ou produzida.
2.4.2 Zona 21 Área na qual poeira combustível, na forma de nuvem, pode ocorrer durante operação normal, em quantidade suficiente para produzir uma concentração explosiva de poeira misturada com o ar. Exemplo: áreas imediatamente vizinhas aos pontos de esvaziamento e enchimento de pó, como locais de enchimento de sacos (abertos).
2.4.3 Zona 22 Área na qual poeira combustível, na forma de nuvem, pode ocorrer durante curtos períodos de tempo ou no qual o acúmulo ou depósito de camadas de poeira pode acontecer durante condições anormais de operação em quantidade suficiente para produzir uma concentração explosiva de poeira misturada com o ar. Exemplo: compartimentos abaixo do solo que necessitam ser abertos ocasionalmente e somente por curtos períodos.
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CAPÍTULO III 3 Equipamentos Elétricos 3.1 Grau de Proteção Invólucro do equipamento é o conjunto de paredes que envolvem as partes vivas de um equipamento elétrico, incluindo portas, tampas e entradas de cabos, eixos, hastes e apoios. O grau de proteção proporcionado pelos invólucros é definido pelas normas NBR6146 e NBR9884. Essas normas não são específicas para equipamentos usados em atmosferas explosivas, mas pode ser considerada uma característica adicional para alguns tipos de proteção. O grau de proteção trata de medidas aplicadas aos invólucros de equipamentos elétricos para assegurar a proteção de pessoas contra contato ou aproximação com partes vivas e contra contatos com partes em movimento (exceto eixos girantes e similares) dentro do invólucro e proteção do equipamento contra penetração de corpos sólidos estranhos; bem como proteção do equipamento dentro do invólucro contra os efeitos prejudiciais da penetração de água. A figura 8 a seguir apresenta a simbologia para o grau de proteção.
Figura 8 – Simbologia para marcação do grau de proteção de equipamentos elétricos.
Quando o primeiro ou o segundo dígito característico é representado pela letra X, significa que esse numeral foi omitido da especificação.
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3.1.1 Primeiro Dígito Característico O primeiro dígito característico indica a proteção do invólucro do equipamento contra o ingresso de corpos sólidos estranhos ou contra o acesso por de seu interior por partes do corpo humano ou por objetos que uma pessoa esteja segurando, conforme a tabela 6: Tabela 6 - Primeiro Dígito Característico
Primeiro Dígito Característico 0 1 2 3 4
Grau de Proteção Descrição sucinta
Não protegido Protegido contra objetos sólidos maiores que 50mm Protegido contra objetos sólidos maiores que 12mm Protegido contra objetos sólidos maiores que 2,5mm Protegido contra objetos sólidos maiores que 1,0mm
Corpos que não devem penetrar
Sem proteção especial Uma grande superfície do corpo humano, como o dorso da mão Dedos ou objetos similares (desde que o comprimento seja menor que 80mm) Ferramentas (ex.: chave de fenda), fios e objetos similares Fios ou fitas
5
Protegido contra poeira
A poeira pode penetrar em quantidade que não seja suficiente para prejudicar a operação do equipamento
6
Totalmente protegido contra poeira
Nenhuma penetração de poeira
3.1.2 Segundo Dígito Característico O segundo dígito característico indica o grau de proteção do invólucro quanto aos efeitos danosos causados por ingresso de água, conforme a tabela 7. Tabela 7 - Segundo Dígito Característico Segundo Dígito Característico 0 1 2
Grau de Proteção Descrição sucinta
Não protegido Protegido contra quedas verticais de gotas d'água Protegido contra quedas de gotas d'água para uma
Proteção dada
Sem proteção especial Gotas verticais não devem ter efeitos prejudiciais Água caindo verticalmente não causa efeitos danosos ao invólucro quando este estiver inclinado
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Segundo Dígito Característico
Grau de Proteção Descrição sucinta
Proteção dada
inclinação máxima de 15º
em 15º para qualquer lado de sua posição normal Água da chuva fina ou aspergida em ângulo de até Protegido contra água 60º em qualquer lado da vertical não causa efeitos aspergida ou da chuva danosos ao invólucro Protegido contra projeções Água respingada de qualquer direção não causa d'água efeitos danosos no invólucro Protegido contra jatos Água projetada em jatos contra o invólucro em d'água qualquer direção não causa efeitos danosos Água projetada em jatos potentes contra o Protegido contra ondas do invólucro em qualquer direção não causa efeitos mar danosos Não deve ser possível a penetração de água, em quantidades prejudiciais, no interior do invólucro Protegidos contra imersão imerso em água, sob condições definidas de tempo e pressão O equipamento é adequado para submersão Protegido contra submersão contínua em água, nas condições especificadas pelo fabricante.
3 4 5 6
7
8
3.1.3 Letra Adicional A letra adicional indica o grau de proteção de pessoas contra o acesso a partes perigosas no interior do invólucro. Essa letra só deve ser utilizada se a proteção do aparelho for superior à indicada pelo primeiro dígito característico ou se o primeiro dígito característico for substituído por um X (não mencionado), conforme a tabela 8: Tabela 8 - Letra Adicional
Letra Adicional
Grau de Proteção Descrição sucinta
A
Protegido contra o acesso com o dorso da mão
B
Protegido contra o acesso de um dedo
C
Protegido contra o acesso de uma ferramenta
Definição
O corpo de prova de acesso, de diâmetro 50mm, deve ficar a uma distância suficiente de partes perigosas. O dedo de prova padrão, articulado, de 12mm de diâmetro e 80mm de comprimento, deve ficar a uma distância suficiente de partes perigosas. O corpo de prova de acesso de 2,5mm de diâmetro e 100mm de comprimento deve ficar a uma distância suficiente de partes perigosas.
20
D
Protegido contra o acesso de um fio
O corpo de prova de acesso de 1,0mm de diâmetro e 100mm de comprimento deve ficar a uma distância suficiente de partes perigosas.
3.1.4 Letra Suplementar Para alguns equipamentos é exigida por norma a indicação suplementar quanto ao grau de proteção. As letras suplementares são apresentadas na tabela 9 a seguir. Tabela 9 - Letra Suplementar
Grau de Proteção
Letra Suplementar H M
S
W
Definição
Equipamento de alta tensão Ensaiado para verificar a proteção quanto aos efeitos danosos devido à penetração de água, com suas partes móveis em movimento (ex: rotor de uma máquina girante em movimento) Ensaiado para verificar a proteção quanto aos efeitos danosos devido à penetração de água, com suas partes móveis em repouso (ex: rotor de uma máquina girante parado) Invólucro projetado de maneira a ser utilizado dentro de condições atmosféricas especificadas e provido de medidas ou procedimentos complementares de proteção
3.2 Equipamentos Elétricos para Atmosferas Explosivas Como já dito anteriormente, a forma de acabar com o risco de inflamar uma atmosfera explosiva é eliminar a substância formadora dessa atmosfera ou eliminar as fontes de ignição. Nesse capítulo serão apresentados equipamentos fabricados para áreas onde não é possível eliminar a substância inflamável, ou seja, equipamentos com proteções que visam eliminar ou separar a fonte de ignição da atmosfera explosiva. As fontes de ignição podem ter as seguintes origens: Eletrônica : sensores, transmissores, circuitos eletrônicos em geral; Elétrica : fiações abertas, painéis, contatores, botoeiras, luminárias, etc. Mecânica : esteira, elevadores, moinhos, separadores, etc. Eletrostática : fricção, rolamento, transferência de líquidos inflamáveis. Cada tipo de equipamento visa acabar com uma ou mais fontes de ignição e só podem ser a
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classificado como Ex (atmosfera explosiva) se receber certificação de um órgão licenciado para esse fim.
3.3 Tipos de Proteção Existem diversas técnicas construtivas aplicadas aos equipamentos elétricos para que estes não sejam a fonte de ignição de uma atmosfera explosiva. Essas técnicas recebem o nome de tipo de proteção e nada impede que um equipamento tenha mais de um tipo de proteção.
3.3.1 Prova de Explosão – Ex d Tipo de proteção de equipamento elétrico com invólucro capaz de suportar uma pressão de explosão interna sem se romper e não permitir que a explosão se propague para o meio externo. Esse foi o primeiro tipo de proteção criado. A primeira parte da proteção, ou seja, suportar a explosão interna sem se romper, é feita colocando paredes robustas no equipamento. Já a barreira para não permitir que a explosão interna se propague para o meio externo é feita através de interstícios dimensionados para resfriar os gases expelidos por uma eventual explosão interna, conforme a figura 9.
Figura 9 – Modelos de juntas de equipamentos à prova de explosão. a) Junta chata ou flangeada; b) Junta cilíndrica; c) Junta de encaixe.
Na Figura 9, o interstício máximo de segurança e o comprimento da junta à prova de explosão são representados, respectivamente, pelas letras “i” e “L”. Esse tipo de equipamento é utilizado em áreas classificadas como zonas 1 ou 2.
3.3.1.1 Principais Aplicações A proteção à prova de explosão é aplicada principalmente em equipamentos de potência, como: disjuntores, contatores, equipamentos de controle, motores, transformadores e luminárias,
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conforme a figura 10.
Figura 10 - Equipamentos Ex à prova de explosão. a) Luminária; b) Condulete; c) Tomada e Plugue; d) Motor.
3.3.2 Segurança Aumentada – Ex e Tipo de proteção em que medidas construtivas adicionais são aplicadas para aumentar a segurança contra a possibilidade de o equipamento atingir temperaturas excessivas ou de ocorrer arcos e faíscas na parte interna ou externa do equipamento elétrico em condições normais de funcionamento. Alguns exemplos de medidas construtivas que são implementadas nesses equipamentos são: limitação de aumento de temperatura nos rolamentos de um motor, dupla camada de isolação no equipamento e aumento do grau de proteção do invólucro. Esse tipo de equipamento pode ser usado em áreas classificadas como zonas 1 ou 2.
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3.3.2.1 Principais Aplicações As principais aplicações para a proteção do tipo segurança aumentada são: caixas de terminais, quadros, motores com rotor em gaiola, transformadores para instrumentos e luminárias.
3.3.3 Equipamento Imerso em Óleo – Ex o Tipo de proteção de equipamento elétrico no qual todo o equipamento ou partes dele 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. Nem todos os equipamentos imersos em óleo podem ser usados em atmosferas explosivas, somente os certificados para esse fim. Equipamentos imersos em óleo certificados para atmosfera explosiva podem ser usados em áreas classificadas como zonas 1 ou 2.
3.3.3.1 Principais Aplicações A principal aplicação para esse tipo de proteção é em transformadores.
3.3.4 Equipamento Pressurizado – Ex p O interior do invólucro do equipamento é mantido com pressão superior a atmosférica. Isso faz com que não ocorra contato da mistura inflamável com as partes que possam causar uma ignição. Para gerar a sobrepressão no interior do invólucro é usado ar não contaminado ou gás inerte. Esse tipo de proteção pode ser usado em áreas classificadas como zona 1 ou zona 2 e a norma IEC 60079-2 divide-a esse em três tipos de pressurização, conforme a tabela 10. Tabela 10 - Tipos de Pressurização
Tipo de Pressurização
px py pz
Definição
Reduz a classificação no interior do invólucro pressurizado de zona 1 para não classificada ou grupo I para não classificada Reduz a classificação no interior do invólucro pressurizado de zona 1 para zona 2 Reduz a classificação no interior do invólucro pressurizado de zona 2 para não classificada .
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3.3.4.1 Principais Aplicações As principais aplicações para equipamentos pressurizados são em quadros de distribuição, salas de controle e geradores.
3.3.5 Equipamento Imerso em Areia – Ex q As partes do equipamento capazes de inflamar uma atmosfera potencialmente explosiva são fixos em posição e completamente circundados por areia ou outro material sob forma de pó. . Esse tipo de proteção não impede que a atmosfera explosiva entre em contato com o interior do equipamento, mas o pequeno volume livre no material isolante faz com que qualquer arco que ocorra dentro do invólucro não inflame a atmosfera gasosa ao seu redor. Esse tipo de proteção é usada em áreas classificadas como zonas 1 ou 2.
3.3.5.1 Principais Aplicações Esse tipo de proteção é aplicada principalmente em capacitores, transformadores, reatores eletrônicos e baterias seladas.
3.3.6 Equipamento Encapsulado em Resina – Ex m Tipo de proteção nas quais as partes que podem causar a ignição da atmosfera explosiva estão encapsuladas por uma resina suficientemente resistente às influências ambientais e de tal modo que a atmosfera explosiva não pode ser inflamada por centelhamento ou por alta temperatura proveniente do interior do equipamento. Esse tipo de proteção pode ser usada em zonas 1 e 2.
3.3.6.1 Principais Aplicações Esse tipo de proteção é aplicada principalmente em dispositivos de manobra, sensores, contatores de pequeno porte e indicadores.
3.3.7 Equipamento Não-Acendível – Ex n Tipo de proteção aplicável a equipamentos elétricos que, em condições normais de operação e sob certas condições anormais especificadas, não seja capaz de causar a ignição da atmosfera explosiva de gás reinante no ambiente, bem como não é provável que ocorra uma falha capaz de causar a ignição dessa atmosfera.
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Esse tipo de equipamento pode ser usado em áreas classificadas como zona 2.
3.3.7.1 Principais Aplicações Esse tipo de proteção é aplicada principalmente em luminárias, equipamentos de comunicação e dispositivos de medição.
3.3.8 Equipamento com Proteção Especial – Ex s Equipamentos que não seguem os métodos de proteção existentes, mas que são testados e analisados para serem usados em atmosferas explosivas. Esse tipo de proteção tem a função de não bloquear a criatividade dos fabricantes, já que caso uma nova proteção seja inventada, ela pode ser comercializada após passar por uma entidade cadastrada para fornecer um “CERTIFICADO DE EQUIVALÊNCIA”. Esse certificado indica que o equipamento possui nível de segurança equivalente a algum previsto na normalização existente. Como exemplo, pode-se citar uma luminária fluorescente de segurança aumentada, que devido às restrições da norma, só pode ser construída com lâmpadas monopino. Porém, esse tipo de lâmpada não é fabricada em poucos países. Para contornar esse problema, um alemão desenvolveu um dispositivo que transformava uma lâmpada bipino convencional em uma lâmpada monopino. Essa lâmpada foi submetida a um certificador alemão que a certificou como especial e equivalente ao tipo de proteção Ex e (segurança aumentada). Os equipamentos do tipo especial podem ser usados em zonas 0, 1 e 2, dependendo da equivalência que ele recebeu no certificado.
3.3.9 Equipamentos de Segurança Intrínseca – Ex i A energia elétrica interna do equipamento é manipulada de forma a não ser suficiente para a ignição de uma atmosfera explosiva, ou seja, qualquer circuito intrínseco é concebido para que não atinja a energia mínima de ignição. O equipamento não pode gerar energia elétrica (faísca) ou térmica durante as condições normais de funcionamento e também em condições anormais, como no caso de curtos-circuitos ou falhas de terra. Esses equipamentos são divididos em duas categorias:
ib: Equipamento elétrico intrinsecamente seguro incapaz de causar uma ignição, quer em funcionamento normal, quer na presença de uma falha contável (falha especificada em norma); ia: Equipamento elétrico intrinsecamente seguro incapaz de causar uma ignição, quer em
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funcionamento normal, quer na presença de uma falha contável ou na presença de qualquer combinação de duas falhas. Os equipamentos intrinsecamente seguros ia podem ser usados em zonas 0, 1 e 2 e os equipamentos ib em zonas 1 e 2.
3.3.9.1 Principais Aplicações A proteção tipo Ex i é mais utilizada em sensores e dispositivos de medição e/ou regulação e em equipamentos de comunicação.
3.3.9.2 Energia de Ignição A Figura 11 apresenta a curva de energia de ignição pela concentração de combustível em relação ao ar. O gráfico ainda apresenta o ponto que requer menor energia para provocar uma explosão (EMI - Energia Mínima de Ignição), o Limite Inferior de Inflamabilidade (LII) e o Limite Superior de Inflamabilidade (LSI) do Hidrogênio.
Figura 11 - Gráfico da energia de ignição x concentração.
Os circuitos de Segurança Intrínseca sempre manipulam e armazenam energias abaixo do
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limite mínimo de explosividade dos gases representativos da cada família, considerando assim as concentrações mais perigosas. Desta forma, mesmo em condições anormais de funcionamento dos equipamentos os circuitos de Segurança Intrínseca não provocam a ignição, já que não possuem energia suficiente para isto. A energia máxima que o equipamento com segurança intrínseca pode gerar é encontrada na norma NBR 8447. Um exemplo desses limites de energia é apresentado na figura 12 a seguir.
Figura 12 - Limite máximo de potência e m circuitos resistivos.
Será exemplificado o limite de energia de ignição usando a energia de chaveamento ou contato de equipamentos eletrônicos. A figura 13 apresenta um equipamento sem qualquer tipo de limitador de energia.
Figura 13 - Circuito sem limitador de energia.
Componentes eletrônicos podem ser inseridos no circuito para diminuir a energia de ignição do equipamento presente na área classificada.
28
3.3.9.3 Limitador de Corrente Um resistor pode ser colocado no circuito para limitar a corrente elétrica, conforme a figura 14.
Figura 14 - Circuito com limite de corrente elétrica.
Esse tipo de limitador não é suficiente para segurar a área.
3.3.9.4 Limitador de Tensão O diodo zener pode ser usado no circuito para limitar a tensão de chaveamento ou de contato do circuito. A Figura 15 apresenta um circuito com limitador de corrente e de tensão.
Figura 15 - Circuito com limite de corrente e de tensão.
3.3.9.5 Armazenadores de Energia Capacitores e indutores podem ser colocados no circuito de forma a armazenar energia para usá-la em menores doses, conforme a figura 16.
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Figura 16 - Circuito com elementos armazenadores de energia.
3.3.9.6 Circuitos à Prova de Falhas O fusível é colocado no circuito com a função de abrir caso a corrente seja excessiva. Um diodo com defeito pode queimar antes que o fusível abra. Para assegurar que o diodo queimado não irá prejudicar a segurança do circuito, pode-se colocar outro diodo zener em paralelo. Caso um diodo apresente problema, o outro irá atuar para limitar a tensão. Essa proteção é chamada de barreira zener, conforme a figura 17.
Figura 17 - Barreira Zener.
3.3.10
Resumo
O resumo dos métodos de proteção é descrito na tabela 11 a seguir:
Tabela 11 - Tipos de Proteção para equipamentos Ex.
Método de Proteção
Simbologia
Zonas
À Prova de Explosão
Ex d
1e2
Pressurizado
Ex p
1e2
Encapsulado
Ex m
1e2
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Normas
NBR 5383 IEC 60079-1 NBR 5420 IEC 60079-2 IEC 60079-15
Imerso em Óleo
Ex o
1e2
Imerso em Areia
Ex q
1e2
Ex ia
0, 1 e 2
Ex ib
1e2
Segurança Aumentada
Ex e
1e2
Não Acendível
Ex n
Especial
Ex s
2 0, 1 e 2 (Depende da Certificação)
Intrinsecamente Seguro
NBR 8601 IEC 60079-5 IEC 60079-6 NBR 8601 IEC 60079-5 NBR 8447 IEC 60079-11 NBR 9883 IEC 60079-7 IEC 60079-15
3.4 Marcação em equipamentos Ex A marcação em equipamentos elétricos deve ser feita num local visível na parte principal do invólucro. Serão apresentados, de forma resumida, os itens de uma marcação de equipamento para atmosfera explosiva conforme a NBR 9518. Como exemplo, na figuran18 será apresentada a marcação de um equipamento elétrico a prova de explosão que faz parte do Grupo IIC e classe de temperatura T3.
Figura 18 - Marcação em Equipamentos Ex.
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CAPÍTULO IV 4 Manutenção e Inspeção em áreas classificadas As atmosferas explosivas necessitam de cuidados durante a fase de projeto, instalação e sobre toda sua vida útil. Essa norma deixa claro que a inspeção e manutenção de equipamentos em áreas classificadas devem ser feitas apenas por pessoal qualificado. A inspeção exige, além da qualificação, que o pessoal possua informações detalhadas do desenho de classificação de áreas, a classe de temperatura e grupo dos equipamentos, o tipo de proteção dos equipamentos e a rota dos cabos da instalação. Há três graus de inspeção:
Inspeção Visual (V): As não conformidades são detectadas sem o uso de ferramentas especiais, ou seja, somente são observados os defeitos visíveis (ausência de parafusos, equipamentos abertos, invólucros rachados, etc). Inspeção Apurada (A): Além da inspeção visual, são usados equipamentos de acesso como escada ou ferramentas para identificar melhor os defeitos. Na inspeção apurada não é necessário desenergizar o equipamento ou abri-lo. Inspeção Detalhada (D): Além da inspeção apurada, identifica defeitos internos ao equipamento (abertura do invólucro) e faz uso de ferramentas e equipamentos de teste. Essa inspeção requer que o equipamento seja desenergizado.
4.1 Exemplos de Inspeção e Manutenção 4.1.1 Inspeção em Instalações Ex i As inspeções são realizadas em campo através de formulários. Um exemplo de formulário é apresentado na tabela 12 a seguir.
32
Tabela 12 - Programa de inspeção para instalação Ex i.
Grau de Inspeção
Verificar se:
A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
EQUIPAMENTO O equipamento está em conformidade com a sua documentação e com a classificação de áreas O equipamento instalado é o especificado na documentação (somente equipamentos fixos) A categoria e grupo do equipamento e/ou circuito estão corretos A classe de temperatura do equipamento está correta A instalação está claramente marcada Não há modificações não-autorizadas Não há modificações não-autorizadas visíveis As unidades de barreira de segurança, os relés e outros dispositivos limitadores de energia são do tipo aprovados, instalados de acordo com os requisitos da certificação e firmemente aterrados onde necessário As conexões elétricas estão apertadas Placas de circuito impresso estão limpas e não danificadas INSTALAÇÃO Os cabos estão instalados de acordo com a documentação A blindagem dos cabos está aterrada de acordo com a documentação Não há danos evidentes nos cabos A selagem de eletrodutos, dutos e elementos de passagem está satisfatória Todas as conexões ponto-a-ponto estão corretas A continuidade de aterramento está satisfatória (por exemplo, as conexões estão apertadas e os condutores têm seção adequada) As conexões de aterramento mantêm a integridade do tipo de proteção O circuito de segurança intrínseca está isolado da terra ou aterrado em somente um ponto (referir a documentação) Está mantida a separação entre os circuitos intrinsecamente seguros e os circuitos não intrinsecamente seguros em caixas de distribuição ou painel de relés Onde aplicável, a proteção contra curto-circuito da fonte de suprimento está de acordo com a documentação As condições especiais de uso (se aplicáveis) estão conformes Os cabos que não estão em uso estão com os terminais adequadamente
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D
A
V
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X X X X X
X X X X X X X X
C 1 2
isolados AMBIENTE O equipamento está adequadamente protegido contra corrosão, intempérie, vibração e outros fatores adversos Não há acúmulo indevido de poeira ou sujeira
X
X
X
X
X
X
4.1.2 Motores Trifásicos Motores são muito usados na indústria e por isso será usado o exemplo neste tópico. Antes de apresentar as rotinas de manutenção para motores trifásicos, é importante lembrar as partes que constituem um motor. A Figura 19 e a Figura 20 apresentam as partes constituintes de um motor Trifásico.
Figura 19 - Motor Trifásico Desmontado.
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Figura 20 - Motor Trifásico
Da Figura 20, tem-se: 1 - Carcaça; 2 - Núcleo de Chapas (Estator); 3 - Núcleo de Chapas (Rotor); 4 - Tampa; 5 - Ventilador; 6 - Tampa Defletora; 7 - Eixo (Rotor); 8 - Enrolamento Trifásico (Estator); 9 - Caixa de Ligação; 10 - Terminais; 11 - Rolamentos; 12 - Barras e Anéis de Curto-Circuito (Rotor).
Os motores elétricos industriais, como qualquer outro motor, podem apresentar defeitos variados, porém, as peças danificadas ou gastas pelo uso em motores usados em atmosferas explosivas devem ser substituídas por peças originais novas. Não é aconselhável realizar o conserto de peças com trincas, superfícies usinadas danificadas ou roscas defeituosas. A
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Tabela 13 apresenta a rotina de manutenção e inspeção que deve ser seguida em motores trifásicos utilizados em atmosferas explosivas.
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Tabela 13 - Plano de manutenção de motores trifásicos. Periodicidade
Diária
Parte do Motor
Serviço
Motor completo Mancais Mancais
Semanal
Acoplamento "ispositivo de monitoração #iltro Motor completo )nrolamento do estator e do rotor
Anual (Revisão Completa)
Caixa de ligação, aterramentos Acoplamento #iltro Motor completo )nrolamento do estator e do rotor
Cada 3 anos (Revisão Total)
Mancais Caxa de ligação, aterramentos Acoplamento "ispositivos de monitoração #iltro rocador de calor ar-ar
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Inspecionar o ruído Controlar o ruído e a vibração Reengraxar: respeitar intervalos, conforme placa de lubrificação Após a primeira semana: cecar alinamento e fixação! eventualmente reapertar Registrar os valores da medição $impe %&uando necess'rio( Reapertar parafusos Inspeção visual! Medir resist*ncia de isolação $impar interior da caixa de ligação! Reapertar parafusos Cecar o alinamento! Reapertar os parafusos $impe %&uando necess'rio( "esmontar todo o motor! Cecar partes e peças $impar! Cecar fixação do enrolamento e as estecas! Medir resist*ncia de isolação $impar os mancais e, se necess'rio, trocar! Inspecionar cas&uilo e, se necess'rio, substituir! Inspecionar acento do eixo e, se possível, recuperar $impar seu interior! Reapertar parafusos Cecar o alinamento e reapertar os parafusos +e possível, desmontar e testar sua capacidade de funcionamento $impar $impar os tubos do trocador
BIBLIOGRAFIA 1. JORDÃO, Dácio M. Manual de Instalações Elétricas em Indústrias Químicas, Petroquímicas e de Petróleo. Rio de Janeiro. Qualitymark, 2002. 2. OLIVEIRA, Adalberto Luiz de Lima; Fundamentos e Princípios de Segurança Intrínseca. Apostila: SENAI/CST (Companhia Siderurgica de Tubarão). Espírito Santo, 1999. 3. Atmosferas Explosivas. Guia: Nutsteel. 4. Equipamento para Ambientes Explosivos. Guia: Asco Joucomatic. 5. Informações Técnicas Áreas Explosivas. Guia: Maccomevap. 6. Manual Básico Ex. Catálogo: Blinda. 7. Motores Elétricos Trifásicos para Atmosferas Explosivas (Baixa e Alta Tensão). Manual de Instalação e Manutenção: WEG. 8. IEC 60079-10 – Classification of hazardous areas. 9. NBR 5363 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – invólucros a prova de explosão – tipo de proteção “d” – especificação. 10. NBR 5418 – Instalações elétricas em atmosferas explosivas – procedimento. 11. NBR 6146 – Invólucros de equipamentos elétricos – proteção – especificação. 12. NBR 8447 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – segurança intrínseca – tipo de proteção “i” – especificação. 13. NBR 8601 – Equipamentos elétricos imersos em óleo para atmosferas explosivas – especificação. 14. NBR 9518 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – requisitos gerais. 15. NBR 9883 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – segurança aumentada – tipo de proteção “e” – especificação. 16. NBR 54230 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – invólucros com pressurização ou diluição contínua – tipo de proteção “p” – especificação. 17. NBR IEC 60079-17 – Inspeção e manutenção de instalações elétricas em áreas classificadas (exceto minas).
18. NM-IEC 60050-426 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – terminologia.
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ANEXO A Substância
Densidade do vapor (ar=1)
Ponto de Fulgor (ºC)
Acetaldeido Acetato de Amila Acetato de Butila Acetato de Etila Acetato de Isobutila Acetato de Metila Acetato de Vinila Acetilacetona Acetileno Acetoacetato de Metila Acetona Ácido Acético Acrilato de Etila Acrilato de Metila Acrilonitrila Acroleina Álcool Alílico Álcool Butílico-N Álcool Butílico Secundário Álcool Butílico Terciário Álcool Isoamílico Primário Álcool Isobutílico Álcool Isopropílico Álcool Tetrahidrofurfurílico Álcooldiacetona Aldeído Butírico Aldeído Crotônico Alíleno Amil Metil Cetona Amônia Anfetamina Anilina Benzaldeido Benzeno Brumobutano Bromoetano Butadieno Butano Butanol Buteno Butil Cetil Cetona Butila Amina Butildigol Butiraldeido Ciclobutâno Ciclohexano Ciclohexanol
1,52 4,48 4,01 3,04 4,00 2,56 2,97 3,50 0,90 4,00 2,00 2,07 3,45 3,00 1,83 1,94 2,00 2,55 2,55 2,55 3,04 2,55 2,10 3,52 4,00 2,48 2,41 1,38 3,94 0,59 4,67 3,22 3,66 2,70 4,72 3,76 1,87 2,05 2,55 1,94 3,46 2,52 5,59 2,48 1,93 2,90 3,45
-38,00 25,00 22,00 -4,00 18,00 -10,00 <0,00 34,00 67,00 -19,00 40,00 9,00 -3,00 -5,00 <0,00 21,00 29,00 24,00 11,00 43,00 27,00 11,00 70,00 58,00 <0,00 13,00 49,00 <100,00 75,00 65,00 -11,00 <21,00 <-20,00 -60,00 29,00 23,00 -9,00 78,00 <-5,00 -18,00 68,00
40
Limite de Inflamabilidade (% volume) Inferior Superior
4,00 1,00 1,40 2,10 2,40 3,10 2,60 1,70 1,50 2,15 5,40 1,80 2,80 3,00 2,80 2,50 1,40 1,70 2,30 1,20 1,68 2,00 1,50 1,80 1,40 2,10 1,70 15,00 1,20 1,40 1,20 2,50 6,70 2,10 1,50 1,70 1,60 1,20 1,40 1,80 1,20 1,20
57,00 7,10 8,00 11,50 10,50 16,00 13,40 100,00 13,00 16,00 25,00 17,00 31,00 18,00 11,20 9,80 8,00 9,00 10,90 12,00 9,70 6,90 12,50 15,50 28,00 8,30 8,00 11,30 12,50 8,50 9,00 10,00 8,00 12,50 7,80 -
Temperatura de ignição (ºC)
Classe de Temperatura
Grupo
140,00 375,00 370,00 460,00 420,00 475,00 385,00 340,00 305,00 280,00 535,00 485,00 480,00 278,00 378,00 340,00 390,00 408,00 343,00 427,00 400,00 280,00 640,00 230,00 232,00 630,00 617,00 190,00 560,00 265,00 510,00 430,00 365,00 340,00 440,00 530,00 312,00 225,00 230,00 259,00 300,00
T4 T2 T2 T1 T2 T1 T2 T2 T2 T3 T1 T1 T1 T3 T2 T3 T2 T2 T3 T2 T2 T3 T1 T4 T4 T1 T1 T4 T1 T3 T1 T2 T2 T2 T2 T1 T2 T3 T3 T3 T2
IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIB IIB IIB IIA IIA IIA IIB IIA IIA IIB IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIB IIA IIA IIB IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA
Substância
Ciclohexanona Ciclohexeno Ciclohexilamina Ciclopropano Cloreto de Acetila Cloreto de Alila Cloreto de Benzila Cloreto de Vinila Clorobenzeno Clorobutano Cloroetano Clorometano Cloropropano Cresol Decahidronaftaleno DiIsobutileno Diaminoetano Diclorobenzeno Dicloroetano Dicloroeteno Dicloropropano Dietilamina Dietilaminoetanol Dimetilamina Propano Propanol Propil Metil Cetona Propilamina Propileno Querosene Sulfato Dietílico Sulfeto de Hidrogênio Tetrahidrofurano Tolueno Toluidina Trietilamina Trimetilamina Trimetilbenzeno Trioxano Turpentino Xileno Dimetilanilina Dioxano Dioxolano Disulfeto de Carbono Epoxipropano Estireno Etano Etanol Etanolamina Eteno
Densidade do vapor (ar=1)
Ponto de Fulgor (ºC)
3,38 2,83 3,42 1,45 2,70 2,64 4,36 2,25 3,88 3,20 2,22 1,78 2,70 3,73 4,76 3,87 2,07 5,07 3,42 3,55 3,90 2,53 4,04 1,55 1,56 2,07 2,97 2,04 1,50 5,31 1,19 2,49 3,18 3,70 3,50 2,04 4,15 3,11 3,66 4,17 3,03 2,55 2,64 2,00 3,60 1,04 1,59 2,10 0,97
43,00 <20,00 32,00 4,00 <-20,00 60,00 28,00 <0,00 <20,00 81,00 54,00 2,00 34,00 66,00 -10,00 -10,00 15,00 <-20,00 60,00 15,00 16,00 <-20,00 38,00 104,00 -17,00 6,00 85,00 <0,00 45,00 35,00 30,00 63,00 11,00 2,00 <-20,00 <-20,00 30,00 12,00 85,00 -
41
Limite de Inflamabilidade (% volume) Inferior Superior
1,40 1,2 2,40 5,00 3,20 1,20 3,80 1,30 1,80 3,60 10,70 2,60 1,10 0,70 2,20 5,60 9,70 3,40 1,70 2,80 2,00 2,15 1,50 2,00 2,00 0,70 4,30 2,00 1,20 1,20 2,00 3,60 0,80 1,00 1,20 1,90 1,00 2,80 1,10 3,00 3,30 2,70
9,40 10,40 11,20 29,30 7,10 10,10 15,40 13,40 11,10 4,90 9,20 16,00 12,80 14,50 10,10 14,40 9,50 13,50 8,20 10,40 11,70 5,00 45,50 11,80 7,00 8,00 11,60 29,00 6,70 7,00 22,50 60,00 37,00 8,00 15,50 19,00 34,00
Temperatura de ignição (ºC)
Classe de Temperatura
Grupo
419,00 310,00 290,00 495,00 390,00 485,00 585,00 472,00 637,00 460,00 510,00 625,00 520,00 555,00 260,00 305,00 385,00 640,00 440,00 440,00 555,00 310,00 400,00 470,00 405,00 505,00 320,00 455,00 210,00 270,00 260,00 535,00 480,00 190,00 470,00 410,00 254,00 464,00 370,00 379,00 100,00 430,00 490,00 515,00 425,00 425,00
T2 T2 T3 T1 T2 T1 T1 T2 T1 T1 T1 T1 T1 T1 T3 T2 T2 T1 T2 T2 T1 T2 T2 T1 T2 T1 T2 T1 T3 T3 T3 T1 T1 T4 T1 T2 T3 T1 T2 T2 T5 T2 T1 T1 T2 T2
IIA IIA IIA IIB IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIB IIB IIA IIA IIA IIA IIA IIB IIA IIA IIA IIB IIB IIB IIA IIA IIA IIA IIB
Substância
Eter Clorodimetil Eter Diamílico Eter Dibutílico Eter Dietílico Eter Diexílico Eter Dimetílico Eter Dipropílico Eter Isopropílico Etil Mercaptan Etil MetilCetona Etil MetilEter Etilbenzeno Etildigol Etoxietanol Fenol Formaldeido Formivimetilamida Formato de Etila Formato de Metila Gás D’Água Gás de Coque Gás de Rua (deCarvão) (1) Gasolina - 56 a 60 Octanas Gasolina - 100 Octanas Heptano Hexano Hexanol Hidrogênio Isopreno Isopropilnitrato Metaldeido Metano (Grisu) Metano Industrial (1) Metanol Metilamina Metilciclohexano Metilciclohexanol Metiletilcetona (butanona) Metilisobutilcetona Metoxietanol Monóxido de Carbono Nafta de Carvão Nafta de Petróleo Naftaleno Nitrobenzeno Nitroetano Nitrometano Nitropropano Nitropopano-2 Nonano Nonanol
Densidade do vapor (ar=1)
Ponto de Fulgor (ºC)
5,45 4,48 2,55 6,43 1,59 3,53 3,53 2,11 2,48 2,07 3,66 4,62 3,10 3,24 1,03 2,52 2,55 2,07 3,4 3,4 3,46 2,79 3,50 0,07 2,35 6,07 0,55 1,11 1,07 3,38 3,93 2,48 3,45 2,63 0,97 2,50 4,42 4,25 2,58 2,11 3,06 3,06 4,43 4,97
57,00 25,00 <-20,00 75,00 <-21,00 <0,00 <-20,00 -1,00 15,00 94,00 95,00 75,00 58,00 -20,00 <-20,00 -48,00 -38,00 -4,00 -21,00 63,00 <0,00 20,00 36,00 11,00 -4,00 68,00 <0,00 23,00 39,00 <-17,00 77,00 88,00 27,00 36,00 49,00 39,00 30,00 75,00
42
Limite de Inflamabilidade (% volume) Inferior Superior
1,50 1,70 3,70 1,40 2,80 1,80 2,00 1,00 1,80 7,00 2,20 2,70 5,00 1,4 1,4 1,10 1,20 1,20 4,00 1,00 2,00 5,00 6,70 5,00 1,15 1,80 1,40 2,50 12,50 1,10 0,90 1,80 2,06 0,80 0,80
7,60 36,00 27,00 21,00 18,00 11,50 10,10 6,70 15,70 73,00 16,00 16,50 23,00 7,6 7,4 6,70 7,40 75,60 7,00 100,00 15,00 36,00 20,70 6,70 10,00 7,50 14,00 74,20 5,90 5,90 5,60 6,10
Temperatura de ignição (ºC)
Classe de Temperatura
Grupo
170,00 185,00 170,00 185,00 443,00 295,00 505,00 190,00 431,00 235,00 605,00 424,00 440,00 440,00 450,00 280,00 456,00 215,00 233,00 560,00 220,00 175,00 595,00 455,00 430,00 260,00 295,00 530,00 459,00 285,00 605,00 272,0 288,00 528,00 480,00 410,00 415,00 420,00 420,00 205,00 -
T4 T4 T4 T4 T2 T3 T1 T4 T2 T3 T1 T2 T2 T2 T1 T1 T1 T3 T2 T3 T3 T1 T4 T4 T1 T1 T1 T2 T3 T3 T2 T2 T3 T1 T3 T3 T1 T1 T2 T2 T2 T2 T3 -
IIA IIA IIB IIB IIA IIB IIB IIA IIA IIB IIA IIA IIB IIA IIB IIA IIA IIA IIC IIB IIA IIA IIA IIA IIA IIC IIB IIA I IIA IIA IIA IIA IIA IIA IIB IIB IIA IIA IIA IIA IIB IIA IIB IIA IIA
