CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA E ATMOSFERA EXPLOSIVA Autor: Eduardo Coimbra de Almeida Co-Autor: Roberto Ferreira Coelho Filho
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA E ATMOSFERA EXPLOSIVA
Este é um material de uso restrito aos empregados da PETROBRAS que atuam no E&P. É terminantemente proibida a utilização do mesmo por prestadores de serviço ou ora do ambiente PETROBRAS. Este material oi classifcado como INFORMAÇÃO RESERVADA e deve possuir o tratamento especial descrito na norma corporativa PB-PO-0V4-00005“TRATAMENTO DE INFORMAÇÕES RESERVADAS". Órgão gestor: E&P-CORP/RH
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA E ATMOSFERA EXPLOSIVA Autor: Eduardo Coimbra de Almeida Co-Autor: Roberto Ferreira Coelho Filho
Ao nal desse estudo, o treinando poderá: • Compreender os principais conceitos relacionados à combustão, classicação de área e atmosfera explosiva; • Denir áreas classicadas, reconhecendo suas “zonas” e fontes de risco e as diferentes normas referentes à classicação de áreas; • Identicar as normas aplicáveis, distinguindo os critérios de classicação especicados pelas mesmas; • Reconhecer a importância da utilização de equipamentos elétricos adequados a cada área classicada; • Identicar a importância da ventilação na denição de uma área classicada; • Reconhecer o que é o plano de classicações de áreas e os documentos que o compõe.
Programa Alta Competência
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das atividades prossionais na Companhia. É com tal experiência, reetida nas competências do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desaos com os quais ela se depara no Brasil e no mundo. Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força de trabalho às estratégias do negócio E&P. Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das competências necessárias para explorar e produzir energia. O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados e a reciclagem de antigos. Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela é. Programa Alta Competência
Como utilizar esta apostila
Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila está organizada e assim facilitar seu uso. No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.
ATERRAMENTO DE SEGURANÇA
Autor
Ao nal desse estudo, o treinando poderá: • Identicar procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
Objetivo Geral
O material está dividido em capítulos. No início de cada capítulo são apresentados os objetivos especícos de aprendizagem, que devem ser utilizados como orientadores ao longo do estudo.
1 o l u t í p a C
Riscos elétricos e o aterramento de segurança
Ao fnal desse capítulo, o treinando poderá:
Objetivo Especíco
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
No nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão.
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
l
l
l
1.4. Exercícios
1.7. Gabarito
l 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e – aterramento de segurança?
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________ l 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:
l l
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
l
O aterramento de segurança é uma das ormas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão (B)
B) Risco de contato
“Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
-
l
l
l
l
l l
l
l
l l
l
l _
l
_
-
l
l
l
l l
l
l l
l
l
l
l
l
l l
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas l
-
l -
l
l
l
l
-
l
l
l
l l
l
l
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas denições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identicados, pois estão em destaque. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão.
49
3.1. Problemas operacionais Os principais problemas operacionais vericados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato. É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.
Alta Competência
.
3.4. Glossário Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.
–
Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
_
Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliograa ao nal de cada capítulo.
Alta Competência
1.6. Bibliografa CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira.Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
l
l
l
l
l
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
l
-
l l
Norma Brasileira ABNT NBR-5410.Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
l l
l
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmoséricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
l
l
l l l
l
l
l l
l
l _
l
_
-
l
l
l
l l
l
l
l
l
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. l l
l
l
-
l
-
l
l
l
l
-
l
l l
l
l
l
l
-
l
l
l
l
A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo. l
l l
l
l
l
l
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente.
“Importante” é um lembrete das questões essenciais do conteúdo tratado no capítulo. i
i
i i
i i
i i i i i i i i i
IMPORTANTE! É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela!
l
l
i
i
i i
i i
i
Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo.
i i i i i i i i
RESUMINDO...
Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig , inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas
i
i
i
Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas.
i
i i
i
ATENÇÃO
i i i i i
É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles.
i i i
Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. Aproveite este material para o seu desenvolvimento prossional!
Sumário Introdução
15
Capítulo 1 - A combustão e sua relação com áreas classicadas Objetivos 1. A combustão e sua relação com áreas classicadas 1.1. Temperatura 1.2. Limites de inamabilidade 1.3. Densidade relativa de gás ou vapor 1.4. Triângulo do fogo 1.5. Relação entre combustão, classicação de área e atmosfera explosiva 1.6. Exercícios 1.7. Glossário 1.8. Bibliograa 1.9. Gabarito
17 19 20 21 23 24 25 26 29 30 31
Capítulo 2 - Áreas classicadas Objetivos 2. Áreas classicadas 2.1. O conceito de “zona” 2.2. Fonte de risco 2.3. Eventos catastrócos 2.4. Exercícios 2.5. Glossário 2.6. Bibliograa 2.7. Gabarito
33 35 35 36 37 39 41 42 43
Capítulo 3 - Classicação de áreas Objetivos 3. Classicação de áreas 3.1. Critérios da International Electrotechnical Commission (IEC) 3.1.1. Tipo de indústria 3.1.2. Tipo de substância 3.1.3. Temperatura de ignição das substâncias inamáveis 3.2. Critérios da American Petroleum Institute (API)
45 47 49 49 49 50
51
3.3. Exercícios 3.4. Glossário 3.5. Bibliograa 3.6. Gabarito
53 54 55 56
Capítulo 4 - Equipamentos elétricos em áreas classicadas Objetivos 4. Equipamentos elétricos em áreas classicadas 4.1. Tipos de proteção 4.1.1. À prova de explosão (Ex d) 4.1.2. Pressurizado (Ex p) 4.1.3. Imerso em óleo (Ex o) / Imerso em areia (Ex q) / Imerso em resina (Ex m) 4.1.4. Segurança aumentada (Ex e) 4.1.5. Segurança intrínseca (Ex i) 4.1.6. Não acendível (Ex n) 4.1.7. Especial (Ex s)
4.2. Grau de proteção 4.3. Certicado de conformidade dos equipamentos 4.4. Exercícios 4.5. Glossário 4.6. Bibliograa 4.7. Gabarito
57 59 60 60 61 62 63 63 64 64
64 66 69 71 72 73
Capítulo 5 - Infuência da ventilação em áreas classicadas Objetivo 5. Inuência da ventilação em áreas classicadas 5.1. Exercícios 5.2. Glossário 5.3. Bibliograa 5.4. Gabarito
75 77 80 81 82 83
Capítulo 6 - Plano de classicação de áreas Objetivos 6. Plano de classicação de áreas 6.1. Documentação 6.1.1. Plantas de classicação de áreas 6.1.2. Listas de dados para áreas classicadas
6.2. Exercícios 6.3. Glossário 6.4. Bibliograa 6.5. Gabarito
85 87 87 87 89
93 95 96 97
Introdução
A
classicação de áreas é uma das regras que permite avaliarmos o grau de risco da presença de uma mistura inamável em uma unidade industrial. Essa classicação contém informações sobre o tipo de substância inamável que pode estar presente no local, sobre a probabilidade dessa substância estar presente no meio externo e quais os limites da área com risco de presença de atmosfera explosiva. Os equipamentos elétricos, ao operarem em atmosferas potencialmente explosivas, podem se constituir em fontes de ignição ocasionadas por centelhamento normal, conseqüente da abertura e fechamento de seus contatos, ou simplesmente pelo fato de apresentarem temperatura elevada. Essa temperatura elevada pode ser intencional, com o m de atender a uma função própria do equipamento ou provocada por correntes de defeito. Para que a energia elétrica das plataformas não se constitua em perigo, é necessário que se providenciem meios de segurança e proteção das instalações elétricas. A fabricação dos equipamentos elétricos, sua montagem e manutenção seguem, portanto, normas técnicas que garantem um nível de segurança aceitável para as instalações. Esse nível de segurança depende de uma avaliação cujo resultado é a classicação de áreas, representada por um desenho básico utilizado no desenvolvimento de toda instalação elétrica da indústria.
15
1 o l PREFÁCIO u t í p a combustão C
A e sua relação com áreas classicadas Ao nal desse capítulo, o treinando poderá: • Denir combustão, identicando os componentes e parâmetros necessários para que esta aconteça; • Estabelecer a relação entre combustão e classicação de áreas.
Alta Competência
18
Capítulo 1. A combustão e sua relação com áreas classicadas
1. A combustão e sua relação com áreas classicadas A combustão é um dos fenômenos que ocorrem rotineiramente em nosso cotidiano, mesmo que não percebamos, em cozinhas, automóveis, fábricas e diversos outros contextos da nossa vida. Podemos denir esse fenômeno como: Uma reação química que envolve uma substância combustível e uma substância comburente, promovida a partir de uma fonte de calor inicial. Durante a combustão ocorre a formação da reação em cadeia, e a liberação de energia na forma de luz e calor. Como conseqüência, são gerados subprodutos na forma de gases (vapor d’água, monóxido, dióxido de carbono, dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio) além de cinzas e resíduos de carbono (carvão, fuligem, coque etc.). Para que haja combustão é necessária a presença de: Combustível: material sólido, líquido ou gasoso capaz de reagir com o comburente, em geral o gás oxigênio, através de uma reação de combustão. Comburente: material gasoso que permite que ocorra a reação de oxidação de um material combustível, produzindo assim a combustão. Fonte de ignição: condição ou agente que, ao introduzir a energia mínima necessária, pode dar início ao processo de combustão na mistura combustível/comburente. O senso comum nos faz associar as fontes de ignição à presença de chama (fogo), mas também são exemplos superfícies e atmosferas aquecidas, centelhas, atrito etc.
19
Alta Competência
Alguns conceitos são de extrema relevância para o entendimento do processo de combustão e classicação de área. Vejamos estes conceitos a seguir.
1.1. Temperatura A temperatura de uma substância é inuenciada pelo meio e pelo processo aos quais está submetida. Serão vericados, a seguir, alguns conceitos associados a essa inuência. Podemos denir como: Parâmetro físico que descreve um sistema associado a noções de frio e calor e a transferências de energia térmica.
20
A temperatura está associada à combustão quando falamos em fontes de ignição e inamabilidade de substâncias. a) Fontes de ignição As ontes de ignição mais comuns na instalação industrial são de origem elétrica. No entanto, não são as únicas fontes existentes. O quadro a seguir apresenta exemplos de fontes de ignição de origem elétrica e não elétrica.
Origem elétrica
Origem não elétrica
• Equipamento elétrico do tipo comum; • Arco elétrico; • Centelha devido a curto circuito. • Centelha ou fagulha gerada mecanicamente; • Chama exposta; • Cigarro; • Superfície quente.
Capítulo 1. A combustão e sua relação com áreas classicadas
b) Ponto de ulgor É a menor temperatura na qual o líquido libera vapor em quantidade suciente para formar uma mistura inamável. Na presença de uma fonte de ignição, resulta em um fash, que representa o início da combustão. Nessa temperatura, a quantidade de vapor não é suciente para dar continuidade à combustão. A norma da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), NBR 7505 (Armazenagem de líquidos inamáveis e combustíveis) dene líquidos inamáveis e combustíveis, baseados no ponto de fulgor do líquido, da seguinte forma: Classicação
Classe
Infamável
I
Possuem ponto de fulgor inferior a 37,8 ºC.
II
Possuem ponto de fulgor igual ou superior a 37,8 ºC e inferior a 60 ºC.
III
Possuem ponto de fulgor igual ou superior a 60 ºC.
Combustível
Comportamento do líquido
c) Ponto de combustão Trata-se da temperatura com poucos graus acima do ponto de fulgor. Nesta temperatura, o líquido libera vapor em quantidade suciente para iniciar e dar continuidade à combustão na presença de uma fonte de ignição. d) Ponto de ignição O ponto de ignição é a menor temperatura de uma superfície ou de uma centelha, capaz de iniciar a combustão.
1.2. Limites de infamabilidade Os limites de infamabilidade referem-se à concentração da mistura formada entre o ar e o gás inamável ou vapor inamável.
21
