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CURSO DE ATMOSFERA EXPLOSIVA
2
Sumário 1. Natureza dos Materiais Inflamáveis ........................................................................................ 11
1.1 Triângulo do Fogo. ................................................................................................................ 11
2. Limites de Inflamabilidade ....................................................................................................... 12
2.1 Limite Inferior de Inflamabilidade (LII). .................................................................................. 12
2.2 Limite Superior de Inflamabilidade (LSI). .............................................................................. 12
2.3 MIE Menor Energia de Ignição .............................................................................................. 12
2.4 MIC Menor Corrente de Ignição ............................................................................................ 12
2.5 MSEG Máximo Gap, ou interstício, experimental seguro. .................................................... 12
2.6 Fontes de Ignição: ................................................................................................................. 14
3 Ponto de Fulgor ........................................................................................................................ 14
4. Temperatura de Ignição .......................................................................................................... 15
5. Enriquecimento de Oxigênio ................................................................................................... 16
5.1 O que é? ................................................................................................................................ 16
5.2 Riscos .................................................................................................................................... 16
6 Densidade Relativa .................................................................................................................. 17
7 Classificação de Áreas ............................................................................................................. 18
7.1 Zonas ..................................................................................................................................... 18
8 Agrupamento dos gases .......................................................................................................... 25
9 Classe de temperatura ............................................................................................................. 27
10 Grau de proteção ................................................................................................................... 29
11 Normas, Certificação e Marcação .......................................................................................... 31
11.1 Introdução:........................................................................................................................... 31
12 Processo de Certificação ....................................................................................................... 33
13 As Diretivas ATEX .................................................................................................................. 34
14 Comparação de IEC, Normas Europeias (CENELEC) e Normas Brasileiras. ....................... 35
15 Normas para seleção, instalação e manutenção ................................................................... 37
16 Símbolos de certificação internacionais ................................................................................. 38
17 Marcação de equipamentos ................................................................................................... 39
18 Marcação ATEX ..................................................................................................................... 40
19 Equipamentos à prova de explosão – Ex “d” ......................................................................... 42
19.1 Conceito: ............................................................................................................................. 42
3
19.2 Temperatura ambiente ........................................................................................................ 43
19.3 Princípio operacional ........................................................................................................... 43
19.4 Requisitos de construção geral – Dimensão do interstício ................................................. 44
19.5 Juntas à prova de explosão ................................................................................................ 44
19.7 Entradas de cabos ou eletrodutos não utilizadas ............................................................... 48
19.8 Pré-compressão .................................................................................................................. 50
19.9 Pré-compressão em motores à prova de explosão ............................................................ 51
19.10 Entrada direta/indireta ....................................................................................................... 51
19.12 Modificação de invólucro à prova de explosão ................................................................. 52
19.13 Obstrução de caminho da chama ..................................................................................... 56
19. 14 Requisitos de Instalação .................................................................................................. 56
19.14 “A” Proteção contra intempéries ....................................................................................... 56
19.15 Métodos de graus de proteção (IP) ................................................................................... 58
20 Equipamento de segurança aumentada – Ex “e”................................................................... 58
20.1 Conceito e principais características do projeto.................................................................. 58
20.2 Temperatura ambiente ........................................................................................................ 60
20.3 Terminais de segurança aumentada ................................................................................... 61
20.4 Critérios de ensaio – Índice Comparativo de Resistência Superficial (ICRS) .................... 61
20.5 Tipos e classificação de terminais de segurança aumentada ............................................ 65
20.6 Estimativa de número de terminais ..................................................................................... 66
20.6.1 Limite de carga ............................................................................................................. 66
20.6.2 Limite térmico ............................................................................................................... 66
20.6.3 Máxima potência dissipada .......................................................................................... 66
20.6.4 Cálculo utilizando o “limite de carga” ............................................................................ 66
20.7 Requisitos de instalação, inspeção e manutenção. ............................................................ 69
20.8 Motores Ex “e” segurança aumentada ................................................................................ 70
20.9 Tempo tE .............................................................................................................................. 71
20.10 Limites de temperatura ...................................................................................................... 72
20.11 Característica de desligamento (desarme) de sobrecarga térmica .................................. 72
21 Equipamentos do tipo Ex “n” Não Acendível ......................................................................... 73
21.1 Conceito e principais características do projeto.................................................................. 73
4
21.2 Definição.............................................................................................................................. 74
21.3 Condições ambientais ......................................................................................................... 74
21.4 Princípio............................................................................................................................... 74
21.5 Medidas de proteção adicionais .......................................................................................... 75
21.6 Equipamentos e circuitos de energia limitada..................................................................... 75
21.6.1 Equipamento de energia limitada: ................................................................................ 75
21.6.2 Circuito de energia limitada: ......................................................................................... 76
21.6.3 Dispositivo selado: ........................................................................................................ 76
21.7 Dispositivo de interrupção em invólucro ............................................................................. 76
21.7.1 Dispositivo hermeticamente selado: ............................................................................. 77
21.8 Dispositivo encapsulado ...................................................................................................... 77
21.9 Respiração restrita .............................................................................................................. 77
21.10 Pressurização “n” .............................................................................................................. 77
22 Equipamentos pressurizados – Ex “p” ................................................................................... 78
22.1 Conceito e medidas de controle .......................................................................................... 78
22.2 Introdução............................................................................................................................ 78
22.3 Princípio de funcionamento ................................................................................................. 80
22.4 Purga ................................................................................................................................... 81
22.5 Invólucros ............................................................................................................................ 81
22.6 Gás de proteção .................................................................................................................. 82
22.7 Tampas/portas do invólucro ................................................................................................ 82
22.8 Dispositivos de segurança/circuito de controle ................................................................... 83
22.9 Dutos ................................................................................................................................... 84
22.10 Arranjos de dutos .............................................................................................................. 85
22.11 Variações dos métodos e tipos de pressurização ............................................................ 86
22.11.1 Tipos de pressurização............................................................................................... 86
22.11.1.1 Pressurização estática ......................................................................................... 86
22.11.1.2 Pressurização com fluxo contínuo ....................................................................... 87
22.11.1.3 Pressurização com compensação de perda ........................................................ 87
22.11.1.4 Diluição contínua.................................................................................................. 88
22.11.2 Tipos e magnitude de liberação interna ..................................................................... 89
5
22.12 Medidas a serem tomadas mediante perda de pressão e requisitos de instalação e
proteção. ...................................................................................................................................... 90
22.12.1 Ausência de fonte interna de liberação ...................................................................... 90
22.12.2 Presença de fonte interna de liberação ...................................................................... 91
22.12.3 Equipamentos elétricos montados externamente ...................................................... 91
22.13.4 Equipamentos energizados durante ausência de sobrepressão ............................... 92
22.14 Classificação de temperatura Pressurização do tipo px ou tipo py .................................. 94
22.14.1 Tipo de pressurização pz ........................................................................................... 94
22.14.2 Marcação .................................................................................................................... 94
23 Equipamentos intrinsecamente seguro – Ex “i” ..................................................................... 95
23.1 Conceito .............................................................................................................................. 95
23.2.1 A barreira Zener ............................................................................................................ 98
23.2.2 Operação de uma barreira Zener ............................................................................... 100
23.3 Categorias de IS ................................................................................................................ 101
23.4 Curvas de mínima corrente de ignição ............................................................................. 102
23.5 Circuitos resistivos ............................................................................................................ 102
23.6 Equipamentos simples ...................................................................................................... 104
23.7 Invólucros .......................................................................................................................... 105
23.8 Armazenamento de energia .............................................................................................. 105
23.9 Avaliação dos parâmetros dos cabos ............................................................................... 106
23.9.1 Indutância ................................................................................................................... 106
23.9.2 Capacitância ............................................................................................................... 109
23.10 Aterramento íntegro ........................................................................................................ 109
23.11 Isolamento galvânico ....................................................................................................... 111
23.12 Isolamento de relés/transformadores .............................................................................. 112
23.13 Isolamento de acoplador óptico/transformador ............................................................... 112
23.14 Instalação e inspeção do equipamento IS ...................................................................... 113
23.14.1 Requisitos de instalação para cabos ........................................................................ 113
23.14.2 Tamanho de condutores ........................................................................................... 114
23.14.3 Proteção mecânica ................................................................................................... 114
23.14.4 Segregação de circuitos IS e NIS ............................................................................. 114
23.14.4.1 Caneletas Separadas ............................................................................................ 115
6
23.14.4.2 Canaletas Metálicas .............................................................................................. 115
23.14.4.3 Cabos Blindados .................................................................................................... 116
23.14.4.4 Amarração dos Cabos ........................................................................................... 116
23.14.4.5 Separação Mecânica ............................................................................................. 117
23.14.4.6 Multicabos .............................................................................................................. 117
23.14.4.7 MONTAGEM DE PAINÉIS .................................................................................... 118
24.14.4.8 Cuidados na montagem ........................................................................................ 119
23.14.5 Condutores não utilizados ............................................................................................ 119
23.14.6 Blindagem dos cabos (fio dreno) .............................................................................. 120
23.14.7 Tensão induzida ....................................................................................................... 120
23.14.8 Identificação dos cabos ............................................................................................ 120
23.14.8.1 Cabos de múltiplos condutores .......................................................................... 121
23.14.8.2 Requisitos de ensaio .......................................................................................... 121
23.14.8.3 Condição de falta (cabos multicondutores) ....................................................... 121
23.14.8.4 Distâncias de isolação ....................................................................................... 122
23.15 Instrumentos de testes (medição) ................................................................................... 123
24 Outros tipos de proteção ...................................................................................................... 129
24.1 Conceito e aplicação de tipos de proteção ....................................................................... 129
24.2 Imersão em óleo Ex “o” ..................................................................................................... 129
24.2.1 Definição ..................................................................................................................... 129
24.2.2 Princípio de operação ................................................................................................. 130
24.2.3 Construção ................................................................................................................. 130
24.3 Imersão em areia Ex”q” ..................................................................................................... 132
24.3.1 Definição ..................................................................................................................... 132
24.3.2 Princípio de operação ................................................................................................. 132
24.3.3 Construção ................................................................................................................. 133
24.4 Encapsulamento Ex “m” .................................................................................................... 135
24.4.1 Definição ..................................................................................................................... 135
24.4.2 Princípio de operação ................................................................................................. 136
24.4.3 Construção ................................................................................................................. 136
24.5 Proteção especial Ex “s” ................................................................................................... 137
7
24.5.1 Princípio de operação ................................................................................................. 137
25 Métodos combinados (híbridos) de proteção ....................................................................... 138
25.1 Vantagens da combinação de tipos de proteção .............................................................. 138
25.2 Requisitos de instalação e inspeção ................................................................................. 139
25.2.1 Normas ....................................................................................................................... 140
25.3 Motores – Ex “de” .............................................................................................................. 140
25.3.1 Caixa de terminais de motor Ex “de” .......................................................................... 141
25.4 Luminárias – Ex “edq” ....................................................................................................... 142
25.5 Ex “emib” ........................................................................................................................... 143
25.6 Ex “pde” ............................................................................................................................. 143
25.7 Ex “pi" ................................................................................................................................ 144
26 Sistema de fiação ................................................................................................................. 145
26.1 Tipos de cabo .................................................................................................................... 145
26.2 Equipamentos fixos ........................................................................................................... 146
26.3 Equipamentos portáteis e transportáveis .......................................................................... 146
26.4 Cabos elastoméricos ......................................................................................................... 147
26.5 Deformação a frio .............................................................................................................. 148
26.6 Emendas de cabos ............................................................................................................ 149
26.7 Procedimentos para seleção e manutenção de prensa-cabos ......................................... 149
26.7.1 Requisitos para prensa-cabos .................................................................................... 149
26.7.2 Prensa-cabos para cabos com isolamento mineral ................................................... 149
26.7.3 Seleção de prensa-cabos ........................................................................................... 151
26.7.4 Manutenção do grau de proteção nas entradas de prensa-cabos ............................. 152
26.7.5 Seleção de prensa-cabos para equipamentos à prova de explosão ......................... 153
26.7.6 Prensa-cabos Tipo 501/453 Universal: Ex “d” IIC / Ex “e” II ...................................... 154
26.7.7 Instruções para montagem de prensa-cabo tipo 501/453/UNIV Ex “d” IIC/Ex “e” II IP66
............................................................................................................................................... 155
26.7.7.1 Notas: ................................................................................................................... 157
26.7.7.2 Listas de limitações .............................................................................................. 158
27.7.7.3 Acessórios ............................................................................................................ 158
26.7.8 Instruções de montagem de prensa-cabo tipo ICC 653/UNIV Exd IIC/Exe II IP66.... 159
26.7.8.1 Preparação do composto selante ........................................................................ 161
8
26.7.8.2 Preparação dos fios dreno de cabos intrinsecamente seguros e de cabos de
instrumentação. .................................................................................................................. 164
26.7.9 Considerações finais .................................................................................................. 166
26.7.9.1 Lista de limitações:............................................................................................... 166
26.7.9.2 Acessórios: ........................................................................................................... 167
27 Eletrodutos ........................................................................................................................... 167
27.1 Seleção de eletroduto ....................................................................................................... 167
27.2 Vedação do eletroduto – unidades seladoras ................................................................... 168
28 Requisitos de aterramento, instalação e inspeção .............................................................. 168
28.1 Requisitos para cabo IS .................................................................................................... 168
28.2 Aterramento equipotencial ................................................................................................ 170
28.2.1 Explicação de termos ................................................................................................. 171
28.2.1.1 Condutores de aterramento elétrico ou de proteção dos circuitos ...................... 171
28.2.1.2 Equalização de potencial elétrico ........................................................................ 171
28.2.1.3 Partes condutoras expostas ................................................................................ 171
28.2.1.4 Partes condutoras estranhas ............................................................................... 171
28.3 Tipos de sistemas ............................................................................................................. 171
28.3.1 Sistema TN-S: ............................................................................................................ 171
28.3.2 Sistema TT: ................................................................................................................ 171
28.3.3 Sistema TN-C: ............................................................................................................ 172
28.3.4 Sistema TN-C-S: ......................................................................................................... 172
28.3.5 Sistema IT: .................................................................................................................. 172
28. 4 Classificação dos sistemas: ............................................................................................. 172
28.4.1 Primeira Letra T: ......................................................................................................... 172
28.4.2 Primeira Letra I: .......................................................................................................... 172
28.4.3 Segunda Letra T: ........................................................................................................ 172
28.4.4 Segunda Letra N: ........................................................................................................ 172
28.4.5 Terceira Letra S: ......................................................................................................... 173
28.4.6 Terceira Letra C: ......................................................................................................... 173
28.5 Configuração de aterramento do sistema TN-S................................................................ 173
28.6 Configuração de aterramento do sistema TT .................................................................... 174
28.7 Configuração de aterramento do sistema TN-C ............................................................... 174
9
28.8 Configuração de aterramento do sistema TN-C-S ............................................................ 175
28.9 Configuração de aterramento do sistema IT ..................................................................... 176
28.10 Regulamentos e normas ................................................................................................. 177
29 Sistema de aterramento em áreas classificadas ................................................................. 177
29.1 Sistema do tipo TN ............................................................................................................ 177
29.2 Sistema tipo TT ................................................................................................................. 178
29.3 Sistema tipo IT .................................................................................................................. 178
28.10 Equalização de potencial ................................................................................................ 178
28.11 Área de seção transversal (seção) de condutor de aterramento .................................... 178
28.11.1 Cálculo ...................................................................................................................... 178
28.12 Área da seção do condutor de proteção do circuito (CPC) em relação ao condutor de
fase. ........................................................................................................................................... 179
28.13 Principais condutores de ligação equipotencial .............................................................. 180
29 Eletricidade estática ............................................................................................................. 182
30 Inspeção e manutenção em conformidade com a ABNT NBR IEC 60079-17 .................... 184
30.1 Importância da inspeção e manutenção. .......................................................................... 184
30.2 Qualificação do pessoal .................................................................................................... 184
30.3 Principais causas de deterioração de equipamentos ....................................................... 185
30.4 Equipamentos retirados de serviço ................................................................................... 186
30.5 Normas IEC ....................................................................................................................... 186
30.5.1 Inspeção Visual: ......................................................................................................... 187
30.5.2 Inspeção Apurada ....................................................................................................... 187
30.5.3 Inspeção Detalhada .................................................................................................... 187
30.6 Documentação .................................................................................................................. 187
30.7 Tipos de inspeções ........................................................................................................... 188
30.8 Cronogramas de inspeções .............................................................................................. 189
31 Fontes de ignição ................................................................................................................. 195
31.1 Tipos de fontes de ignição ................................................................................................ 195
31.1.1 Centelha Elétrica ........................................................................................................ 195
31.1.2 Superfícies quentes .................................................................................................... 196
31.1.3 Baterias ....................................................................................................................... 196
31.1.4 Atrito ............................................................................................................................ 196
10
31.1.5 Eletricidade estática .................................................................................................... 197
31.1.6 Raios ........................................................................................................................... 197
31.1.7 Impacto ....................................................................................................................... 197
31.1.8 Reação pirofórica ........................................................................................................ 198
31.1.9 Radiofrequência .......................................................................................................... 198
31.1.10 Vibração .................................................................................................................... 198
32 Glossário .............................................................................................................................. 199
Referências ............................................................................................................................... 200
ANEXOS .................................................................................................................................... 202
11
1. Natureza dos Materiais Inflamáveis
1.1 Triângulo do Fogo.
No triângulo do fogo estão representados os três elementos essenciais para que ocorra a
combustão.
Cada ponta do triângulo representa um desses elementos, que são:
Combustível: este pode estar em forma de gás, vapor, névoa ou poeira;
Oxigênio: suprimento abundante, já que existe aproximadamente 21% por volume no
ar;
Fonte de ignição: esta pode ser uma centelha, faísca, chama ou superfície quente etc.
Figura 1 - Triângulo de Fogo.
A combustão ocorrerá se todos os três elementos estiverem presentes, de uma ou outra forma;
se a mistura gás/ar estiver dentro de certos limites; e a fonte de ignição tiver energia suficiente.
A retirada de um elemento é suficiente para impedir a combustão, da mesma forma que o
isolamento ou a separação da fonte de ignição da mistura gás/ar. Essas são duas técnicas
empregadas em equipamentos para atmosferas explosivas. Outras técnicas de proteção
permite que os três elementos coexistam e assegura que a energia da fonte de ignição seja
mantida abaixo de valores específicos, ou permitem a ocorrência de uma explosão e a
restringem dentro de um invólucro. Essas técnicas serão abordadas nas várias seções deste
material.
12
2. Limites de Inflamabilidade A combustão só ocorrerá se a mistura inflamável compreendendo combustível, na forma de
gás ou vapor, e o ar estiverem dentro de determinado limites. Esses limites são:
2.1 Limite Inferior de Inflamabilidade (LII).
Quando o percentual de gás, por volume, está abaixo deste limite, a mistura é muito pobre para
explodir, isto é, o combustível é insuficiente e/ou o ar e demasiado.
2.2 Limite Superior de Inflamabilidade (LSI).
Quando o percentual de gás, por volume está acima deste limite, a mistura é muito rica para
queimar, isto é, há ar insuficiente e/ou combustível demasiado.
A faixa entre o LII e o LSI é conhecida como faixa de inflamável ou faixa de inflamabilidade.
2.3 MIE Menor Energia de Ignição
É o ponto que requer menor energia para provocar a detonação MIE (Minimum Ignition
Energie), sendo também o ponto onde a explosão desenvolve maior pressão, ou seja, a
explosão é maior.
2.4 MIC Menor Corrente de Ignição
Menor valor de corrente elétrica que flui em uma chave no instante imediatamente anterior ao
instante em que tal chave se abre e que pode produzir fagulha capaz de iniciar a combustão da
atmosfera explosiva.
2.5 MSEG Máximo Gap, ou interstício, experimental seguro.
Fator determinante do grau de periculosidade
de uma mistura explosiva, o MESG é a
distância máxima indicada na figura 2
seguinte, na qual a combustão da mistura
contida na parte interior da câmara de
explosão não é propagada para a câmara
exterior, sendo que a ignição é causada por
um eletrodo, estando a mistura na proporção
ideal de explosão.
Figura 2 - Câmara de Explosão .
cx
13
Para Gaps maiores que o MESG a detonação se propaga da câmara interior para a câmara
exterior.
Limite Superior de Inflamabilidade
(LSI)
Limite Inferior de Inflamabilidade
(LII)
Limite Inferior de Inflamabilidade (LII) Muito Fraca (combustível insuficiente)
Os limites de alguns materiais encontram-se na tabela 1
Substância Limite inferior
LII (vol %)
Melhor concentração
MIE (vol %)
Limite superior
LSI (vol %) ACETILENO 2,3 8,5 78 HIDROGÊNIO 4,0 27 77 GAS NATURAL 4,0 13,0 METANO 4,4 8,2 16,5 PROPANO 1,7 4,2 10,9 ETILENO 2,3 6,5 32,4
Tabela - 01.
Gases ou vapores diferentes possuem limites diferentes, e que quanto maior for a diferença
entre o LII e o LSI, conhecido como faixa de inflamabilidade, mais perigoso é o material. Uma
atmosfera explosiva (inflamável), portanto, só existe entre esses limites.
Obs.: A segurança operacional com misturas inflamáveis acima do LSI é possível
mas não é uma proposta prática. É mais prático operar abaixo do LII.
14
2.6 Fontes de Ignição:
As fontes de ignição são muitas e variadas e incluem:
Arcos/centelhas elétricas Baterias
Faísca mecânicas Descargas de motores de combustão
Superfícies quentes Reação pirofórica
Atividade de soldagem Reação químicas
Cigarros Descargas atmosféricas
Descargas estáticas Impacto entre metais
3 Ponto de Fulgor
Ponto de fulgor é a temperatura mais baixa, na qual um líquido libera vapor suficiente para
formar uma mistura inflamável com o ar, que pode sofrer ignição ou ser incendiada por um
arco, faísca ou chama aberta.
O ponto de fulgor de um material dá uma indicação da rapidez com que o material vai incendiar
em temperaturas ambientes normais. A referência às tabelas de materiais inflamáveis na
Norma IEC 60079-20 (Anexo) revela que a materiais diferentes possuem diferentes pontos de
fulgor, que variam de muito abaixo de 00C.
Material Ponto de fulgor 00C
Propano -104
Etileno -120
Hidrogênio -256
Acetileno -82
Tabela - 02.
15
Obs.: Materiais com elevados pontos de fulgor não devem ser ignorados como
um perigo potencial, já que a explosão a superfícies quentes pode permitir que
uma mistura inflamável formasse no local. Além disso, se um material inflamável
for descarregado na forma de jato de pressão, seu ponto de fulgor pode ser
reduzido.
O ponto de fulgor do querosene é de 360C. Observe na figura abaixo a seqüência de imagens
Figura 3 - Quantidade de Vapor liberado dependendo da temperatura.
4. Temperatura de Ignição
Temperatura de ignição é a temperatura mínima na qual um material inflamável vai queimar
espontaneamente.
Antes conhecida como temperatura de auto-ignição, é um importante parâmetro, já que muitos
processos industriais geram calor. Uma seleção cuidadosa de equipamentos elétricos irá
assegurar que a temperatura de superfície produzida pelo equipamento, indicada pela classe
de temperatura, não exceda a temperatura de ignição da atmosfera inflamável, que pode estar
presente em torno do equipamento.
Material Temperatura
de ignição 0C
Propano 455
Etileno 425
Hidrogênio 560
Acetileno 305
Tabela - 03.
16
5. Enriquecimento de Oxigênio
5.1 O que é?
O teor d oxigênio normal na atmosfera é cerca de 20,95%. Se um determinado local um valor
acima desde é considerado sendo enriquecido de oxigênio. Exemplo de onde o enriquecimento
de oxigênio pode ocorrer, as plantas de fabricação de gás; hospitais; e locais onde são
utilizados equipamentos de oxiacetileno.
5.2 Riscos
O enriquecimento de oxigênio apresenta três riscos distintos:
Ele pode baixar a temperatura de ignição de materiais inflamáveis:
Material
Ar Oxigênio aumentado
Temperatura de ignição 0C Temperatura de ignição 0C
Sulfeto de hidrogênio 260 220
Acetileno 305 296
Etano 512 506
O enriquecimento de oxigênio aumenta, de modo significativo, o Limite Superior de
Inflamabilidade (LSI) da maioria dos gases e vapores, desse modo amplificando a faixa
de inflamabilidade.
Material
Ar Oxigênio aumentado
LII% LSI% LII% LSI%
Metano 4,4 17,0 5,2 79,0
Propano 1,7 10,9 2,3 55,0
Hidrogênio 4,0 77,0 4,7 94,0
O enriquecimento de oxigênio de uma atmosfera inflamável permite que ela seja
incendiada com valores muitos baixos de energia.
17
Equipamentos adequados ao uso em atmosferas explosivas são ensaiados em
condições atmosféricas normais. Portanto, a segurança desses equipamentos em uma
atmosfera enriquecida de oxigênio não pode ser garantida devido à natureza
modificada da mistura inflamável.
6 Densidade Relativa
Se um material for liberado, é importante saber se ele subirá ou descerá na atmosfera, em
função de sua densidade. Os diferentes materiais inflamáveis são comparados ao ar e
recebem um número para indicar sua densidade relativa com o ar. Como o ar é a referência,
sua densidade relativa será 1, de modo que um material duas vezes mais pesado do que o ar,
sua densidade relativa será 2. Deste modo, materiais com densidade relativa menor do que a
unidades subirão na atmosfera, ao passo que os materiais com densidade maior do que a
unidade descerão.
Os materiais que sobem na atmosfera podem se acumular em espaços de teto, e os que
descem, como butano ou propano, podem se mover ao nível do solo sem dispensar. Esses
locais devem ser bem ventilados para evitar ignição devido a uma faísca ou um cigarro ao
chão.
Material Densidade relativa
do vapor
Hidrogênio 0,07
Metano GN 0,55
Acetileno 0,90
Etileno 0,97
Ar 1,00
Propano 1,56
Butano GLP 2,05
É importante saber o local onde o material inflamável ficará acumulado, visto que, de
posse desse conhecimento, é possível assegurar a localização correta dos detectores
de gás (quando existir) e que a ventilação será direcionada adequadamente.
18
7 Classificação de Áreas Uma área pode ser nomeada como classificada ou não classificada.
Área classificada: nesta área está presente, ou pode-se esperar que esteja presente,
uma atmosfera de gás, vapor ou névoa em quantidades que exigirão precauções
especiais para a construção, instalação e uso de equipamentos.
Área não classificada: é onde não se espera que uma atmosfera de gás explosivo
esteja presente em quantidades que exijam precauções especiais para a construção,
instalação e uso de equipamentos.
7.1 Zonas
Zoneamento é um meio de representar a frequência da ocorrência e da duração de uma
atmosfera de gás explosivo, com base na identificação e consideração de cada uma e de todas
as fontes de liberação nas determinadas áreas de uma instalação. Ele terá relevância e
simplificará a seleção do tipo de equipamentos para atmosferas explosivas que pode ser
usado. Portanto, as áreas classificadas são divididas em três zonas, que representam o risco
em termos de probabilidade, freqüência e duração de uma liberação.
As três zonas, como definido na ABNT NBR IEC 60079-10 – Equipamentos Elétricos para
Atmosferas Explosivas – Parte 10: Classificação de áreas são as seguintes:
CLASSIFICAÇÃO
EM ZONAS DESCRIÇÃO
ZONA 0 Área onde a atmosfera explosiva, formada por gases combustíveis, ocorre permanentemente ou
por longos períodos.
ZONA 1 Área onde a atmosfera explosiva, formada por gases combustíveis, provavelmente ocorra em
operação normal dos equipamentos.
ZONA 2 Área onde não é provável o aparecimento da atmosfera explosiva, formada por gases
combustíveis, em condições normais de operação, e se ocorrer são por curto período de tempo.
ZONA 10 Área onde a atmosfera explosiva, formada por poeiras combustíveis, ocorre permanentemente ou
por longos períodos.
ZONA 11 Área onde não é provável o aparecimento da atmosfera explosiva, formada por poeiras
combustíveis, em condições normais de operação, e se ocorrer são por curto período de tempo.
ZONA G Área onde a atmosfera explosiva, formada por substâncias analgésicas ou anticépticas m centros
cirúrgicos, ocorre permanentemente ou por longos períodos.
ZONA M
Área onde não é provável o aparecimento da atmosfera explosiva, formada por substâncias
analgésicas ou anticépticas e centros cirúrgicos, em condições normais de operação, e se ocorre
é por curto período de tempo.
19
Embora não classificada nas normas, é geralmente aceito na industria que a duração
de uma liberação de gás, vapor ou névoa, em base anual (um ano compreende cerca
de 8.760 horas), para as diferentes zonas, e a seguinte:
Zona 2: 0 – 10 horas
Zona 1: 10 – 1.000 horas
Zona 0: Acima de 1.000 horas.
DE ACORDO COM AS BOAS PRÁTICAS DA INDÚSTRIA.
Representação gráfico-visual das zonas
20
21
22
23
24
Exemplos retirados da norma ABNT NBR IEC 60079-10 – Classificação de Áreas.
25
8 Agrupamento dos gases
No sistema IE, as classificações de grupo para indústrias de superfície e subterrânea
(mineração) são separadas. O grupo I é reservado para a industria de mineração e o Grupo II,
que é subdividido em IIA, IIB e IIC, para o uso das indústrias de superfície. Os gases
representativos para os subgrupos são mostrados a seguir.
Grupo
de gás
Gás
representativo
IMES
(mm)
Distância máxima
operacional (mm)
Mínima energia de
ignição (µJ)
I Metano (carburado) 1,17 0,5 280
IIA Propano 0,97 0,4 260
IIB Etileno 0,71 0,2 95
IIC Hidrogênio e Acetileno 0,5 0,1 20
Tabela - 07.
Dois métodos têm sido usado para agrupar esses materiais inflamáveis de acordo com o grupo
de risco que eles representam quando sofrem ignição.
Um método envolve a determinação da mínima energia que é capaz de causar a ignição dos
gases representativos. Os valores obtidos são relevantes para equipamentos intrinsecamente
seguros. Na tabela 7 pode ser visto ainda que, no Grupo II, o hidrogênio e o acetileno são os
que sofrem ignição mais facilmente e o propano é o de ignição mais difícil.
O outro método envolve testes utilizando, por exemplo, um invólucro à prova de explosão
especial, em forma de uma esfera de 8 litros, que está situado no interior de um invólucro
estanque ao gás. As duas metades da esfera têm flanges de 25mm de largura e um
mecanismo que permite ajustar a distância entre os flanges. Durante os testes, a área dentro e
fora da esfera é ocupada com um gás na sua concentração mais explosiva e, por meio de uma
vela de ignição, o gás no interior da esfera é incendiado. A distância máxima entre os flanges,
que impedia a ignição da mistura de gás/ar é chamada como Intertício Máximo Experimental
Seguro (IMES). Os valores para os gases representativos também são mostrados, na tabela 7.
MESG – Abertura que ocorre quando o equipamento sofre explosão interna ao invólucro.
26
Quanto mais explosivo é um gás, menor é o interstício entre os flanges;
Equipamentos que não são à prova de explosão ou de segurança intrínseca, que não
têm uma letra de subdivisão (A, B ou C) depois da marca do grupo II, podem ser
usados em qualquer das três subdivisões;
Equipamentos marcados por exemplo BR – Ex d II (C2H2 ) representam a fórmula
química ou nome de um material inflamável, e o equipamento marcado dessa forma
somente pode ser usado nesta área.
A marca de subdivisão de grupo é uma das condições importantes durante o processo de
seleção de equipamentos adequados ao uso em atmosferas explosivas. Por exemplo,
equipamentos marcados com IIA só poderá ser usados em áreas IIA (como o propano), isto é,
não podem ser utilizados em áreas IIB ou IIC. Equipamentos marcados com IIC podem ser
utilizados em todas as áreas.
27
9 Classe de temperatura
Equipamentos elétricos aprovados devem ser selecionados com a devida consideração quanto
a temperatura de ignição do gás ou vapor inflamável que possa estar presente na área
classificada. Normalmente, os equipamentos serão marcados com uma das classes de
temperatura, Conforme NRB IEC 60079-14.
TEMPERATURA
DE SUPERFÍCIE Categoria IEC / Europa Categoria NEC / Americana
85ºC T6 T6
100ºC T5 T5
120ºC T4A
135ºC T4 T4
160ºC T3C
165ºC T3B
180ºC T3A
200ºC T3 T3
215ºC T2D
230ºC T2C
260ºC T2B
280ºC T2A
300ºC T2 T2
450ºC T1 T1
Tabela - 08.
28
Na tabela 9, observa-se que a classe de temperatura está abaixo da temperatura de ignição do
material inflamável. Além disso, aas classes de temperatura são referenciadas em uma
classificação ambiente máxima de 40 0C. Por exemplo, um equipamento classificado T5, tendo
como referência uma temperatura ambiente de 40 0C, terá uma elevação máxima permitida de
60 0C. Para evitar violação da certificação do equipamento, a temperatura de referência deve
ser compatível com as temperaturas ambientes, e a elevação de temperaturas não deve ser
ultrapassada.
Uma outra consideração é que os equipamentos para uso em climas mais quentes, tipicamente
encontrados em países do Oriente Médio e Extremo Oriente, normalmente requerem
temperaturas de referência mais altas que 40 0C.
Material Temperatura
de ignição 0C
Classe de
temperatura
Metano 595 TI (450 0C)
Hidrogênio 560 T1 (450 0C)
Etileno 425 T2 (300 0C)
Cicloexano 259 T3 (200 0C)
Éter Dietila 170 T4 (135 0C)
Bissulfeto de Carbono 102 T5 (100 0C)
Nitrito de Etila 95 T6 (85 0C)
Tabela - 09.
29
10 Grau de proteção Invólucros de equipamentos elétricos são classificados de acordo com a Norma ANBT NBR
IEC 60529 por sua capacidade de resistir à entrada de objetos sólidos e de água, por meio de
um sistema de números conhecido como o International Protection (IP) Code – Código de
Proteção Internacional (IP).
Este Código que nem sempre está marcado no equipamento, consiste das letras IP seguidas
por dois números. Exemplo IP56.
O primeiro número, na faixa de 0 – 6, indica o grau de proteção contra corpos sólidos, e quanto
mais alto o número, menor o objeto sólido que é impedido de entrar no invólucro. O zero (0)
indica “sem proteção” e o seis (6), que o equipamento é estanque a poeira.
O segundo número, variando de 0 – 8, identifica o nível de proteção contra água entrando no
invólucro, isto é, zero (0) indica não existe proteção e oito (8), que o equipamento pode resistir
à imersão em água a uma pressão especificada.
30
Objetos sólidos Água
1º Numeral Nível de proteção 2º Numeral Nível de proteção
0 Nenhuma proteção 0 Nenhuma proteção
1 Proteção contra objetos
maiores do que 50mm 1
Proteção contra gotas de água
caindo verticalmente
2 Proteção contra objetos
maiores do que 12mm 2
Proteção contra gotas de água
quando inclinado a 150
3 Proteção contra objetos
maiores do que 2,5mm 3
Proteção contra água
respingando até 600
4 Proteção contra objetos
maiores do que 1,0mm 4
Proteção contra água borrifada
de qualquer direção
5 Protegido contra poeira
5 Proteção contra jato de água
de qualquer direção
6 Estanque à poeira
6 Proteção contra mares
agitados – convés estanque
7
Proteção contra imersão em
água à profundidade de 1m e
por um tempo especificado.
8
Proteção contra imersão
indefinida em água a uma
profundidade especificada.
Tabela - 10.
31
11 Normas, Certificação e Marcação
11.1 Introdução:
Existem muitas industrias envolvidas no processo de materiais perigosos, e essas incluem
usinas químicas, refinarias de petróleo, terminais de gás, e instalações offshore. Essas
indústrias dependem grandemente da energia elétrica para alimentar, por exemplo, a
iluminação, o aquecimento e as máquinas elétricas rotativas.
O uso seguro de energia elétrica em áreas classificadas dessas indústrias somente pode ser
atingidos se forem implantados métodos testados e comprovados de proteção, contra
explosão, e, nesse sentido, as autoridades envolvidas na elaboração de normas, ensaios e
certificação de equipamentos desempenham um papel muito importante.
Desde o começo da década de 1920, muitas normas têm evoluído como resultado de pesquisa
meticulosa, frequentemente gerada por incidentes como o desastre da mina de carvão de
Senghennydd em 1913, no qual 439 mineiros morreram. Na ocasião, a causa do acidente não
foi totalmente compreendida, mas, depois da investigação, descobriu-se que foi uma centelha
elétrica incendiando o metano presente na atmosfera. Outros desastres incluíram a Estação
Elevatória de Água de Abbeystead, na qual 14 pessoas perderam a vida, mais uma vez por
ignição elétrica de gás metano, Flexborough e mais recente Piper Alpha no Mar do Norte, com
167 vítimas.
A construção de equipamentos de acordo com as normas relevantes, em combinação com
ensaio por um organismo acreditado de terceira parte, irá garantir que o equipamento seja
adequado à sua finalidade específica.
Equipamentos para atmosferas explosivas podem ser construídos em conformidade com as
normas relevantes, mas a integridade do equipamento somente será preservado se o
mesmo for selecionado instalado e mantido de acordo com as recomendações do
fabricante.
32
A orientação nesse sentido é formada por uma série de cinco normas separadas,
harmonizadas, com base na série IEC 60079 de Normas Internacionais. Esses cinco
documentos se aplicam para equipamentos e sistemas instalados em áreas com presença de
atmosferas e cobrem:
( 1 ) Instalação do equipamento (ABNT IEC 60079-14);
( 2 ) Classificação de áreas perigosas (ABNT IEC 60079-10);
( 3 ) Inspeção e manutenção (ABNT IEC 60079-17);
( 4 ) Reparo de equipamento para atmosfera explosivas (ABNT IEC 60079-19);
( 5 ) Dados para gases inflamáveis (ABNT IEC 60079-20).
Essas novas normas constituem em estágio avançado no processo de harmonizar
globalmente as normas e padrões. No Brasil, as normas de fabricação e ensaio são
publicadas pela organização denominada ABNT (Associação Brasileira de Normas
Técnicas).
Cabe ao COBEI (Comitê Brasileiro de Eletricidade), a discussão, elaboração e divulgação
destas normas. Visando à harmonização global, este trabalho é conduzido tendo como
referência a International Electrotechnical Commission (IEC) – Coimissão Internacional
Eletrotécnica, que publica normas com esta finalidade.
Os projetos de equipamentos são avaliados e os protótipos ensaiados por organismos de
terceira parte acreditados pelo INMETRO (Instituto de Metrologia e Qualidade Industrial),
entre eles o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), a União Certificadora (UC),
o Instituto de Eletrotécnica da Universidade de São Paulo (CERTUSP), o Underwriters
Laboratories do Brasil (UL-Br).
Desde 1992, portarias do Ministério do Desenvolvimento, Industriais e Comércio Exterior
vêm estabelecendo a obrigatoriedade da certificação dos equipamentos para atmosfera
explosivas no Brasil, sendo a mais recente a Portaria 083/2006, publicada pelo MDIC
(Ministério do Desenvolvimento Industrial e Comercial) em 04 de abril de 2006, quando foi
publicada em conjunto o RAC (Regulamento de Avaliação da Conformidade) de
equipamentos e acessórios para uso em atmosferas explosivas, para aplicação pelas
autoridades denominadas OCA (Organismo de Certificação Acreditados).
33
AS RAZÕES PARA CERTIFICAÇÃO DE PRODUTOS SÃO:
Demonstrar a qualidade do produto com relação à capacidade do equipamento de
funcionar, de modo seguro, em área classificada;
Otimizar a aceitabilidade do mercado, inspirando confiança nos setores envolvidos
na seleção, compra, instalação, operação e manutenção de produtos
aprovados/certificados;
Melhorar os procedimentos de controle de qualidade e segurança na fabricação e
construção.
12 Processo de Certificação
A Portaria do MDIC 083/2006 estabelece, em linhas gerais, que todo equipamento,
acessório ou sistema para uso em áreas com presença de atmosferas explosivas tem que
possuir certificação de conformidade válido no SBAC (Sistema Brasileiro de Avaliação da
Conformidade).
Afim de atender a esta portaria, os produtos devem satisfazer aos requisitos essenciais
especificados no respectivo RAC e seus anexos.
O processo de certificação em geral envolve a submissão de desenho do projeto do
equipamento proposto à autoridade de certificação. Se os desenhos estiverem em
conformidade com as normas relevantes, a autoridade irá solicitar um protótipo do
equipamento para que os ensaios, que normalmente são detalhados nas normas, possam
ser conduzidos.
Um relatório de certificação detalhado é detalhado é elaborado contendo resultados das
análises realizadas pelo OCA e pelos resultados dos ensaios realizados por um laboratório
de ensaio acreditado. Se todos os requisitos forem atendidos, o equipamento será
considerado na avaliação “Tipo”.
Complementarmente à avaliação “Tipo”, as instalações do fabricante a conformidade do
produto final com a avaliação de “Tipo”, e se satisfatórias, o fabricante receberá um
Certificado com validade de um a dois anos para fabricar o produto.
Ao final deste prazo de validade, as instalações do fabricante serão inspecionadas e as
amostras do produto ensaiadas, para assegurar que a produção do equipamento seja
consistente com o projeto original certificado e para garantir que a qualidade do produto
seja mantida de acordo com padrões aceitáveis.
34
13 As Diretivas ATEX
As diretivas ATEX são um conjunto de regras que definem o processo de certificação. Na
Comunidade Europeia (CE), engloba a diretiva ATEX 95 (anteriormente chamada ATEX
100a) e a ATEX 137, que se tornaram mandatárias a partir de 30 de junho de 2003.
Semelhante ao processo no Brasil, a ATEX 95 trata do produto e a ATEX 137 trata de
requisitos ao usuário.
A ATEX 95 estabelece que todo equipamento novo (equipamento ou sistema de proteção)
para uso em atmosferas explosivas, para ser colocado no mercado da CE, tem que estar
em conformidade com a diretiva. A mesma regra se estende a todo equipamento importado
da comunidade, seja novo ou usado.
A fim de atender à diretiva ATEX, os produtos devem satisfazer aos requisitos essenciais
especificados nos anexos das diretivas, com relação ao risco inerente associado ao
produto para proteção das pessoas. Isto se aplica aos equipamentos elétricos e aos não
elétricos (mecânicos).
É definido como equipamento qualquer item que tenha uma inerente capacidade
de ignição ou, ainda que tenha uma potencial capacidade de ignição e desta forma
requer a inclusão de técnicas especiais de projeto e instalação, para impedir a
ignição de uma atmosfera que pode estar presente.
O equipamento pode também ter interfaces que estão localizadas em áreas classificadas,
mas que fazem parte de um sistema contra explosão. Sistemas de proteção incluem
extintores de chamas, válvulas de desligamento rápido e painéis de alívio de pressão,
instalados para limitar os danos ou impedir a difusão da exploração.
No Brasil a NR-10 (Norma Regulamentadora) estabelece que os empregadores
são obrigados minimamente a implementar os seguintes requisitos em locais de
trabalho:
Realizar uma avaliação de riscos onde substâncias perigosas estão ou podem
estar presente;
Eliminar ou reduzir os riscos tanto quanto é razoavelmente praticável;
Classificar os locais em uma área de trabalho, quando atmosferas explosivas
podem estar presentes, em áreas classificadas e não classificadas;
Ter estabelecido no local procedimentos/facilidades para lidar com acidentes,
incidentes ou emergências envolvendo substâncias perigosas na área de trabalho;
35
Prover informação apropriada e treinamento dos empregados para sua segurança,
relativamente a precauções que devem ser tomadas quando substâncias perigosas
estão presentes na área de trabalho, escrever instruções para ações a serem
tomadas pelos empregados e operações para um sistema de “permissão de
trabalho”;
Identificar claramente os conteúdos de reservatórios e tubulações;
Coordenar operações onde dois ou mais empregados dividem um local de trabalho
em que uma substância perigosa pode estar presente;
Providenciar a colocação de sinais de advertência em locais onde atmosferas
explosivas podem ocorrer;
Estabelecer um programa de manutenção.
14 Comparação de IEC, Normas Europeias (CENELEC) e Normas Brasileiras.
Antes das ligações mais estreitas entre a ABNT e a IEC, os equipamentos elétricos,
como à prova de explosão ou de segurança aumentada, entre outros, eram fabricados
em conformidade com a norma brasileira (NBR 9518, NBR 5363, NBR 9883, NBR
8447, NBR etc.). Equipamentos construídos e certificados de acordo com estas normas
podiam exibir a marca BR-Ex na etiqueta, o que indicava que o equipamento era para
atmosferas explosivas. Este termo não deve ser confundido com “a prova de explosão”,
pois são totalmente diferentes.
Devido às necessidades de mercado globalizado, a IEC tem buscado com seus países-
membros uma convergência para uso do texto IEC como referência para elaboração de
textos nacionais equivalentes.
No Brasil, esta convergência produz uma geração de novas normas identificadas como
ABNT NBR IEC 60079, em substituição às série NBR, que, na sua maioria, se
tornaram obsoletas em maio de 2004, conforme estabeleceu a norma do IMETRO NIE-
QUAL 096 em maio de 2002.
Na tabela a seguir, são apresentadas as normas NBR utilizadas na Portaria 176/2000,
as estabelecidas na Portaria em vigor 083/2006 e seus textos mais recentes da IEC.
36
Norma
INMETRO
NIE-DINQP 096
Norma INMETRO
NIE-DQUAL 096
(a partir de maio 2004)
PORTARIA
083:2006
de abril de 2006
Normas IEC
mais recentes
Tipo de
Proteção
NBR 9518:97 IEC 60079-0:98 IEC 60079-0:00 IEC 60079-0:08 Requisitos gerais
NBR 8601:84 IEC 60079-6:95 IEC 60079-6:95 IEC 60079-6:07 Imersão em óleo “o”
NBR 5420:90 IEC 60079-2:01 IEC 60079-2:01 IEC 60079-2:07 Equipamento pressurizado “p”
IEC 79-5:97 IEC 60079-5:97 IEC 60079-5:97 IEC 60079-5:07 Imersão em areia “q”
NBR 5363:98 NBR 5363:98
IEC 60079-1: +
Anexos C, D e E
da NBR 5363:98
IEC 60079-1:07 Invólucro à prova
de explosão “d”
NBR 9883:95 NBR 9883:95 IEC 60079-7:01 IEC 60079-7:06 Segurança aumentada “e”
NBR 8447:89 IEC 60079-11:99 IEC 60079-11:99 IEC 60079-11:09 Segurança intrínseca “i”
IEC 79-18:92 IEC 60079-18:92 IEC 60079-18:92 IEC 60079-18:08 Encapsulado “m”
IEC 60079-25:03 IEC 60079-25:09 Sistema de
segurança intrínseca “i”
IEC 79-15:87 IEC 60079-15:01 IEC 60079-15:01 IEC 60079-15:07 Tipo de proteção “n”
NBR 8370:98 NBR 8370:98 NBR NM IEC
60050-426:02 IEC 60050-426:02 Terminologia
NBR 6146:80
NBR 9884:87
IEC 60529:01
IEC 60034-5:01
ABNT NBR IEC
60529:2005
IEC 60034-5:01
IEC 60529:05
IEC 60034-5:01 Grau de proteção
NBR 10861:89 NBR 10861:89 IEC 60079-0:00
IEC 60079-1:01
IEC 60079-0:08
IEC 60079-1:07 Prensa-cabos
37
Normas referentes a áreas classificadas publicadas pela ABNT no período de outubro de 2009
a dezembro de 2009:
11/11/2009: NBR IEC 61241-4 – Equipamentos elétricos para utilização em presença
de poeira combustível – Parte 4: Tipo de proteção “pD”.
Estas parte da série ABNT NBR IEC 61241 fornece requisitos para projeto, construção,
ensaio e marcação de equipamentos elétricos para utilização em atmosferas de
poeiras combustíveis em que um gás de proteção (ar ou gás inerte) é mantido a uma
pressão acima da atmosfera externa, para prevenir a entrada de poeira que podem
levar à formação de uma mistura combustível, dentro de invólucros que não contem
uma fonte de poeira combustível.
12/11/2009: NBR IEC 60892-2 – Unidades Marítimas Fixas e Móveis – Instalações
Elétricas : NBR IEC 61892 – Parte 2: Projetos de Sistemas Elétricos.
Esta parte da Série ABN IEC 61892 prescreve condições para instalações elétricas em
unidades fixas e móveis utilizados na industria marítima de petróleo, com a finalidade
de perfuração, produção, processamento e armazenamento, incluindo oleodutos,
estações de bombeamento, estações de lançamento e recebimento de “pigs”, estações
de compressão e monobóias de ancoragem.
15 Normas para seleção, instalação e manutenção
Além das normas de especificação e ensaios mencionadas anteriormente, um conjunto
de normas fornece recomendações para a seleção, instalação e manutenção de
equipamentos para uso em atmosferas explosivas (com exceção de aplicações de
mineração ou processamento e fabricação de explosivos). A tabela abaixo, ilustra este
conjunto de normas. Em alguns casos, os textos para normas brasileiras ainda estão
em discussão.
38
ABNT Nos./IEC Nos Equipamento elétrico para atmosferas explosivas
ABNT NBR IEC 60079-10:06 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas –
Parte 10: Classificação de áreas
ABNT NBR IEC 60079-14:09
Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas –
Parte 14 : Instalações elétricas em áreas classificas
(exceto minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009
Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas –
parte 17: Inspeção e manutenção elétricas em áreas
classificadas (exceto minas)
IEC 60079-19:06 Explosive atmospheres – Part 19: Equipament repair,
overhaul and reclamation.
IEC TR 79-20:96
Eletrical apparatus for explosive atmospheres – Part 20:
Data for flammable gases and vapours relating to the
use of eletrical apparatus.
16 Símbolos de certificação internacionais
Os símbolos apresentado abaixo são usados para identificar os equipamentos
aprovados/certificados por autoridades europeias e americanas reconhecidas.
39
17 Marcação de equipamentos
Equipamentos certificados para determinado tipo de proteção e para uso em
atmosferas explosivas são obrigados a exibir as seguintes marcações:
Os símbolos BR-Ex;
O tipo de proteção usada, por exemplo: “d”, “e”, “nA” etc.;
O grupo de gás, por exemplo: IIA, IIB ou IIC, quando aplicável;
A classe de temperatura, por exemplo: T1, T2, etc.
Exemplos: BR-Ex d IIB T3 BR-Ex ia IICT5 BR-Ex e II T6
Nos equipamentos marcados com BR-Ex, como exemplos anteriores, pode-se dizer
que a marcação indica que o equipamento foi construído e aprovado de acordo com um
regulamento de certificação vigente. Adicionalmente, este equipamento é marcado com o
símbolo da autoridade de certificação OCA e também e também com a marca do organismo
acreditador do SBAC (Sistema Brasileiro de Avaliação da Conformidade), o INMETRO.
Não havendo especificação da temperatura ambiente o equipamento pode
ser instalado como especificado no Brasil -200C + 400C
40
Símbolos: BR-Ex, tipo de proteção, grupo do equipamento elétrico, classe de
temperatura e/ou temperatura máxima de superfície e marcação adicionais
exigidas pela norma especifica para o respectivo tipo de proteção.
Número do certificado, incluindo as letras “X” ou “U”, quando aplicável.
A letra “X” incida restrição especial informada no certificado;
A letra “U” indica incompleta – em relação a componentes que terão suas
especificações a partir do equipamento de uso.
18 Marcação ATEX
A ATEX representa a Diretiva 94/9/EC da União Europeia que especifica os novos
requisitos que os fabricantes de equipamentos para atmosfera explosivas devem cumprir.
Esses requisitos são amplos e vão além do escopo desta unidade, entretanto o que é
mais importante é a influência que a diretiva tem sobre a marcação de equipamentos
certificados na União Europeia.
A marcação exigida pela Diretriz EU 94/9/EC e apresentada na figura abaixo:
41
Definições de categoria
Grupo II
Categoria
1
Nível muito elevado de proteção
Equipamentos com esta categoria de proteção podem ser usados
quando uma atmosfera explosiva estiver presente continuamente por
longos períodos, isto é, “Zona 0” ou “Zona 20”
Categoria
2
Nível muito elevado de proteção
Equipamentos com esta categoria de proteção podem ser usados
quando uma atmosfera explosiva tiver probabilidade de ocorrer em
operação normal, isto é, “Zona 1” ou “Zona 21”
Categoria
3
Os equipamentos com esta categoria de proteção podem ser usados
quando uma atmosfera explosiva não tem probabilidade de ocorrer,
ou, em ocorrendo, ser de curta duração, isto é, “Zona 2” ou “Zona
22”
Grupo I
Categoria
M1
Nível muito elevado de proteção
Equipamento pode ser operado na presença de uma atmosfera
explosiva
Categoria
M2
Nível muito elevado de proteção
Equipamento deve ser desenergizado na presença de uma
atmosfera explosiva.
O presa cabo só pode ser usado até 800C, se utilizar num local com
temperatura acima, deve-se utilizar um prensa-cabos especial.
42
19 Equipamentos à prova de explosão – Ex “d”
19.1 Conceito:
“A prova de explosão” é um dos tipos originais de proteção contra explosão,
desenvolvidos para uso na indústria de mineração. Possui uma ampla gama de aplicações,
tipicamente caixa de ligação, luminárias, motores elétricos etc.
A letra “d” que simboliza este tipo de proteção, deriva da palavra alemã
druckfeste (kapselung), que se traduz aproximadamente por “estanque à
pressão” (invólucro vedado).
Equipamentos à prova de explosão, quando instalados corretamente no local
destinado, permitem que os componentes como, chaves, contatores, relés, etc., sejam
utilizados com segurança em áreas classificadas. O tipo de proteção “à prova de explosão” é o
único entre os Nov diferentes tipos de proteção contra explosão no qual uma explosão é
permitida. Esta explosão, deve ser contida pelo invólucro em função da construção robusta.
A norma de construção IEC 60079-1 define “à prova de explosão” como: Um
tipo de proteção no qual as partes que podem causar a ignição em uma
atmosfera explosiva são confinadas e podem suportar à pressão desenvolvida
durante uma explosão interna de uma mistura explosiva e que impeça a
transmissão da explosão ao redor do invólucro.
O Equipamento à prova de explosão – Ex “d” pode ser usado nas Zonas 1 e 2.
43
19.2 Temperatura ambiente
Invólucros à prova de explosão normalmente são projetados para uso em temperaturas
ambiente na faixa de -200C a + 400C, a menos que marcado de outra forma.
19.3 Princípio operacional
Invólucros à prova de explosão não são estanques a um gás ou vapor que entra no
invólucro onde, por exemplo, existem juntas ou entradas de cabos. Como esses invólucros são
projetados para conter componentes que constituem fontes de ignição, pode ocorrer a ignição
do gás ou do vapor, a pressão resultante da explosão pode atingir um valor por volta de 10.000
kPa (10 bar).
Desse modo, o invólucro deve ser suficientemente resistente para conter esta pressão
de explosão, e os comprimentos de junta e o interstício nas juntas e roscas de entradas de
cabo devem ser longas e estritas para refrigerar os gases/chamas quentes antes que elas
alcancem e causem a ignição de uma atmosfera que pode existir fora do invólucro.
Materiais típicos usados para construção de invólucros incluem ferro fundido e ligas de
alumínio, e quando a resistência à corrosão for necessária, bronze e aço inoxidável podem ser
usados. Materiais plásticos também são usados, mas requisitos específicos devem ser
observados. As normas especificam que não deve haver interstício intencional nas juntas
de tampa e que a rugosidade média Ra da superfície do caminho da chama não deve exceder
6,3µm.
44
19.4 Requisitos de construção geral – Dimensão do interstício
Embora as normas especifique que não deverá haver interstício intencional nas juntas
do invólucro “à prova de explosão”, as folgas normalmente existem devido a métodos de
fabricação, tolerâncias e economia, mas não devem ser em excesso das dimensões
especificadas nas tabelas das respectivas normas para um determinado grupo.
Os fatores que influenciam a dimensão do interstício são:
A largura da junta O volume interno do invólucro
O grupo de gás O tipo de junta
Comprimento do interstício
19.5 Juntas à prova de explosão
Os diagramas a seguir mostram três tipos de juntas especificadas na Norma IEC
60079-1, para uso em equipamentos à prova de explosão.
As juntas de encaixe serão usadas nas tampas da caixa de ligação e nas passagem
de eixo de motores. Já as juntas roscadas, são usadas para juntas de tampas, prensa-cabos e
entradas de eletrodutos. Uma geometria adequada de caminho da chama é normalmente
obtida com um encaixe completo de cinco fios de roscas.
Esta norma permite o uso de juntas flangeadas na construção de
equipamentos para utilização em áreas sujeitas a atmosfera do grupo IIC que
contenham acetileno, desde que o interstício “I” seja = 0,04 mm e o
comprimento de junta “L” seja = 9,5 mm, mas o volume do invólucro não
exceda 500cm3.
45
46
Junta de labirinto para eixos
19.6 Juntas à prova de explosão (outros exemplos)
Outras juntas, que não sejam aquelas das tampas, também são necessárias quando,
por exemplo, em eixo atuador passa pela parede de um invólucro, ou quando um prensa-cabos
ou eletroduto entra em um invólucro.
47
Os requisitos de juntas para entradas de cabo e eletrodutos estão especificadas na IEC
60079-1 e se aplicam aos três subgrupos IIA, IIB e IIC.
Normalmente, entradas roscadas são utilizadas para prensa-cabos ou eletrodutos
entrando nos invólucros à prova de explosão.
48
Volume
≤ 100 cm3 ≥ 100 cm3
Encaixe
de rosca
Comprimento
axial
Encaixe
de rosca
Comprimento
axial
≥ 5 fios
completos ≥ 5 mm
≥ 5 fios
completos ≥ 8 mm
19.7 Entradas de cabos ou eletrodutos não utilizadas
É importante que as entradas de cabos/eletrodutos não utilizadas em invólucros à
prova de explosão sejam fechadas com tampões apropriados, como especificado nas normas e
fornecidos pelo fabricante. Estes devem ser tampões metálicos e geralmente “certificados
como acessórios” – tampões plásticos não são aceitos – montados de forma que tenham
encaixados cinco fios completos. A norma de construção especifica tipos adequados, cujo
exemplo está na figura abaixo:
49
Dimensões das juntas de expansão para Grupo I, IIA e IIB – IEC 60079-1
Dimensões das juntas de explosão para Grupo IIC – IEC 60079-1
50
( 1 ) Juntas não são permitidas para misturas explosivas de acetileno e ar,
exceto se o interstício for = 0,04 mm para L = 9,5 mm até V = 500 cm3;
( 2 ) iT da parte cilíndrica deve ser aumentada para 0,20 se f < 0,5;
( 3 ) iT da parte cilíndrica deve ser aumentada para 0,25, se f < 0,5.
Obs.: Os valores de máximo interstício para fabricação foram arredondados de
acordo com a ISO 31-0.
19.8 Pré-compressão
Pré-compressão pode ocorrer como resultado da subdivisão do interior de um invólucro
à prova de explosão, o que impede o desenvolvimento natural de uma explosão.
Se uma mistura inflamável for comprimida antes da ignição, a explosão
resultante será consideravelmente maior do que se a mesma mistura fosse
incendiada à pressão atmosférica normal.
Uma explosão em um lado de um obstáculo pré-comprime a mistura inflamável no
outro lado, resultando em uma explosão secundária, que pode atingir uma pressão de explosão
cerca de três vezes a pressão da primeira explosão ou da explosão normal.
Os fabricantes, orientados pelas relevantes normas de construção, devem garantir que,
em qualquer seção transversal dentro de um invólucro, haja espaço livre adequado
(tipicamente 20 – 25% da seção transversal total) em torno de qualquer potencial obstrução,
que pode ser um grande componente ou um número de componentes. Isto irá assegurar que a
concentração de pressão seja mantida sob controle.
51
19.9 Pré-compressão em motores à prova de explosão
Em máquinas elétricas rotativas, as seções com considerável volume livre,
normalmente, existem em cada extremidade dentro da carcaça principal da máquina. Essas
seções são conectadas pelo entreferro o estator e os núcleos do rotor. Na ilustração de uma
máquina à prova de explosão na figura abaixo, uma explosão na seção “1” deve ser impedida
de migrar e causar ignição da mistura inflamável na seção “2”, que terá sido pressurizada pela
explosão inicial. Desse modo, o entreferro atua como uma junta à prova de explosão.
19.10 Entrada direta/indireta
A seleção de prensa-cabos para equipamentos à prova de explosão é influenciada por
vários fatores, um deles sendo o método de entrada no equipamento. Existem dois métodos de
entrada, a saber, direto e indireto, cujos exemplos são mostrados nas figuras abaixo.
Entrada direta compreende uma câmara individual à prova de explosão, em cujo
interior os componentes como chaves, relés ou contatores podem ser instalados. O
equipamento à prova de explosão com entrada indireta possui duas câmaras separadas, uma
contendo somente terminais para conexão dos condutores de cabos ou eletrodutos de entrada.
A conexão aos componentes centelhantes no segundo compartimento é feita por meio de
buchas de passagem à prova de explosão que, passam pela interface à prova de explosão
entre os dois compartimentos.
52
19.11 Proteção elétrica
Invólucros à prova de explosão são testados somente para verificar sua capacidade de
resistir às explosões de gás internas; eles não são capazes de resistir à energia que pode ser
liberada como resultado de um curto-circuito interno. Para evitar a invalidação da certificação, é
importante que seja utilizada uma proteção devidamente especificada/calibrada (por exemplo:
fusíveis e/ou disjuntores).
Dentro de condulete à prova de explosão só pode ter conexão próprias por
meio de bornes, não pode haver emendas protegidas por fitas isolantes.
19.12 Modificação de invólucro à prova de explosão
Invólucros à prova de explosão são normalmente fornecidos completos, com todos os
componentes internos montados e certificados como uma só unidade, por uma autoridade
certificadora (OCP). O procedimento levará em consideração o volume livre após todos os
componentes terem sido encaixados, a elevação de temperatura (determinada pela máxima
dissipação de potência), distâncias de escoamento e de isolação, e a máxima pressão
desenvolvida, como resultado de uma explosão interna utilizando uma mistura de gás/ar em
suas proporções mais explosivas.
53
A certificação “sela” o projeto do equipamento, de modo que quaisquer
modificação não autorizada vão efetivamente invalidar a
aprovação/certificação; tais modificações irão alterar os resultados do ensaio
original registrados pela autoridade de ensaio/certificação.
Apresentamos, a seguir, os aspectos que devem ser observados para evitar a
invalidação da certificação.
Componentes de reposição devem ser exatamente os mesmos que os
componentes originais especificados, para evitar invalidar a certificação. Por
exemplo, um componente maior ou menor do que o original irá afetar a
geometria interna do invólucro. A pré-compressão é uma possibilidade se um
componente maior for inserido, o aumento de volume irá resultar em uma maior
pressão se montado um componente menor, como mostrado na figura abaixo:
Acrescentar componentes também é proibido devido à possibilidade de
aumento da pressão como resultado da pré-compressão.
54
A retirada de componentes também deve ser evitada, já que isso vai
resultar em um aumento no volume interno livre. Os resultados do ensaio
original, antes da certificação, seriam comprometidos como resultado de uma
modificação desse tipo.
As ilustrações são para demonstração somente, e não devem ser
executadas.
A execução da rosca para montagem de prensa-cabos/eletrodutos
somente deve ser realizadas pelo fabricante do invólucro, ou seu
representante aprovado. As roscas das entradas devem ser compatíveis com
os prensa-cabos ou eletrodutos em termos de: tipo passo da rosca e tolerância
de folga, já que os caminhos da chama existem nesses pontos.
55
O alinhamento correto da entrada roscada também é importante, visto que
o comprimento do caminho da chama em um lado será reduzido se o prensa-
cabo ou o eletroduto não for ajustado perpendicular à face do invólucro, como
mostrado na figura abaixo.
A resistência de um invólucro à prova de explosão pode ser prejudicada se o
número e o tamanho de entradas excederem os permitidos no projeto original,
certificado pela autoridade de ensaio. A conformidade com o projeto original é
essencial com relação ao número, tamanho e localização das entradas, para
garantir que o invólucro possa conter uma explosão interna.
Gaxetas só podem ser substituídas por outra do mesmo fabricante do
invólucro; elas não devem ser acrescentadas se não forem incluídas como
parte do projeto original.
O uso de selantes (vedações) não autorizados também deve ser evitados,
quando for necessário manter ou melhorar a classificação IP.
56
19.13 Obstrução de caminho da chama
As normas de manutenção em geral recomendam que a obstrução das juntas de
invólucros à prova de explosão, particularmente aqueles com juntas flangeadas, deve ser
evitada. Esta recomendação também é dada na ABNT IEC 60079-14 – Instalação elétrica em
área classificadas (com exceção de minas).
Uma obstrução sólida como uma parede, estrutura de aço, eletroduto, braçadeiras,
cintas de proteção ou outros equipamentos elétricos etc., em locais próximos à abertura na
junta, podem, no caso de uma explosão interna, reduzir a eficiência do caminho da chama,
favorecendo com que a ignição do gás ou vapor externo possa ocorrer.
Onde “d” é a distância mínima entre o interstício da junta à prova de explosão e uma
obstrução, como especificado na ABNT NBR IEC 60079-14.
19. 14 Requisitos de Instalação
19.14 “A” Proteção contra intempéries
Equipamentos à prova de explosão devem ter um nível de proteção para atender às
condições ambientais nas quais o equipamento é instalado. Os equipamentos devem ter, como
parte do seu projeto aprovado, vedações ou gaxetas para impedir a entrada de água e/ou
poeira.
Quando condições ambientais forem extremas, pode ser necessário considerar outras
medidas, se isto for permitido após a consulta às normas relevantes, ou ao fabricante, ou
a outra autoridade.
57
Essas medidas estão especificadas na ABNT NBR IEC 60079-14, a norma que dá
recomendações para a instalação de equipamentos elétricos em áreas classificadas. Este
documento especifica as limitações de uso para fita têxtil de graxa não endurecedora, como
detalhado a seguir, e graxa ou compostos que não curem.
Não usar teflon pois é inflamável
O uso de graxa não endurecedora nas superfícies usinadas das juntas tem duas
vantagens, visto que, além de fornecer um nível adicional de proteção, ela também inibe a
formação de oxidação nessas superfícies.
Graxas a base de silicone requerem consideração cuidadosa para evitar possíveis
danos aos elementos dos detectores de gás.
Para equipamentos à prova de explosão, as limitações para uso de titã não
endurecedora são especificada a seguir.
a) A fita não endurecedora pode ser aplicada em torno do caminho da chama do
equipamento, localizado em áreas classificadas do grupo IIA, utilizando um
recobrimento curto.
b) A norma ABNT NBR IEC 60079-14 recomenda que se busque conselho de
especialista quando considerar o uso de fita não endurecedora no equipamento
do grupo IIB ou IIC instalado em locais contendo gases ou vapor do grupo IIB.
A norma ABNT NBR IEC 60079-14 não mantém esta recomendação, mas
inclui notas para esclarecer as questão abordadas na norma.
Com relação ao uso de fita não endurecedora em equipamentos do grupo IIB a
ABNT NBR IEC 60079-14 permite seu uso, contanto que a folga do caminho
da chama não exceda 0,1 mm, independente do comprimento do caminho da
chama. Isto também se aplica a invólucros IIC utilizados em áreas IIB.
c) A fita endurecedora não deve ser usada em equipamentos do grupo IIC
instalados em locais contendo gases ou vapores do grupo IIC.
d) As superfícies usinadas de juntas flangeadas não devem ser pintadas. O
invólucro pode ser pintado depois da montagem.
58
19.15 Métodos de graus de proteção (IP)
As figuras abaixo ilustram a localização das gaxetas ou anéis em O (O’rings) de
borracha, para assegurar alto grau de proteção. As gaxetas devem constituir uma parte
integrante do projeto original, isto é, elas podem ser acrescentadas posteriormente a um
invólucro fabricado sem gaxetas.
Se o furo do parafuso for aluído deve-se reabrir o furo com macho e colocar
parafuso maior, ou então lacrar o furo, ABNT NBR IEC 60079-17 / ABNT NBR
IEC 60079-19
20 Equipamento de segurança aumentada – Ex “e”
20.1 Conceito e principais características do projeto
O conceito de proteção “segurança aumentada” foi inventado na Alemanha, onde é
amplamente usado há muitos anos. Tornou-se popular no Brasil, principalmente porque possui
inúmeras vantagens para determinadas aplicações, em comparação com o método tradicional
“à prova de explosão”.
Os Estados Unidos têm tradicionalmente se baseado no uso de invólucros à prova de
explosão em áreas classificadas, e a perspectiva de usar um invólucro de segurança
aumentada, que não é projetado para resistir a uma explosão interna, como alternativa,
provavelmente tem sido encarada com um pouco de receio e desconfiança.
Este método de proteção possui um bom histórico de segurança e é compatível com os
métodos de proteção. A letra “e” que simboliza este método de proteção é derivada da frase
em alemão “Erhohte Sicherheit”, que se traduz grosseiramente em “segurança aumentada”.
59
Aplicações típicas são: motores de indução, Acessórios de iluminação e caixas de
ligação. Observe na figura abaixo:
Observe, no quadro abaixo, as normas que regem esse método.
IEC 60079-7:2006 Eletrical apparatus for explosive atmospheres – Part 7:
Increased safety “e”
ABNT NBR IEC 60079-14:09 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte
14: Instalação elétrica em áreas classificadas (exceto minas)
ABNT NBR IEC 60079-
17:2009
Equipamento elétricos para atmosferas explosivas – Parte 17:
inspeção e manutenção de instalação elétricas em áreas
classificadas (exceto minas)
O método de segurança é um tipo de proteção no qual medidas adicionais são
tomas para prevenir a possibilidade de temperatura excessiva, arcos ou faíscas
ocorrem em partes internas ou externas do equipamento em operação normal.
O equipamento de segurança aumentada – Ex “e” pode ser usado nas Zonas 1
e 2
60
20.2 Temperatura ambiente
Invólucros de segurança aumentada são normalmente projetados para uso em
temperatura ambiente na faixa de -200C a + 400C, a menos que marcados de outra forma.
Observe na figura abaixo:
A operação segura do equipamento de segurança aumentada depende da prevenção
de qualquer fonte de ignição, isto é, temperaturas de superfície excessivas, arcos ou
faíscas, que podem ser produzidos por partes internas ou externas do equipamento. Os
recursos de projeto especial são, portanto, incorporados ao equipamento pelo
fabricante e são os seguintes:
Invólucro mecanicamente forte, resistente a impactos – testado com uma
energia de impacto de 4 ou 7 joules, dependendo da aplicação;
Grau de proteção contra a entrada de objetos sólidos e água – no mínimo IP54;
Terminais fabricados de material isolante de alta qualidade;
Distância d escoamento e isolação especificada, incorporadas no projeto dos
terminais;
Dispositivo de travamento de terminais para assegurar que os condutores
permaneçam sem afrouxar ou torcer em serviço;
Redução da capacidade normal certificada de terminais;
Quantidade de terminais em um invólucro limitada por projeto de circuito;
Proteção de sobrecorrente de circuito.
61
20.3 Terminais de segurança aumentada
Os terminais em um invólucro de segurança aumentada devem ser terminais
“certificados como componentes”. Eles serão fabricados de material de boa qualidade, com
melanina, poliamida e, para aplicações especiais, cerâmica. Esses materiais, que possuem boa
estabilidade térmica, são submetidos ao Índice Comparativo de Resistência Superficial
(ICRS) para determinar sua resistência ao escoamento.
Distância de isolação A menor distância através do ar entre dois condutores.
Distância de escoamento A menor distância entre dois condutores na superfície de um
material isolante.
Corrente de escoamento
A corrente de fuga que passa pela superfície contaminada de
um isolador entre terminais energizados, ou entre terminais e o
terra.
Índice Comparativo de
Resistência Superficial
O valor numérico de tensão máxima, em volts, à qual (um de
resistência superficial) o material isolante resiste, por exemplo,
a 100 gotas de eletrólito (normalmente solução de cloreto de
amônia em água destilada) gera uma trilha para passagem de
corrente (tracking).
20.4 Critérios de ensaio – Índice Comparativo de Resistência Superficial (ICRS)
Os critérios de ICRS são dados na tabela abaixo. Três categorias I, II e IIIa são
consideradas, sendo I o material de qualidade mais alta, que é submetido ao maior número de
gotas de eletrólito caindo entre os eletrodos de teste, e a tensão mais alta aplicada nos
eletrodos a partir da fonte de tensão variável. Cada material deve resistir ao número
especificado de gotas do eletrólito, na tensão especificada, para que seja aceito.
Deste modo, a combinação de materiais de alta qualidade e bom projeto, que incorpora
distâncias de escoamento e isolação especificadas, garante que os terminais de segurança
aumentada tenham uma resistência maior ao escoamento para prevenir centelhamento.
62
Critérios de ensaio de ICRS do material
Categoria do
material ICRS
Tensão de ensaio
(V)
Número
de gotas
I >600 600 >100
II <600
>400 500 >50
IIIa <400
>175 175 >50
Observe a figura abaixo:
63
Distância de escoamento e isolação
Distância de escoamento em função da tensão de trabalhos e ICRS do material
64
65
20.5 Tipos e classificação de terminais de segurança aumentada
Os terminais têm sua capacidade reduzida, de modo que a corrente máxima para
aplicação de segurança aumentada é próxima à metade daquela para aplicações industriais
padrão, como apresentamos na tabela abaixo.
Esta redução de capacidade, juntamente com outras considerações, assegura que as
temperaturas de superfície internas e externas sejam mantidas dentro dos limites prescritos. A
tabela abaixo mostra o tamanho máximo de condutor para cada tipo de terminal.
Tipo de terminal
Tamanho
do condutor
(mm)
Máxima corrente de segurança
aumentada
(A)
Máxima corrente
industrial
(A)
SAK 2,5 2,5 15 27
SAK 4 4 21 36
SAK 6 6 26 47
SAK 10 10 37 65
SAK 16 16 47 87
SAK 35 35 75 145
SAK 70 70 114 220
É essencial que os condutores estejam firmemente conectados aos terminais para
prevenir a ocorrência de faíscas como resultado de conexões frouxas. A figura abaixo mostra
como isto é efetuado.
66
20.6 Estimativa de número de terminais
O número de terminais que podem ser instalados em um determinado tamanho de
invólucro é limitado. Vários métodos foram desenvolvidos pelos fabricantes para esta
finalidade, são eles:
20.6.1 Limite de carga
Método na qual a capacidade de cada terminal é especificada e o “fator do invólucro”,
representado pelo somatório das correntes, é determinado por ensaio. Quantidades permitidas
se obtêm dividindo-se o “limite de carga” pela corrente nominal certificada de um determinado
terminal.
20.6.2 Limite térmico
Normalmente utilizado para aplicações de alta corrente, neste método os invólucros e
os terminais recebem uma classificação de temperatura. Os invólucros normalmente serão
limitados a uma elevação de temperatura de 40K, para uma classificação de temperatura T6,
mas a temperatura para os terminais dependerá do tipo dos terminais, da corrente nominal e
do tamanho do invólucro no qual eles estão instalados. Isto envolve o uso de tabelas que são
fornecidas pelo fabricante. Quando a classificação térmica (K) do terminal tiver sido
estabelecida, ela é dividida pela classificação K para o invólucro, para dar o número de
terminais, de um determinado tipo, que podem ser instalados.
20.6.3 Máxima potência dissipada
Neste método, os invólucros recebem uma classificação de “dissipação de watts”, mas
a classificação dos terminais é determinada pelo uso de uma tabela exclusiva (fornecida pelo
fabricante) para o invólucro. Esta tabela fornece a “dissipação de Watts” do terminal,
considerando o tamanho dos condutores e a corrente de carga. O conteúdo do terminal é
determinado dividindo-se o valor de “dissipação de watts” pela quantidade de terminais no
invólucro.
20.6.4 Cálculo utilizando o “limite de carga”
O “limite de carga” será especificado no cálculo a seguir, e representa a soma de todas
as correntes de circuito que o invólucro é capaz de transportar sem exceder a classificação de
temperatura.
Desse modo, o número de terminais de um tipo que podem ser instalados em um
determinado é simplesmente o “limite de carga” dividido pela classificação de corrente de
segurança aumentada do tipo de terminal a ser usado, como demonstrado no seguinte cálculo:
67
Limite de carga do invólucro = 600
Classificação do terminal SAK 2,5 Ex e = 15ª
Número de terminais SAK 2,5 =
=
= 40 terminais SAK 2,5
Observe nas figuras abaixo, modelos de conjuntos terminais.
68
69
20.7 Requisitos de instalação, inspeção e manutenção.
É essencial que os invólucros de segurança aumentada sejam instalados e mantidos
em conformidade com as normas e código de práticas relevantes para cumprir com a
certificação. A lista, a seguir, especifica os principais pontos.
1. O conteúdo do invólucro não deve ser modificado sem consultar o fabricante.
2. Somente componentes especificamente aprovados devem ser montados no
invólucro.
3. Todos os parafusos terminais, usados e não usados, devem estar apertados.
4. O isolamento do condutor deve se estender em 1mm para o interior da parte de
metal do terminal.
5. Partições devem ser montadas em qualquer lado dos conjuntos de conexão
terminal.
6. Somente um condutor deve ser encaixado em cada lado terminal.
7. Um condutor simples, adicional, mínimo de 1,0mm2, pode ser conectado dentro
do mesmo terminal quando um conector de combinação for utilizado.
70
8. Somente os condutores de uma mesma entrada de cabo podem compor um
feixe de cabos.
9. O isolamento dos cabos será adequado para uso, no mínimo, a 800C para uma
classe de temperatura T6.
10. As chapas de continuidade terra individuais dentro dos invólucros plásticos
devem ser elétricamente conectadas e utilizar para prender os prensa-cabos às
chapas de continuidade. Para furos passantes, arruelas metálicas serrilhadas
devem ser usadas entre a contraporca e a base do prensa-cabo.
11. Quando circuitos de segurança intrínseca e segurança aumentada ocuparem o
mesmo invólucro, os dois tipos de circuito devem ter, no mínimo, 50mm de
folga entre eles.
12. Deve haver uma folga adequada entre invólucros adjacentes para permitir a
instalação correta de cabos sobrepostos.
13. Todas as entradas de cabo não utilizadas devem ser fechadas com tampões
adequados.
14. Os documentos de certificação, aprovados ao equipamento, devem ser
consultados antes de perfurar os furos de entrada dos cabos.
15. Entradas de cabo ou entradas de eletrodutos devem garantir o grau de
proteção mínima de IP54.
16. Todas as conexões dos cabos e partes dos prensa-cabos devem estar
totalmente apertadas após a instalação.
20.8 Motores Ex “e” segurança aumentada
Esses motores são semelhantes, em aparência, aos motores industriais, e a inspeção
da placa de certificação/homologação normalmente é necessária para identificá-los.
Esses motores não são projetados para resistir a uma explosão interna. Desse modo,
possuem características de projeto especiais para prevenir arco, faíscas, centelhas e
temperaturas de superfície excessivas, ocorrendo internamente e externamente. As principais
características do projeto são:
Atenção especial à conectividade do entreferro e folga de todas as partes
rotativas;
Teste de impacto da carcaça do motor;
Elevação de temperatura de 100C abaixo do normal;
Limitação de temperatura de superfície T2 ou T3;
Conformidade com a característica tE;
Bloco terminal especial com distâncias de escoamento e isolação específicas e
dispositivos de travamento nos terminais;
Grau de proteção mínimo de acordo com o IP54.
71
20.9 Tempo tE
Pode ser definido como “o tempo necessário para alcançar a temperatura limite, a partir
da temperatura alcançada em serviço normal, quando está circulando a corrente de partida IA
a uma temperatura ambiente máxima”.
No gráfico abaixo “AO” representa a máxima temperatura ambiente e “OB” representa
a temperatura atingida à máxima corrente nominal. Se o rotor travar como resultado de um
defeito ou falha, a temperatura se elevará rapidamente para “C”, como mostrado na parte 2 do
gráfico, que é menos do que a classe de temperatura do motor. O tempo necessário para
alcançar “C”, a partir de “B”, é conhecido como tempo tE, e em condições de falha, o dispositivo
de sobrecarga térmica no starter do motor deve desarmar ou desligar o motor nesse tempo.
Motores de segurança aumentada se destinam somente a serviços contínuo, isto é,
não são adequados para aplicações que exijam partidas e paradas frequentes e/ou tempos de
longa operação.
Determinação do tempo tE
72
20.10 Limites de temperatura
A temperatura é limitada pela classe de temperatura selecionada ou pela temperatura
limite para classe de material isolante do enrolamento, onde:
A = Máxima temperatura ambiente:
B = Máxima temperatura à corrente nominal;
C = Temperatura de limitação;
θ = temperatura;
1 = elevação de temperatura à corrente nominal;
2 = Elevação da temperatura durante o ensaio de rotor bloqueado;
tE = Tempo a partir da temperatura máxima (B) à corrente nominal até a
temperatura de limitação (C).
20.11 Característica de desligamento (desarme) de sobrecarga térmica
A proteção de sobrecarga térmica será selecionada para adequação, de acordo com
sua característica de desligamento. O tempo tE e o coeficiente de corrente IA/IN influenciam a
seleção do dispositivo e são marcados na placa de identificação do motor. Observe o gráfico
abaixo:
IN = Corrente nominal do motor;
73
IA = Corrente de rotor bloqueado;
Exemplo 1: IA/IN = 5 e tempo tE = 10 seg.
A característica do gráfico apresentado acima indica o desligamento do motor depois
de oito segundos, o que está dentro do tempo tE e, portanto é aceitável.
Exemplo 2: : IA/IN = 4,5 e tempo tE = 8 seg.
Para esses valores, o tempo de desligamento é de dez segundos, o que está fora do
tempo tE atribuído ao motor. Desse modo, este dispositivo de proteção de sobrecarga não é
adequado para os valores especificados.
21 Equipamentos do tipo Ex “n” Não Acendível
21.1 Conceito e principais características do projeto
Visto que a presença de um gás ou vapor inflamável é menos provável na zona 2, os
requisitos de construção para equipamentos elétrico utilizado nessas áreas não são tão rígidos
quanto os dos equipamentos usados na zona 1. Um tipo de proteção que se encaixa nesta
categoria é o equipamento tipo Ex “n”, que é basicamente semelhante ao equipamento do tipo
Ex “e”, de segurança aumentada, exceto que existe uma maior flexibilidade nos requisitos de
construção.
Em nível internacional, com a IEC 600079-15:2007 aprovada, este tipo de equipamento
é simbolizado pela letra “n” minúscula. Observe abaixo no quadro as normas que regem esse
capítulo:
IEC 60079-15:2001 Eletrical apparatus for explosive gas atmospheres – Part
15: Type of protection “n”
ABNT NBR IEC 60079-14:2009 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte
14: Instalação em áreas classificadas (exceto minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009
Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte
17: Inspeção e manutenção das instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
74
21.2 Definição
Uma definição para equipamentos elétricos com tipo “n” seria:
“Um tipo de proteção aplicada a um equipamento elétrico, de modo que, em operação
normal, ele não pode causar a ignição em atmosfera explosiva circundante e é improvável que
ocorra uma falha de causar ignição”.
O Equipamento do tipo Ex “n” só pode ser usado na zona 2.
21.3 Condições ambientais
O equipamento tipo “n” normalmente é projetado para uso em temperaturas ambientais
na faixa de -200C a + 400C, a menos que marcado de outra forma.
21.4 Princípio
Em áreas classificadas como zona 2, a presença de um gás ou vapor inflamável não é
provável, ou se estiver presente, sua duração será por curto período somente. Este fato
permite o uso de tipos mais simples de proteção, isto é, proteção tipo “n”.
Como afirmado anteriormente, a proteção do tipo “n” é semelhante, em conceito, à
segurança aumentada. Os requisitos de projeto para este tipo de proteção asseguram que, em
operação normal, as fontes de ignição em forma de temperaturas de superfície acima da classe
de temperatura, arcos ou faíscas sejam impedidas de ocorrer interna ou externamente.
Como os requisitos de projeto não são tão rígidos quanto os da proteção “e” segurança
aumentada, é possível, para o fabricante, instalar dentro do equipamento tipo “n” componentes
que produzem superfícies quentes, arcos ou faíscas, contanto que esses componentes tenham
métodos de proteção adicionais incorporados a eles. Esses tipos adicionais são descritos
posteriormente nesta unidade. Os principais recursos de projeto para equipamentos do tipo “n”
são os seguintes:
Invólucros e grades proteção de ventilador de motor, prensa-cabos etc.,
quando expostos a alto risco de danos mecânicos, têm resistência a um
impacto de 7,0 joules; quando expostos a um baixo risco de danos mecânicos,
têm resistência ao impacto de 3,5 joules;
Grau de proteção mínimo de IP54, quando em invólucro tiver partes
energizadas expostas internamente;
Uso de terminais certificados;
Terminais fabricados com material isolante de alta qualidade;
Distâncias de escoamento e isolamento especificadas no projeto dos terminais;
75
Dispositivos de travamento de terminais, para assegurar que os condutores
não afrouxem ou sofram torção em serviço.
21.5 Medidas de proteção adicionais
Como mencionado anteriormente, os componentes que produzem arcos/faíscas ou
superfícies quentes podem ser instalados nos equipamentos de tipo “n”, contanto que medidas
de proteção adicionais sejam fornecidas. Essas serão explicadas a seguir.
21.6 Equipamentos e circuitos de energia limitada
A técnica de limitação de energia aplica os princípios de segurança intrínseca pelo uso
de componentes que são parte do circuito do equipamento, ou que estão fora do equipamento,
para impedir a ignição de atmosferas explosivas, garantindo que as tensões e correntes sejam
mantidas em níveis seguros, o que é sinônimo de proteção IS. A restrição de energia envolve o
uso do dispositivo limitador de energia associado e do equipamento de energia limitada,
quando ambas são entidades separadas, mas quando ambos estão contidos no mesmo
equipamento, o equipamento é conhecido como equipamento com energia limitada
autoprotegidos.
21.6.1 Equipamento de energia limitada:
Equipamento deste tipo utilizam diodos zener e resistores em série, para limitar a
corrente e tensão disponível: aos contatos centelhantes e componentes que armazenem
energia, dentro do equipamento de energia limitada, ou aos terminais de saída do equipamento
de energia limitada associado.
Quando o fornecimento de energia ao equipamento é feito através de um
transformador, uma tolerância de 10% deve ser utilizada, a menos que meios alternativos
permitam dispensar este requisito.
76
21.6.2 Circuito de energia limitada:
A fim de garantir que este equipamento seja corretamente instalado, os fabricantes
devem especificar os valores máximos de tensão, corrente, potência, indutância, capacitância,
incluindo a indutância e capacitância dos cabos que podem ser conectados. Observe abaixo:
21.6.3 Dispositivo selado:
Dispositivo contendo componentes normalmente centelhantes ou superfícies quentes,
construídos de tal forma que não pode ser aberto em operação normal e no qual a selagem
efetivamente impede o acesso de uma atmosfera de gás ou vapor.
O volume interno livre deve ser menor que 100cm3.
21.7 Dispositivo de interrupção em invólucro
Esta técnica é usada, por exemplo, em suportes d lâmpadas de equipamentos do tipo
“n”. O exemplo a seguir mostra um típico suporte de lâmpada no qual existem dois conjuntos
de contatos. Um conjunto de contatos é encerrado no que é efetivamente um invólucro à prova
de explosão, no qual o volume interno livre não deve exceder 20cm3. Este invólucro é projetado
para resistir a uma explosão interna, e as limitações de tensão e corrente são,
respectivamente, 690V e 16A. Observe a figura abaixo.
77
21.7.1 Dispositivo hermeticamente selado:
Dispositivo que impedem um gás ou vapor externo de ter acesso ao interior, vedando
as juntas por fusão. Por exemplo: soldagem, caldeamento, soldadura forte, ou fusão de vidro a
metal. O exemplo de vedação hermética a seguir é um relé Reed que compreende um conjunto
de contatos hermeticamente vedados dentro de um invólucro de vidro. Observe a figura abaixo:
21.8 Dispositivo encapsulado
O dispositivo, neste caso, é totalmente selado por um encapsulante, tipicamente resina
epóxi, para impedir o acesso de atmosfera de gás ou vapor a uma fonte de ignição interna. Do
composto encapsulante é requerido ter uma Temperatura de Operação Contínua (TOC) de 20K
acima da temperatura de operação e ser livre de bolhas de ar. O encapsulamento deve ter uma
espessura mínima de 3mm, ou não ter menos do que 1 mm se a área de superfície é menor
que 200mm2.
21.9 Respiração restrita
Uma técnica utilizada principalmente em acessórios de iluminação tipo “n”, nos quais a
entrada de um gás ou vapor inflamável é restrita por meio de boa vedação em todas as juntas
e entradas de cabo. Para equipamentos fornecidos com dispositivo para realizar ensaios de
rotina das propriedades restrita, o fabricante testará, para garantir que uma pressão de 300 Pa
(3 mbar) abaixo da pressão atmosférica não vai variar de mais do que 150 Pa (1,5 mbar) em
menos de três minutos. Este tipo de proteção é adequado para uso na zona 2 somente.
21.10 Pressurização “n”
Este método envolve pressurização de um invólucro, utilizando uma combinação de
purga com compensação de perdas, ou purga com pressurização estática.
Observe na tabela abaixo a subdivisão de equipamentos do tipo “n” e as respectivas
marcações.
78
Variações de equipamentos do tipo “n” Marcação
Invólucro de respiração restrita nR
Equipamentos com energia limitada nL
Invólucro pressurizados simplificados nZ
Contatos de equipamentos centelhantes protegidos
por outro método que não nR, nL ou nZ nC
Equipamentos não centelhantes nA
22 Equipamentos pressurizados – Ex “p”
22.1 Conceito e medidas de controle
22.2 Introdução
A pressurização é uma técnica simples para fornecer proteção contra explosões. Se o
interior de um invólucro está a uma pressão acima da pressão externa, qualquer gás inflamável
em torno do invólucro será impedido de entrar. Os componentes que são fontes de ignição, ou
seja, que produzam fagulhas/centelhas ou superfícies quentes, são permitidos dentro do
invólucro e, claramente, a segurança depende da manutenção do gás de proteção. Observe a
figura abaixo:
79
O gás de proteção é o meio que “segrega” o gás inflamável da fonte de
ignição, e sua presença continuada será por um sistema de
controle/monitoramento “à prova de falhas” aprovado/certificado. Uma
leve sobrepressão é geralmente adequada para manter uma operação
segura.
A norma IEC 60079-2 tem definido três tipos de pressurização px, py e pz, em torno
dos quais os requisitos na norma estão baseados. Alguns desses serão considerados nesta
unidade.
IEC 60079-2:2001 Eletrical apparatus for explosive gas atmospheres – Part
15: Type of protection “n”
ABNT NBR IEC 60079-14:2009 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte
14: Instalação em áreas classificadas (exceto minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009
Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte
17: Inspeção e manutenção das instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
Pressurização é definida como a técnica de proteger contra a entrada de
atmosfera externa, que pode ser explosiva, em um invólucro, mantendo-
se o gás protetor em seu interior a uma pressão acima daquela da
atmosfera externa.
O equipamento pressurizado Ex “p” pode ser usado em zonas 1 e 2.
Observe a figura abaixo:
A pressurização possui ampla gama de aplicações, ou seja, pode fornecer proteção
contra explosões a diversos tipos de instrumentos ou equipamentos elétricos, não havendo
limite de tamanho. Exemplos: gabinete de transformadores/retificadores, console de perfuração
de petróleo, unidades de monitores de vídeo, equipamentos de análise de gás, salas de
controle, salas de comutadores e oficinas.
80
Com relação a equipamentos à prova de explosão, e em particular
máquinas rotativas, há um limite máximo, acima do qual o manuseio
torna-se impraticável. Os fabricantes poderão superar essa dificuldade
pelo uso de um invólucro pressurizado. Uma máquina pressurizada seria
significativamente mais leve que uma máquina à prova de explosão da
mesma classificação.
22.3 Princípio de funcionamento
O principio de funcionamento envolve a elevação e a manutenção da pressão interna
do invólucro, em nível ligeiramente acima da pressão atmosférica externa. Isso garantirá que
quaisquer gases ou vapores inflamáveis, fora do invólucro, não penetrem no mesmo. A
sobrepressão mínima especificada nas normas é de 0,5 mbar ou 50 Pa, para os tipos px e py
e 0,25 mbar ou 25 Pa para o tipo pz. O gás de proteção usado para proporcionar a
sobrepressão, normalmente, é o ar, mas um gás inerte como o nitrogênio também pode ser
usado em determinadas ocasiões. Observe a figura abaixo:
Categorias (tipos) de pressurização:
px – reduz a classificação dentro do invólucro de zona 1 para não classificada;
py – reduz a classificação dentro do invólucro de zona 1 para zona 2;
pz – reduz a classificação dentro do invólucro de zona 2 para não classificada.
Observação: Os fabricantes devem indicar a máxima e mínima pressão de
pressurização para o invólucro, bem como a máxima taxa de perda que ocorre na
máxima pressão.
81
22.4 Purga
Sempre, antes de ser energizado e após a perda de pressão, um sistema pressurizado
deverá evitar que o equipamento elétrico dentro do invólucro seja energizado antes do que é
conhecido como ciclo de “purga”. A purga envolve passar uma quantidade do gás de proteção
através do invólucro, por um período especificado, a fim de remover quaisquer gases
inflamáveis que possa ter penetrado no invólucro.
As normas especificam que a quantidade mínima do gás de proteção necessária para
atingir a purga adequada é equivalente a cinco vezes o volume interno do invólucro e da
tubulação associada.
A duração da purga será controlada por um cronômetro (manual ou automático) em
associação com um sensor de vazão no circuito do controle. Os fabricantes poderão,
entretanto, recomendar um número maior de trocas de ar. Os sistemas de grande porte que
estejam instalados no local exigirão testes para estabelecer a duração da purga necessária
para operação segura.
Caso ocorra perda de pressão durante a operação, o sistema de controle
deverá purga o invólucro novamente.
22.5 Invólucros
Nas normas, incluindo a IEC, é exigido um grau de proteção mínimo para invólucros
pressurizados de IP4X, mas nem todos os invólucros são adequados para pressurização. Um
invólucro pode possuir grau de proteção de acordo com o IP 54, porém a vedação da tampa,
por exemplo, é projetada para impedir a entrada de contaminantes e não para manter uma
sobrepressão dentro do invólucro.
Os invólucros deverão, portanto, ser adequadamente projetados, ou seja, ser
resistentes o suficiente para suportar testes de impacto e a sobrepressão interna com relação à
resistência das paredes. Devem possuir vedações de partes eficazes e corretamente
orientadas.
O invólucro e a tubulação deverão ser capazes de suportar, em operação
normal, uma sobrepressão equivalente a uma vez e meia a sobrepressão
de trabalho máxima declarada pelo fabricante. Alternativamente, o
invólucro deverá ser capaz de suportar a sobrepressão máxima obtida
quando todos os dutos de saída estão fechados. Em qualquer caso, a
sobrepressão mínima será de 2 mbar (200 Pa).
82
22.6 Gás de proteção
O gás de proteção, que normalmente é o ar, excetuando-se certas aplicações, pode ser
um gás inerte, como o nitrogênio, ou outro gás adequado. Quando o gás de proteção é o ar,
ele pode ser fornecido por um ventilador, um compressor ou por um cilindro de
armazenamento.
O gás protetor deverá ser atóxico e estar livre de contaminantes, como umidade, óleo,
pós, fibras e produtos químicos, além de outros contaminantes que poderiam colocar em risco
a operação segura do sistema.
Normalmente, a temperatura do gás de proteção entrando no duto de entrada não
deverá exceder os 400C. Quando são necessárias temperaturas acima ou abaixo desse valor,
o invólucro pressurizado será marcado com essa temperatura. Quando for usado ar como gás
de proteção, seu teor de oxigênio não deverá ser superior àquele normalmente presente na
atmosfera, ou seja 20,90%.
Um fornecimento secundário de gás de proteção também é desejável
quando, em caso de perda de pressão, seria mais perigoso desenergizar
o equipamento elétrico dentro do invólucro.
Quando um gás inerte, como o nitrogênio, é usado como gás de proteção
e o pessoal pode obter acesso aos invólucros, é essencial que as
portas/tampas possuam etiquetas de alerta, já que há perigo de asfixia.
As portas também deverão possuir travas adequadas.
22.7 Tampas/portas do invólucro
Quando o interior de um invólucro pressurizado puder ser acessado por meio de
portas/tampas sem uso de ferramentas ou chaves, é necessário um intertravamento para
desenergizar automaticamente o fornecimento elétrico quando a porta/tampa for aberta, e
restaurar o fornecimento elétrico somente quando as portas/tampas forem fechadas e o
sistema purgado.
Portas/tampas requerem o uso de ferramentas ou chaves para abertura e
devem possuir a seguinte advertência: “NÃO ABRA QUANDO
ENERGIZADO”.
Quando um invólucro pressurizado contiver componentes que possuam
superfícies quentes ou seja capazes de armazenar energia, como, por
exemplo, os capacitores, as portas/tampas deverão exibir um aviso
mostrando retardo após o isolamento do fornecimento elétrico dos
componentes antes da abertura das portas/tampas.
83
22.8 Dispositivos de segurança/circuito de controle
O nível de sobrepressão será monitorado por um sensor de pressão ou pressostato em
um local dentro do invólucro, que foi considerado por meio de ensaio ou experiência como
sendo o mais difícil de manter a sobrepressão, como, por exemplo, o ventilador de circulação
interna em uma máquina pressurizada. O ponto exato deverá ser especificado no invólucro ou
no certificado.
A vazão através do invólucro será monitorada por um sensor ou chave de vazão.
Também é desejável um monômetro, e deverá estar em um local de fácil leitura. Observe a
figura abaixo.
A tabela abaixo é baseada na IEC 60079-2 e especifica os dispositivos de segurança
requeridos pelo tipo de proteção.
84
Critérios construtivos Tipo px Tipo py Tipo pz
Dispositivo de segurança para
detectar perda de mínima pressão
Sensor de pressão ou
pressostato Sensor de pressão
Indicador ou sensor de
pressão
Dispositivo de segurança para
verificar período de purga
Dispositivo de tempo,
sensor de pressão e
sensor de fluxo na saída
Indicador de tempo
e fluxo
Indicador de tempo e
fluxo
Dispositivo de segurança para
porta/tampa que requeiram uma
ferramenta para abrir.
Advertência Advertência Não há requesitos
Dispositivo de segurança para
porta/tampa que não necessita de
ferramenta para abrir.
Intertravamento (sem
partes internas quentes)
Advertência (sem
partes internas
quentes)
Advertência
Dispositivo de segurança para partes
internas quentes quando existe um
sistema de contenção
Alarme e parada do
fluxo de substância
inflamável
Não aplicável como
tipo de proteção,
uma vez que partes
internas quentes
não são permitidas.
Alarme (liberação normal
não é permitida).
Uma falha no regulador do gás de proteção poderá resultar em danos do
invólucro pressurizado devido à sobrepressão excessiva. Para evitar esse
risco, recomenda-se que seja instalada uma válvula de alívio de pressão.
A configuração da válvula de alívio deverá ser de 75% da sobrepressão
máxima segurada pelo fabricante.
22.9 Dutos
A entrada do duto de admissão deve estar posicionada em área não classificada
(exceto quando os cilindros forem o gás de proteção na instalação), sendo que esse local
deverá ser inspecionado, periodicamente, caso ocorram modificações de fábrica que possam
alterar sua classificação. É ideal que o duto de exaustão tenha uma saída em área não
classificada onde não haja fontes de ignição, mas poderá ser localizada em áreas classificada,
caso haja presença de um filtro de centelhas/partículas.
85
Tabela – Condições que exigem o uso de filtros de partículas de ignição
Zona na qual está localizado
o duto de exaustão
Tipo de equipamento no interior do invólucro
A B
Zona 2 Obrigatório Não Obrigatório
Zona 1 Obrigatório* Obrigatório*
Obs.: A: equipamento que pode produzir centelhas ou partículas capazes de provocar ignição
em operação normal.
B: equipamento que não produz centelhas ou partículas capazes de provocar ignição em
operação normal.
* Um dispositivo para impedir a entrada rápida de um gás inflamável dentro do
invólucro, após perda de pressão, deverá ser instalado, caso a temperatura de superfície do
equipamento, dentro do invólucro tenha probabilidade de ser uma fonte de ignição.
É essencial que ambos os dutos, de entrada e saída, estejam dispostos
de maneira a não ser obstruídos e provocar restrição ao fluxo do gás de
proteção. Os dutos também deverão possuir resistência mecânica
adequada, estar localizados onde houver menor probabilidade de danos
acidentais e possuir proteção adequada contra corrosão.
Quando dutos de entrada ou saída passarem por área classificada, é necessário que
sejam livres de vazamento, caso haja a possibilidade de a pressão do gás protetor estar abaixo
da exigência mínima especificada pelas normas ou daquela enumerada pelo fabricante.
22.10 Arranjos de dutos
A densidade relativa do gás de proteção ao gás inflamável influencia a posição dos
dutos de entrada e de saída no invólucro. Isso acelera a taxa de deslocamento do gás
inflamável e assegura a purga eficiente do sistema.
Caso o gás/vapor inflamável seja mais leve que p gás de proteção, o duto de entrada
será posicionado na parte inferior do invólucro, e o duto de exaustão na parte superior.
Caso o gás/vapor inflamável seja mais pesado que o ar de proteção, as posições dos
dutos serão invertidas. Observe as figuras abaixo.
86
22.11 Variações dos métodos e tipos de pressurização
22.11.1 Tipos de pressurização
Diversas variações dos sistemas pressurizados estão disponíveis. São elas:
Pressurização estática Pressurização com compensação de perda
Pressurização com fluxo contínuo Pressurização com distribuição contínua
22.11.1.1 Pressurização estática
Essa forma de pressurização possui aplicações limitadas e, portanto, não é
amplamente utilizada. A técnica envolve a pressurização e a vedação do invólucro em uma
área não classificada, antes de transportá-lo para uma área classificada. Claramente, a
vedação do invólucro deverá ser excelente para minimizar vazamentos, em vezes que a fonte
de gás seguro seja desconectada.
87
22.11.1.2 Pressurização com fluxo contínuo
Nessa variante, a sobrepressão interna é mantida como resultado de fluxo contínuo do
gás de proteção através do invólucro. O gás de proteção, nesse caso, possui dupla finalidade:
além de manter a sobrepressão, também pode ser usado para esfriar partes quentes dentro do
invólucro, como tiristores ou os enrolamentos de uma máquina rotativa pressurizada.
A vazão do gás de proteção é definida em um nível que irá impedir que a temperatura
das partes quentes exceda a máxima temperatura de superfície, garantindo, dessa forma, que
o invólucro pressurizado opere na sua classe de temperatura. Observe a figura abaixo:
22.11.1.3 Pressurização com compensação de perda
Este método de pressurização é usado quando as juntas dos invólucros são vedados
de forma inadequada. O sistema de forma usual, com válvula de descarga do duto de exaustão
abertas, mas, após a conclusão, a descarga é fechada e o fluxo de gás de proteção é reduzido
para um nível suficiente para compensar os vazamentos que ocorrerem na vedações/juntas do
invólucro. Observe a figura abaixo:
88
22.11.1.4 Diluição contínua
A análise de gases inflamáveis em uma plataforma marítima, por exemplo, poderá
ocorrer dentro de invólucros pressurizados. Uma amostra de gás será introduzida em um
analisador de gás e, após a análise, será expelido para o interior do invólucro pressurizado. O
gás de proteção, portanto, possui duas funções: além de manter a sobrepressão durante e
após a purga inicial, a taxa de fluxo do gás de proteção será ajustada para garantir que a
concentração da mistura gás/ar dentro do invólucro esteja muito baixa do limite inferir de
inflamabilidade (LII).
A purga poderá ser desconsiderada na zona 2, se a concentração de gás inflamável,
liberada dentro do invólucro, estiver consideravelmente abaixo do limite inferior de
inflamabilidade (ex.: 25% do LII). Poderão ser instalados detectores de gás para confirmar que
a atmosfera no interior do invólucro permaneça sem perigo. Observe a figura abaixo:
89
22.11.2 Tipos e magnitude de liberação interna
A ação recomendada na ocorrência de perda de pressão em equipamentos
pressurizados usando diluição contínua é mais amplamente tratada Ana IEC 60079-2. As
recomendações estão listadas a seguir nas tabelas abaixo:
Liberação Normal
Nenhuma Sem liberação de gás ou vapor inflamável.
Limitada Uma liberação de gás ou vapor inflamável que se limita a um valor que pode
ser diluído a muito abaixo do limite inferior de inflamabilidade (LII).
Liberação Anormal
Limitada Uma liberação de gás ou vapor inflamável que se limita a um valor que pode
ser diluído a muito abaixo do limite inferior de inflamabilidade (LII).
Ilimitada Uma liberação de gás ou vapor inflamável que não se limita a um valor que
pode ser diluído a muito abaixo do limite inferior de inflamabilidade (LII).
Combinação de liberação
Combinação 1 Sem liberação normal. Liberação anormal limitada.
Combinação 2 Sem liberação normal. Liberação anormal limitada.
Combinação 3 Liberação normal limitada, liberação anormal limitada.
Combinação 4 Liberação normal limitada, liberação anormal limitada.
As combinações de liberação anteriores são aplicadas na tabela acima,
que especifica as medidas necessárias em caso de perda de pressão
dentro de um invólucro de diluição contínua.
90
22.12 Medidas a serem tomadas mediante perda de pressão e requisitos de instalação e
proteção.
Algumas medidas deverão ser tomadas mediante a perda de pressão, como veremos a
seguir.
22.12.1 Ausência de fonte interna de liberação
A sobrepressão dentro do invólucro é monitorada por um pressostato/sensor de
pressão, e uma chave/sensor de vazão, localizada no duto de exaustão, é usada para
monitorar a vazão do gás de proteção através do invólucro. A perda de sobrepressão ou vazão
ativará um alarme ou desligará os componentes elétricos internos, e as medidas a serem
tomadas dependerão:
Da zona onde está localizado o sistema;
Do tipo de equipamento/componentes dentro do invólucro.
No caso de um sistema que não possui uma fonte interna de liberação e contém
equipamentos elétricos, a ABNT NBR IEC 60079-14 especifica as medidas a serem tomadas
no caso de perda de pressão, conforme tabela abaixo.
Classificação
da área
O invólucro contém
equipamento capaz de
produzir ignição
O invólucro contém equipamento que
não produz ignição em operação normal
Zona 1 Alarme e desligamento (b) Alarme (a)
Zona 2 Alarme (a) Pressurização interna desnecessária
(a) A operação do alarme requer uma ação imediata para restaurar a integridade do
sistema.
(b) Um fornecimento de gás de proteção alternativo deve estar disponível, e uma
condição mais perigosa pode ocorrer como resultado de um desligamento
automático.
91
22.12.2 Presença de fonte interna de liberação
Observe na tabela abaixo as medidas a serem tomadas, no caso de presença de fonte
interna de liberação.
Combinação
Liberação interna
Classificação da área
Equipamento sem
qualquer fonte de
ignição Normal Anormal
1 Nenhum Limitado
Zona 1 Alarme
Zona 2 ou não classificada Medidas de proteção
desnecessária
2 Nenhum Ilimitado
Zona 1 Alarme
Zona 2 ou não classificada Medidas de proteção
desnecessária
3 Limitado Limitado Zona 1 e Zona 2 Alarme
4 Limitado Ilimitado Zona 1 e Zona 2 Alarme
22.12.3 Equipamentos elétricos montados externamente
Os equipamentos elétricos montados no exterior de invólucro pressurizado deverão ter
algum tipo de proteção contra explosões de acordo com a zona na qual o invólucro está
situada. Exemplos típicos são sensores ou chaves de vazão/pressão, que podem ser
equipamentos Ex “i”; caixas de ligação podem usar os tipos de proteção Ex “n”, Ex “d” ou Ex
“e”.
Esse requisito também se aplica ao motor do ventilador, bem como ao
seu demarrador, que fornece o fluxo de ar, a menos que estejam situados
em área não classificada. É preferível que o motor e o demarrador
estejam situados em área não classificada.
92
22.13.4 Equipamentos energizados durante ausência de sobrepressão
Uma resistência de aquecimento pode ser usada em uma máquina elétrica rotativa
para impedir que as superfícies e a atmosfera internas tornem-se frias, evitando, assim, a
formação de unidade nos enrolamentos. Como o aquecedor estará energizado quando a
máquina estiver sem sobrepressão, é essencial que tenha um tipo de proteção para atmosferas
explosivas. Os acessórios, como iluminação de emergência, alarme, pressostato, diferencial
etc., que estejam instalados na sala de controle e precisem ser ou manterem-se energizados,
em caso de perda de sobrepressão, deverão ter um tipo de proteção normalizada.
Os solenoides para abertura dos exaustores do sistema de combate a
incêndio podem ser protegidos com o tipo de proteção Ex “d”. Alarmes,
sensores de vazão e sobrepressão poderão usar proteção IS. Invólucros
Ex “d” poderão ser usados como painéis de controle.
93
Determinação do tipo de pressurização
Substâncias
inflamáveis dentro do
sistema de contenção
Classificaçã
o da área
externa
Invólucro contendo
equipamentos com
fonte de ignição
Invólucro não contém
fonte de ignição
Nenhum sistema de
contenção 1 Tipo px (a) Tipo py
Nenhum sistema de
contenção 2 Tipo pz
Nenhuma pressurização é
requerida
Gás/vapor 1 Tipo px (a) Tipo py
Gás/vapor 2
Tipo px (e o
equipamento com
fonte de ignição não
está localizado na
área de diluição)
Tipo py
Liquido 1 Tipo px (a)
(inerte) (b) Tipo py
Liquido 2 Tipo pz (inerte) (b) Nenhuma pressurização é
requerida (c)
Nota: Se a substância inflamável é um líquido, liberação normal nunca é permitida.
(a) Proteção do tipo px também é aplicável ao grupo I.
(b) O gás de proteção deve ser inerte se após o tipo de pressurização é indicado
“(inerte)”.
(c) Proteção por pressurização não é requerida desde que seja considerado não
provável que uma falta que causa a liberação de líquido ocorra
simultaneamente com uma falta no equipamento que irá gerar uma fonte de
ignição.
94
22.14 Classificação de temperatura Pressurização do tipo px ou tipo py
A classificação de temperatura de equipamentos pressurizados é determinada de
acordo com a ABNT NBR IEC 600079-0, considerando-se o maior resultado de um dos
métodos a seguir:
1. A temperatura do ponto mais quente da superfície do invólucro;
2. A temperatura do ponto mais quente da superfície do equipamento, dentro do
invólucro, permanecendo energizado quando o invólucro estiver sem
sobrepressão. Um exemplo típico é uma resistência de aquecimento à prova
de explosão dentro de uma máquina pressurizada.
Com relação ao ponto 2, entretanto, a temperatura de superfície do equipamento
dentro do invólucro pode exceder a classe de temperatura do invólucro pressurizado se os
componentes atendem aos requisitos 5.3 da ABNT NBR IEC 600079-0, ou se o invólucro
pressurizado é marcado com o tempo requerido para o componente resfriar até a classe de
temperatura marcada. Isto pode ser alcançado pelos seguintes métodos:
a) As juntas do invólucro e seus dutos são capazes de impedir a entrada de um
gás inflamável em contato com as superfícies quentes antes que tenham
esfriado abaixo da Classe de Temperatura;
b) Pela introdução de um sistema de ventilação secundário;
c) Encapsulando-se as superfícies quentes ou encerrando-as em compartimentos
estanque aos gases.
22.14.1 Tipo de pressurização pz
Para este tipo de pressurização, o ponto da superfície externa mais quente será usado
para determinar a classe de temperatura do invólucro, mas os equipamentos com tipo de
proteção específica, que permanecem energizados na ausência de sobrepressão, também
devem ser levados em consideração para determinação da classe de temperatura.
22.14.2 Marcação
A norma IEC 600079-2 determina que o invólucro pressurizado deve ser marcado
como definido na ABNT NBR IEC 600079-0. A marcação do equipamento deverá ser visível e
conter as seguintes informações:
95
Nome do fabricante;
Número de tipo do fabricante;
Número de série do fabricante;
O símbolo Ex “p”, seguido pelo tipo de pressurização, isto é, x, y ou z;
Símbolo do grupo de gás II;
Classe de temperatura,ou a temperatura máxima de superfície, ou ambas (ex.:
T3 ou 2000C ou 2000C e T3);
Nome ou sigla do OCP;
Número do certificado do organismo de certificação;
Volume livre interno, excluindo os dutos;
Gás de proteção (caso o gás usado não seja ar);
Quantidade mínima de gás de proteção necessária para a purgar o invólucro,
baseado na menor vazão de purga e no menor tempo de purga, e o tempo de
purga mínimo adicional por unidade de volume adicional de dutos;
Vazão mínima de gás de proteção;
A pressão de fornecimento mínima e máxima para pressurizar o sistema;
A máxima taxa de perda do invólucro pressurizado;
A temperatura ou faixa de temperatura do gás de proteção no duto de entrada;
Os pontos onde a pressurização deve ser monitorada.
Observação: A fim de assegurar a purga adequada do sistema, o usuário deverá
aumentar o volume do gás de proteção para compensar o volume adicional dos dutos.
23 Equipamentos intrinsecamente seguro – Ex “i”
23.1 Conceito
A segurança intrínseca é um tipo de proteção de equipamento para atmosferas
explosivas. É usada somente para aplicações de potência muito baixa, como por exemplo, os
circuitos de instrumentação e controle.
A IEC 60079-11 define um circuito intrinsecamente seguro como sendo aquele no qual
nenhuma centelha ou efeito térmico produzido nas condições de ensaio prescritas nesta norma
(que inclui operação normal e condições de falha especificadas) é capaz de causar ignição de
uma determinada atmosfera explosiva. Observe as normas no quadro abaixo:
96
IEC 60079-11:1999 Eletrical apparatus for explosive gas
atmospheres – Part 11: Intrinsic safety “i”
IEC 60079-25:2005 Eletrical apparatus for explosive gas
atmospheres – Part 25: Intrinsecally safe
systems.
ABNT NBR IEC 60079-14:2009 Equipamentos elétricos para atmosferas
explosivas – Parte 14: Instalação em áreas
classificadas (exceto minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009 Equipamentos elétricos para atmosferas
explosivas – Parte 17: Inspeção e
manutenção das instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
O equipamento intrinsecamente seguro pode ser usado nas zonas 0, 1 e
2 (EX “ia”) e zonas 1 e 2 (Ex “ib”).
97
23.2 Princípios básicos de segurança intrínseca
Os circuitos intrinsecamente seguros atingem um estado de segurança mantendo
níveis de energia muito baixos, de modo que não sejam produzidas superfícies aquecidas e
centelhas elétricas, e caso ocorram, não haverá energia suficiente para ignição de uma mistura
inflamável. Consegue-se isso, limitando-se a tensão e a corrente fornecidas ao equipamento na
área classificada. Para manter a segurança é fundamental importância que esses níveis de
tensão e corrente não sejam excedidos em condições normais ou até mesmo de falha.
Os parâmetros de circuito, ou seja, tensão, corrente, resistência, indutância e
capacitância, são fatores que precisam ser considerado durante o projeto de um circuito IS
(intrinsecamente seguro). A consulta às curvas de ignição, fornecidas na norma de construção
e reproduzida nesta unidade, e a aplicação de fatores de segurança apropriados garantirão que
os valores de segurança sejam estabelecidos para esses parâmetros durante a etapa de
projeto. Observe a figura abaixo:
Para garantir a quantidade de energia a ser utilizada na área classificada, precisamos
instalar, na área não classificada, um dispositivo de controle denominado “barreira”.
Um sistema IS, que geralmente compreende uma barreira em área não
classificada/área classificada, cabos, caixas de ligação e equipamentos em área classificada
(de campo), também deve ser projetado de modo a ser protegido contra a possibilidade de
ocorrerem determinadas falhas.
Em contraste com outros tipos de proteção, a segurança intrínseca é um
conceito de sistema que se aplica à sua totalidade e não somente a um
único item do sistema.
98
A barreira geralmente localizada na área não classificada, conectada diretamente ao
equipamento na área classificada, é denominada como “equipamento associado”, e cada item
que compõe o sistema possuirá um certificado de conformidade. O equipamento associado
pode ser usado na área classificada, se a instalação estiver de acordo com outro tipo de
proteção para atmosferas explosivas, como, por exemplo, o tipo de proteção à prova de
explosão. Além disso, o sistema pode ser coberto por um certificado de sistema geral. A tensão
de alimentação que é conectada aos terminais NIS (não intrinsecamente seguro) do
equipamento associado não pode ser maior que a tensão máxima “Um”, marcada na placa do
equipamento associado.
A tensão operacional máxima recomendável para um equipamento na
área não classificada é de 250 Vrms. A corrente de curto-circuito
presumida da fonte de suprimento não deve exceder 1.500A.
As vantagens da segurança intrínseca são:
A possibilidade de manutenção em operação (energizado);
Eficiência de custos – não é exigida a utilização de invólucros complexos e
podem ser usadas fiações sem armadura;
Segurança – a baixa tensão não é prejudicial ao operador;
Pode ser usada nas áreas classificadas como Zona 0 (os equipamentos de
categoria “ia”).
23.2.1 A barreira Zener
As falhas que podem comprometer a segurança de sistemas de segurança intrínseca
são sobretensão ou sobrecorrente, a proteção contra essas condições é obtida pelo uso de
uma barreira, geralmente uma barreira Zener, cuja construção será considerada em termos de
seus componentes individuais.
A barreira, que é conectada entre os equipamentos da não classificada e da área
classificada, normalmente localiza-se na área não classificada e está situada tão próximo
quanto possível do limite da área classificada, mas pode estar localizada na área classificada
(ex.: caso esteja instalada em um invólucro à prova de explosão).
Uma barreira Zener simples possui três componentes principais: um resistor (1), um
diodo Zener (2) e um fusível (3), e todos devem possuir propriedades infalíveis, como mostrado
na figura abaixo:
99
A infalibilidade, com relação ao resistor limitador de corrente (1), significa que a falha
será para um valor de resistência mais alto ao circuito aberto. Evidentemente, a falha em um
valor de resistência mais baixo ou curto-circuito permitiria que mais corrente fluísse no circuito
IS, o que é contrário ao conceito desse tipo de proteção.
A infalibilidade será satisfeita pelo uso de um resistor de película metálica, ou de fio, de
qualidade, e sua potência operacional não deverá exceder 2/3 de sua especificação máxima. O
próximo componente para consideração é o diodo Zener (2), cujo propósito é limitar a tensão
disponível para o equipamento na área classificada. O diodo Zener, como um item único, não é
considerado como sendo um componente infalível e também deverá ser operado a somente
2/3 de sua especificação máxima declarada.
Para que a infalibilidade seja satisfeita, exige-se que o diodo Zener falhe durante um
curto-circuito. A falha em uma resistência mais alta ou circuito aberto pode permitir que níveis
de tensão ultrapassem os limites seguros e invadam a área classificada.
O terceiro componente, um fusível (3), está localizado na extremidade de entrada (área
não classificada) da barreira Zener, sendo seu objetivo proteger os diodos Zener.
A infalibilidade do fusível é garantida pelo uso de um tipo de cerâmica preenchida com
areia, capaz de operar adequadamente mesmo quando exposto a uma corrente presumida de
falha de 4.000 A.
Um fusível desse tipo evita possível problema como ocorre com outros tipos de
fusíveis, quando eles operam provocando a vaporização, que pode permitir que o fusível
continue a funcionar como condutor.
100
Conforme exigido pelas normas, o fusível é encapsulado juntamente com
os outros componentes da barreira para impedir sua substituição. O
reparo de barreira Zener não é permitido, mesmo pelo fabricante.
23.2.2 Operação de uma barreira Zener
No caso de um curto-circuito ocorre no equipamento na área classificada, ou na fiação
IS, o resistor de série na barreira Zener limitará a corrente do curto-circuito a um nível seguro,
de modo que seja mantida a integridade do sistema. Observe a figura abaixo:
Se uma tensão maior que a tensão máxima normal do sistema intrínseca invadir o
circuito nos terminais de entrada da barreira Zener, isso acionará o diodo Zener, e a corrente
de fuga resultante será desviada para a terra. A tensão excessiva é, portanto, impedida de
atingir o equipamento na área classificada. Observe na figura abaixo:
101
23.3 Categorias de IS
Duas categorias de segurança intrínseca estão disponíveis, “ia” e “ib”, cujos níveis de
segurança dependem do número de falhas em consideração nos componentes.
A categoria “ib” manterá a segurança no caso da ocorrência de uma falha.
A categoria “ia” é necessária para manter a segurança caso ocorram duas
falhas simultâneas e consecutivas.
Observação: Evidentemente, para que a barreira Zener mantenha a segurança na
ocorrência de uma ou duas falhas, são necessários dois diodos Zener adicionais, visto
que são componentes passíveis de falhas. Observe na figura abaixo.
Sendo assim, o acréscimo de um diodo Zener, conectado em paralelo com o primeiro,
satisfará os requisitos de segurança intrínseca, categoria “ib”, em que a segurança é garantida
com uma falha. Um terceiro Zener conectado em paralelo com os outros dois satisfará as
condições para a segurança intrínseca, categoria “ia”, em que a segurança é garantida com
duas falhas. Observe a figura abaixo:
102
É possível usar segurança intrínseca categoria “ib” nas zonas 1 e 2, mas
não na zona 0. É permitida segurança intrínseca categoria “ia” nas zonas
0, 1 e 2.
23.4 Curvas de mínima corrente de ignição
Já que é necessário limitar a tensão e a corrente em circuitos de segurança intrínseca
para garantir a segurança operacional, o projeto deverá se basear nas curvas de mínima
corrente de ignição, fornecidas pelas normas de construção e reproduzidas no gráfico 1. Os
gráficos 2 e 3 também ilustram as curvas para determinação da indutância e capacitância,
respectivamente.
23.5 Circuitos resistivos
Para um circuito puramente resistivo, se a tensão for conhecida, a corrente máxima do
circuito pode ser determinada pelo gráfico 1, o que possibilita a seleção correta da barreira.
Dessa forma, um circuito puramente resistivo para operação em área classificada com IIC,
assume que será usada uma barrira Zener de 28V e 310Ω.
Um fator de segurança de 10% deve ser aplicado à tensão desse dispositivo, devido ao
fato de que uma elevação de temperatura pode fazer variar a tensão de acionamento dos
diodos Zener. Aplicando-se o fator de 10% (1,1 x 28V = 30,8V) é produzido um valor de 30,8V,
que então é situado no eixo horizontal (voltagem) do gráfico 1.
103
104
Movendo-se verticalmente desse ponto da curva IIC, e daí movendo-se
horizontalmente de um ponto de interseção com a curva na direção do eixo vertical (corrente),
vai dar uma corrente segura de 140mA. Um fator de segurança de 1,5 deverá ser aplicado a
esse valor, ou seja, 2/3 de 140mA é igual a 93,33mA.
Aplicando-se a lei de Ohm (28V/93,33mA = 300Ω que será a menor resistência
permitida para a barreira Zener), verificou-se a barreira de 28V, 310 Ω é adequada para
manutenção da integridade do circuito de segurança intrínseca em uma área IIC.
23.6 Equipamentos simples
A energia da centelha de um circuito IS, durante condições normais ou falha, será
insuficiente para provocar ignição de uma atmosfera explosiva. A introdução de uma chave,
que em operação normal produz centelhas e não dissipa energia, não altera a situação, e na
verdade, qualquer dispositivo que seja resistivo por natureza e não armazene energia pode ser
acrescentado ao circuito sem comprometer a integridade da segurança intrínseca.
Os dispositivos como esses são mencionados como equipamentos simples e não
necessitam certificação. Tais dispositivos passivos incluem chaves, caixas de ligação,
terminais, potenciômetros e dispositivos semicondutores simples.
Equipamentos simples também podem incluir fontes de energia armazenada, como,
por exemplo, capacitores e indutores, de parâmetros definidos, cujos valores devem ser
considerados durante o estágio de projetos de uma instalação IS.
Fontes de energia gerada, normalmente termopares e fotocélulas, também podem ser
descritas como equipamentos simples, contanto que não gerem mais de 1,5V – 100mA e
25mW. Qualquer capacitância ou indutância nesses dispositivos também devem ser
considerada durante o estágio de projeto de uma instalação.
Equipamentos simples meramente recebem uma classificação de
temperatura T4, mas caixas de ligação e chaves podem ser classificadas
como T6, porque não contêm componentes dissipadores de calor.
Como não é necessária a certificação de equipamentos simples, a
justificativa para sua utilização deverá ser incluída na documentação do
sistema.
105
23.7 Invólucros
O grau de proteção mínimo para invólucros de circuitos IS é IP 20, mas as condições
ambientais podem exigir classificação mais alta.
23.8 Armazenamento de energia
Dispositivos de armazenamento de energia como indutores e capacitores, podem
prejudicar a segurança de um sistema IS. É possível armazenar nesses dispositivos durante
certo período, e em seguida liberar em um surto de maior amplitude na ocorrência, por
exemplo, de uma ruptura nos cabos IS, devido a uma falha ou uma desconexão nos terminais.
Isso pode ocorrer independente das restrições do projeto quanto à tensão e à corrente e
causar ignição de um gás inflamável circundante. É necessário, portanto, que sejam tomadas
medidas para combater esse problema durante a etapa de projeto.
Equipamentos de campo que possuam capacidade de armazenagem de energia, ou
seja, que possuam indutância e capacitância internas são denominados “não simples”. É
necessário que esses equipamentos sejam certificados.
Cabos, especialmente longos trechos entre a barreira e os equipamentos na área
classificada, terão indutância e capacitância distribuída consideráveis, que precisam ser
calculadas durante a etapa de projeto. A energia será armazenada neles em condições de
operação normal, mas será maior em condições de falha. A tensão determinará o parâmetro
predominante, ou seja, para uma tensão de cerca de 5V, a indutância será predominante
(porque a corrente poderá ser maior), mas a 28V, a capacitância será predominante.
Observação:
Quando somente equipamentos simples forem usados no campo, a indutância
e a capacitância presentes serão devidas somente aos cabos, e se os
percursos dos cabos forem curtos, esses parâmetros serão desprezíveis. Os
parâmetros para cabos de instrumentos comuns com cabos trançados ou
pares raramente excedem os valores a seguir:
Indutância 1µH/m
Capacitância (C) 100 pF/m
Relação de indutância/resistência (L/R) 30µH/Ω
106
Quando equipamentos de campo apresentarem indutância e capacitância
consideráveis, é importante que a indutância e a capacitância combinadas dos
equipamentos de campo e os cabos não excedam os valores especificados
pelo fabricante da barreira.
23.9 Avaliação dos parâmetros dos cabos
23.9.1 Indutância
A indutância máxima dos cabos interconectados pode ser estabelecida a partir das
curvas do circuito, após primeiramente avaliar a corrente máxima da fonte. Suponhamos que
temos uma barreira com saída máxima de 28V e resistência de 300Ω, a corrente máxima da
fonte será: 28V/300Ω = 93,33mA.
Aplicando-se um fator de segurança de 1,5: 1,5 x 93,33mA = 140mA
A indutância máxima de segurança para os cabos interconectores, pressupondo uma
conexão a um “equipamento simples” na área classificada como IIC, deverá ser
aproximadamente 4,0mH. O valor é encontrado projetando-se verticalmente a partir de 140mA
no eixo da corrente, e em seguida horizontalmente na direção do eixo da indutância, a partir do
ponto de interseção na curva IIC. Observe o gráfico 2.
107
108
109
23.9.2 Capacitância
Para circuitos capacitivos, o procedimento é exatamente o mesmo. É aplicado um fator
de segurança de 1,5 à tensão de 28V da barreira Zener, ou seja 1,5 x 28V = 42V.
Usando a curva IIC do gráfico, a capacitância máxima segura para os cabos de ligação,
pressupondo uma conexão a um “equipamento simples” na área classificada, deverá ser de,
aproximadamente, 0,08µF.
A comparação dos valores anteriores com os dados fornecidos pelo fabricante de cabo
vai estabelecer se o trecho do cabo de ligação é satisfatório. Observe o gráfico 3.
23.10 Aterramento íntegro
Um exclusivo cabo terra, de alta integridade, é um fator vital na manutenção da
segurança de circuitos IS, particularmente quando barreiras Zener são utilizadas. Barreiras
galvânicas, entretanto, operam em um princípio diferente que não requer um terra de alta
integridade, mas um aterramento pode ser utilizado, para supressão de interferência.
As barras de terra sobre as quais as barreiras Zener são montadas devem ser isoladas
da parte metálica adjacente e conectadas diretamente ao ponto terra íntegro, via condutores
terra separados. Dois cabos, cada um fixado em pontos separados em cada extremidade, são
normalmente utilizados para conectar o barramento de terra da barreira ao ponto terra íntegro,
para facilitar os testes de resistência do terra, os quais devem ser periodicamente realizados.
A resistência entre o barramento de terra da barra e o ponto de terra íntegro não deve
ser maior que 1Ω. Um valor de 0,1Ω não é impraticável.
O cabo terra deve ser isolado e o isolamento intacto ao longo de toda sua extensão, de
modo a evitar o contato com estruturas metálicas da instalação. Quando o risco de danos for
alto, deve-se providenciar proteção mecânica para os cabos.
Os condutores terra devem ter capacidade de suportar a máxima corrente de falta e
uma área de seção transversal adequada (mm2), através de:
Pelo menos dois condutores de cobre independentes de 1,5 mm2 (mínimo); ou
Pelo menos um condutor de cobre de 4mm2 (mínimo).
O circuito IS na área classificada deve estar apto a resistir ao teste de resistência de
isolamento de 500V com a terra.
110
111
23.11 Isolamento galvânico
Embora as barreiras Zener tenham sido, e continuam a ser, amplamente utilizadas na
indústria, elas possuem as seguintes limitações particulares:
Um cabo terra exclusivo de alta integridade é necessário para correntes de
fuga da área classificada;
Uma conexão galvânica direta existe entre os circuitos da área classificada e
área não classificada, a qual tende a aplicar limitações de tensão e corrente de
curto-circuito ao sistema restante;
O equipamento da área classificada deve suportar um ensaio de isolamento de
500V para o terra.
Os dispositivos que superam estas dificuldades são barreiras de isolamento,
normalmente, relés, isoladores ópticos e transformadores.
A utilização de um trafo isolador para limitar o nível de curto-circuito é
recomendado.
112
23.12 Isolamento de relés/transformadores
Na figura abaixo, o isolamento entre a área classificada e a área não classificada é
obtido através de um transformador, aprovado como componente de alta integridade e relé
aprovado como componente. O projeto desses dispositivos assegura que a invasão de alta
tesão ao circuito IS será impedida de atingir o equipamento na área classificada.
23.13 Isolamento de acoplador óptico/transformador
Este método inclui um isolador óptico certificado como componente e um transformador
aprovado como componente. A luz (ou raio infravermelho) emitida do LED, quando diretamente
polarizada, incide no fototransistor, o qual é protegido da luz externa como pode ser visto na
figura abaixo:
113
23.14 Instalação e inspeção do equipamento IS
Os equipamentos que compõem uma instalação IS, isto é, equipamento de campo,
equipamento associado e unidades de barreira, devem ser certificados como itens que foram
fabricados de acordo com as normas relevantes, apresentadas no quadro abaixo. Tais
equipamentos, incluindo cabos de interconexão, devem ser instalados de acordo com as
instruções do fabricante e conforme as recomendações da ABNT NBR IEC 60079-14:2009.
IEC 60079-11:1999 Eletrical apparatus for explosive gas
atmospheres – Part 11: Intrinsic safety “i”
IEC 60079-25:2005 Eletrical apparatus for explosive gas
atmospheres – Part 25: Intrinsecally safe
systems.
ABNT NBR IEC 60079-14:2009 Equipamentos elétricos para atmosferas
explosivas – Parte 14: Instalação em áreas
classificadas (exceto minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009 Equipamentos elétricos para atmosferas
explosivas – Parte 17: Inspeção e
manutenção das instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
23.14.1 Requisitos de instalação para cabos
Os condutores dos cabos IS devem ser separados com isolamento elastómérico ou
termoplástico, com espessura mínima de 0,3mm. Os cabos devem ser capazes de suportar
ensaios de tensão de 500 Vca ou 750 Vcc, entre condutores e a terra, condutores e a malha, e
entre malha e terra. Alternativamente, pode ser usado um cabo com isolamento mineral.
Os condutores dos cabos na área classificada, incluindo os terminais dos cabos
finamente trançados, não devem ter um diâmetro inferior a 0,1mm. A separação das pernas
dos cabos deve ser prevenida, por exemplo, pelo uso de terminais de pressão nas
extremidades do cabo.
114
Embora não seja uma exigência obrigatória, a cor indicada para os cabos IS e bornes
IS é azul-claro.
23.14.2 Tamanho de condutores
Os cabos devem operar dentro de classes de temperatura estabelecidas para o
sistema IS ao conduzir a corrente máxima durante condições de falha. A tabela abaixo
especifica a corrente máxima da área de seção transversal, em condutores de cobre, para
classificação de temperatura dentro da faixa de T1 – T4, de modo que os cabos possam operar
dentro de temperaturas estabelecidas para o sistema IS, conduzindo a máxima corrente
durante uma condição de falta.
Corrente máxima (A) 1,0 1,65 3,3 5,0 6,6 8,3
Seção mínima (mm2) 0,017 0,03 0,09 0,19 0,28 0,44
23.14.3 Proteção mecânica
Os cabos de interconexão de um circuito IS devem ter uma capa, ou revestimento
externo, para manter a integridade do sistema, isto é, para prevenir o contato com os cabos de
outros circuitos, ou com o terra, como resultado de dano, bem como assegurar que os
parâmetros do circuito, em termos de indutância e capacitância, não sejam excedidos.
Nos circuitos IS não é exigida armadura ou malha nos cabos para a proteção
mecânica, exceto em cabos de múltiplos condutores, na zona 0.
23.14.4 Segregação de circuitos IS e NIS
A separação de circuitos IS e NSI, seja em área classificada ou não classificada, é
importante para evitar a possibilidade de que voltagens maiores vindas dos circuitos NSI
invadem os circuitos IS. Isso pode ser obtido por dos seguintes métodos:
Separação adequada entre os cabos dos circuitos IS e os cabos dos circuitos
NIS;
Montando os cabos dos circuitos IS, de forma a proteger contra o risco de
danos mecânicos;
Utilizando cabos armados, armados, blindados ou com malhas para os
circuitos IS ou NIS.
115
23.14.4.1 Caneletas Separadas
Os cabos SI podem ser separados dos cabos NSI, através de caneletas separadas.
Especialmente indicado para as fiações internas de gabinetes e armários de barreiras.
23.14.4.2 Canaletas Metálicas
As caneletas metálicas podem ser usadas para separar as fiações Si da NSI, desde que
devidamente aterradas no mesmo aterramento das estruturas metálicas das áreas
classificadas (não precisa ser o aterramento íntegro com impedância menor que 1Ω).
Normalmente indicado para as bandejas e leitos de cabos.
116
23.14.4.3 Cabos Blindados
Quando a separação dos cabos em caneletas distintas não for prática, pode-se utilizar cabos
blindados com malha de terra devidamente aterrada no condutor equipotencial, no mesmo
ponto que o circuito SI do qual ele faz parte.
Caso haja necessidade de aterramento por razões funcionais em outros pontos, deve-se
utilizar capacitores cerâmicos inferiores a 1nF/1500V.
23.14.4.4 Amarração dos Cabos
Os cabos SI e NSI podem ser montados em uma mesma caneleta desde que separados com
uma distância superiores a 50 mm, devidamente amarrados.
Empregado normalmente em painéis com circuitos SI, onde seu encaminhamento através de
caneletas não é prático.
117
Observações:
Adicionalmente aos requisitos anteriores, um mesmo cabo não pode carregar
condutores de circuitos IS e NSI.
Quando os cabos IS e cabos de outros circuitos compartilharem o mesmo duto,
feixe ou bandeja, os dois tipos de circuitos devem ser separados por meio de
uma partição metálica isolada ou aterrada. A separação não é necessária se
cada cabo IS ou outro circuito forem armados, blindados ou metalicamente
revestidos.
A armação deve ser firmemente ligada ao terra equipotencial da instalação.
23.14.4.5 Separação Mecânica
A separação mecânica dos cabos SI dos NSI é uma forma simples e eficaz para a separação
dos circuitos.
Quando utiliza-se caneletas metálicas, deve-se aterrar junto as estruturas metálicas.
23.14.4.6 Multicabos
Cabo multivias com vários circuitos SI não deve ser usado em Zona 0, sem antes um estudo
das combinações das possíveis falhas. Cabos multivias fixo, com proteção externa adicional
contra danos mecânicos, somente circuitos SI (<60Vp)correndo em núcleos adjacentes, pode
ser considerado como não sujeito a falhas.
118
23.14.4.7 MONTAGEM DE PAINÉIS
Em instalações elétricas com circuitos intrinsecamente seguros, aos terminais SI devem ser
efetivamente separados dos terminais NSI, como ilustra as figuras abaixo, onde no interior do
painel as fiações SI possuem canaleta própria.
A separação dos circuitos SI e NSI podem também ser efetivada por placas de separação
metálicas ou não, ou por uma distância maior que 50 mm.
119
24.14.4.8 Cuidados na montagem
Além de um projeto apropriado cuidados adicionais devem ser observados nos painéis
intrinsecamente seguros, pois como ilustra a figura A onde por falta de amarração nos cabos,
uma falha pode ocorrer. Já na figura B a falta da placa de separação provocou a falha.
23.14.5 Condutores não utilizados
Quando cabos de múltiplos condutores têm um ou mais condutores não utilizados, um
dos seguintes métodos de terminação pode ser utilizado para manter a integridade da
instalação:
Conectados a terminais separados em ambas as extremidades, de modo que
os condutores estejam isolados um do outro e da terra;
120
Conectados a um mesmo ponto de terra, se aplicável, como utilizado por
circuitos IS no mesmo cabo, tipicamente na barra de terra das barreiras Zener.
23.14.6 Blindagem dos cabos (fio dreno)
Quando os cabos de interconexão dos circuitos IS tiverem blindagem e proteção, ou
grupos de condutores com blindagem individual, exige-se que as blindagem sejam aterradas
em um ponto apenas, conforme especificado no diagrama elétrico da instalação, geralmente no
barramento de terra da barreira. Se, entretanto, o circuito IS é isolado da terra, a conexão da
blindagem ao sistema equipotencial deve ser feita em apenas um ponto.
As blindagens individuais de cada par ou perna devem ser isoladas uma da outra e,
antes da conexão das blindagens ao barramento de terra da barreira, um ensaio de resistência
de isolamento (RI) deve ser realizado entre as blindagens.
As leituras do ensaio não devem ser inferior a 1MΩ/km, quando medido em
500V a 200C para um minuto.
As blindagens gerais dos cabos devem ser isoladas da estrutura metálica
externa, isto é, bandeja do cabo etc.
23.14.7 Tensão induzida
Os circuitos IS devem ser instalados utilizando métodos que evitem a influência de
campos elétricos e magnéticos externos. Geralmente, tensão induzida nos cabos de ligação IS
não é provável, mas pode ocorrer se os cabos IS forem colocados paralelamente ou próximos
a cabos NSI unipolares (singelo) portando alta corrente, ou linhas de transmissão de potência.
Uma separação adequada entre os diferentes cabos separará essa dificuldade com uso de
blindagem e/ou armaduras.
23.14.8 Identificação dos cabos
A capa externa ou isolamento dos cabos de circuitos IS podem ser coloridos ou azul-
claros, para que possam ser facilmente identificadas como parte de circuito IS. No entanto,
para não causar confusão, cabo com cor azul-claro não deve ser utilizado para outros tipos de
circuitos que não sejam IS.
A identificação dos cabos IS não é necessária, se os cabos IS ou NSI fossem armados.
Quando circuitos IS e NSI dividem o mesmo invólucro, por exemplo, painéis de
medição e controle, equipamentos de distribuição etc., medidas apropriadas devem ser
implementadas na distinção entre os dois tipos de circuitos, para evitar confusão quando um
condutor de neutro na cor azul puder estar presente. Essas medidas são:
121
Combinação dos condutores IS para uma cor azul-claro diferenciada;
Etiquetagem;
Arranjo com segregação de circuitos.
23.14.8.1 Cabos de múltiplos condutores
Mais de um circuito IS podem ser conduzido por um cabo multicondutores, mas
circuitos IS e NSI não devem ser instalados no mesmo cabo multicondutores.
A isolação do condutor deve ter espessura adequada, mas não menos do que 0,2mm,
e ser capaz de suportar um ensaio de tensão duas vezes a tensão nominal do circuito IS,
mas não menos do que 500 V.
23.14.8.2 Requisitos de ensaio
Cabos de multicondutores devem ser capazes de suportar os seguintes ensaios
dielétricos:
500 V eficaz (ou 750 Vcc), aplicado através de todos os condutores conectados
juntos e as blindagens e armaduras conectadas juntas;
Para cabos multicondutores, que não tenham blindagens por circuitos
individuais, deve ser aplicado 1.000 V eficaz (ou 1.500 Vcc) entre metade dos
condutores conectados juntos contra a outra metade dos condutores também
conectados juntos.
Observação:
O procedimento para realizar os ensaios citados anteriormente deve ser
conduzido conforme especificado na norma relevante ao tipo de cabo, mas se não
houver método especificado, os ensaios devem estar de acordo com 10.6 da IEC 60079-
11.
23.14.8.3 Condição de falta (cabos multicondutores)
O tipo de cabo multicondutor utilizado nas instalações IS terá influência nas falhas, se
houver, que devem ser levadas em consideração, a saber:
122
Cabo tipo A: Se os circuitos IS são individualmente protegidos por blindagem,
com área de superfície de 60%, nenhuma falta entre circuitos deve ser levada
em consideração;
Cabo tipo B: Se o cabo é fixado e protegido contra danos mecânicos e
nenhum dos circuitos tem uma tensão máxima maior do que 60 V, nenhuma
falta entre circuitos deve ser levada em consideração;
Cabo tipo C: Para os cabos que não atendam aos requisitos dos cabos tipo A
e B, dois curtos-circuitos entre condutores e até quatro aberturar de circuitos,
simultaneamente, têm que ser consideradas. Nenhuma falta precisa ser
considerada, se todos os circuitos no cabo são idênticos e tenha sido utilizado
um fator de segurança de quatro vezes aquele requerido para categorias “ia”
ou “ib”.
Quando os cabos multicondutores não estão conforme os requisitos acima
especificados, o número de curto-circuito entre condutores e a abertura de circuitos
simultâneos não têm limites.
Quando um cabo de multicondutores, situado na zona 0, tiver mais de um circuito IS, é
essencial que nenhuma combinação de faltas entre os circuitos IS, no interior do cabo, cause
uma condição de falta de segurança. Uma isenção desse requisito se aplica quando:
O risco de dano mecânico ao cabo é mínimo ou quando o risco de dano é alto,
proteção adicional deve ser fornecida;
Os cabos são firmemente protegidos por uma armadura metálica em sua
extensão;
Cada circuito IS utiliza condutores adjacentes no cabo em toda sua extensão;
Nenhum dos circuitos IS pode operar durante condições normais ou de falta a
mais do que 60 V de pico;
Os condutores de cada circuito IS estiverem dentro de uma blindagem isolada
e aterrada como anteriormente apresentado.
Observação:
Condutores sem utilização devem ser conectados, ao cabo terra íntegro IS na
barreira e isolados nos outros pontos através da conexão a terminais, os quais são
identificados na documentação.
23.14.8.4 Distâncias de isolação
A distância de isolação entre partes condutivas de condutores, conectados a terminais,
e a terra ou outra parte condutiva, não deve ser menor que 3 mm.
123
A distância de isolação entre partes condutivas de condutores de circuitos IS
diferentes, conectados a terminais, não devem ser menor do que 6 mm.
Quando circuitos IS e NSI ocupam o mesmo invólucro, deve existir separação
adequada entre os tipos de circuitos. Isto pode ser obtido por:
Distância de isolação entre os terminais IS e NSI. Os terminais e fiação devem
ser posicionados de modo que o contato entre os circuitos não sejam possíveis
de ocorrer, se um condutor de um dos circuitos desprendesse do terminal.
Um separador isolante ou um separador metálico aterrado, localizado entre ao
terminais IS e NSI. Os separadores devem alcançar 1,5 mm para o interior do
invólucro ou manter no mínimo 50 mm de distância de escoamento entre os
terminais em todas as direções em torno do separador.
Com relação a plantas ou instalações já existentes, as distâncias de isolação devem
estar de acordo com a tabela abaixo:
Tensão de
pico (V)
* Mínima isolação no ar entre os terminais
de circuitos separados e a terra
0-90 6 mm 4 mm
90-375 6 mm 6 mm
23.15 Instrumentos de testes (medição)
Instrumentos elétricos IS são disponíveis para teste nas instalações em presença de
atmosfera explosiva. Tais instrumentos têm parâmetros de saída que não ultrapassam 1,2 V –
0,1 A – 25 mW e não são capazes de armazenar mais do que 20 µJ de energia. Deve ser
lembrado, que existe a possibilidade de os parâmetros de indutância e capacitância serem
suficientemente grandes para modificar a energia da centelha produzida nos terminais do
instrumento de teste, causando a ignição da atmosfera explosiva presente. Medições na
presença de atmosfera explosiva, então, requerem cuidadosas considerações do circuito a ser
testado.
124
125
126
127
128
DIPQ – Declaração de Importação de Pequenas Quantidades;
Lista de equipamentos e componentes importados que precisam ser
certificados no Brasil;
OCP – Organismo de Certificação de Produtos.
129
24 Outros tipos de proteção
24.1 Conceito e aplicação de tipos de proteção
Neste texto, estudaremos os seguintes tipos de proteção: imersão em óleo Ex “o”,
imersão em areia Ex “q”, encapsulamento Ex “m” e proteção especial Ex “s”.
24.2 Imersão em óleo Ex “o”
Esse não é um método popular de proteção contra explosões, mas é usado para
transformadores de distribuição e painéis de manobras/chaveamento para serviços pesado.
Observe no quadro abaixo a norma para esse tipo de proteção.
IEC 60079-6:1995 Explosive atmospheres – Part 6: Equipment protection by oil
immersion “o”
24.2.1 Definição
É um tipo de proteção na qual o equipamento ou partes do equipamento elétrico estão
imersos em óleo, de forma que uma atmosfera explosiva, que pode estar acima do óleo ou fora
do invólucro, não possa sofrer ignição. Observe a figura abaixo:
130
Esse tipo de proteção – imersão em óleo Ex “o” – pode ser utilizado nas zonas
1 e 2.
24.2.2 Princípio de operação
O nível de óleo é usado para cobrir completamente os componentes no interior de
equipamentos que produzam centelhas/faíscas ou superfícies quentes, durante as operações
normais, estabelecendo assim, com eficácia, uma barreira entre os componentes abaixo do
óleo e quaisquer gases inflamáveis que possa esta presente acima do óleo ou fora do
invólucro. Uma vantagem particular desse tipo de proteção é que a circulação do óleo,
por convecção, possibilita a refrigeração de pontos aquecidos.
Uma função do óleo é extinguir as centelhas que ocorrem nos contatos,
quando óleo mineral é usado, e um subproduto gerado nesse processo é a
produção de hidrogênio e acetileno. Essa condição era considerada
indesejável para equipamentos destinados a uso em áreas classificadas, o que
pode explicar por que, até recentemente, seu uso estava limitado à zona 2. As
normas revisadas, entretanto, possuem especificações mais restritas e esse
tipo de proteção agora é permitido na zona 1.
24.2.3 Construção
A norma de construção exige que um respiro seja instalado no equipamento, para
permitir a liberação dos gases inflamáveis produzidos durante a extinção das centelhas e,
dessa forma, evitar o acúmulo desses gases no espaço acima do óleo, ao mesmo tempo
evitando entrada de poeira ou umidade e, portanto, a contaminação do óleo.
O grau de proteção do invólucro deve ser no mínimo IP66.
Também é um requisito que o equipamento seja instalado com um medidor que possa
exibir os níveis máximos e mínimos de óleo, e que o equipamento seja instalado de forma que
o medidor possa ser lido facilmente enquanto o equipamento estiver em funcionamento.
No caso de quebra do visor, mesmo em seu ponto mais inferior, a altura mínima do
óleo remanescente não deve ser inferior a 25 mm acima dos componentes que produzem
centelhas/calor, após o vazamento de óleo nesse ponto.
A norma recomenda óleo minerais, novos, que atenda às especificações da IEC 60296
para líquidos de proteção, mas outros tipos poderão ser usados, como por exemplo, o óleo
isolante à base de silicone. Óleo de silicone tem como requisito atender às seguintes
propriedades:
131
1. Um ponto de chama de, no mínimo, 3000C, de acordo com o método de ensaio
dado na IEC 60836;
2. Um ponto de fulgor de cerca de 2000C, de acordo com a ISO 2719;
3. Uma viscosidade cinética máxima de 100 cSt a 250C, de acordo com a ISO
3104;
4. Uma rigidez dielétrica mínima de 27 kV, de acordo com a IEC 60156;
5. Uma resistividade volumétrica mínima de 1.014 Ohm/cm3, de acordo com a
IEC 60247;
6. Um ponto de orvalho máximo de -300C, de acordo com a ISO 3016;
7. Um valor máximo de neutralização de acidez de 0,03 mg KOH/g, de acordo
com a IEC 60588-2;
8. Não cause a degradação das características dos materiais que terão contato
com o óleo.
A referência para a norma IEC 60588-2 é apenas para o método de ensaio e
não para permitir a utilização de materiais banidos pela legislação.
Uma placa indicando o volume mínimo e máximo do óleo deve estar visível,
considerando as variações à expansão/contração do líquido de proteção ao longo de toda a
faixa de temperatura ambiente.
É necessário que a temperatura de superfície livre do líquido de proteção seja 25 K
inferior ao ponto de fulgor mínimo especificado para o líquido de proteção.
Fechos externos e internos, indicadores de nível e partes para enchimento e drenagem
do líquido de proteção, incluindo bujões, devem ter medidas que impeçam de afrouxarem. Tais
medidas incluem:
Arruela de travamento;
Trava química das roscas;
Fixação das cabeças dos parafusos.
Observação:
Invólucros selados devem ser equipados com um dispositivo de alívio de
pressão, e invólucros não selados, com dispositivos de expansão, que incorpore um
mecanismo de desarme automático do fornecimento de eletricidade, caso haja detecção
de formação de gás no líquido de proteção, como resultado de falhas dentro do
invólucros. O mecanismo de desarme somente pode ser reiniciado manualmente.
132
24.3 Imersão em areia Ex”q”
O conceito de proteção contra explosão por imersão em areia não é amplamente
usado, e as aplicações típicas são, por exemplo, capacitores em itens de iluminação Ex “edq”
de segurança aumentada e equipamento de telecomunicações em alguns países europeus.
Observe no quando abaixo a norma para esse tipo de proteção.
ABNT NBR IEC 60079-5:2006 Equipamento elétrico para atmosferas
explosivas – Parte 5: imersão em areia “q”
24.3.1 Definição
É um tipo de proteção na qual o invólucro do equipamento elétrico é preenchido com
um material em estado finamente granulado, modo que, nas condições pretendidas de
funcionamento, qualquer centelha que ocorra no interior do invólucro de um equipamento
elétrico não produza ignição na atmosfera circundante. Nenhuma ignição será causada por
chama ou por temperatura excessiva nas superfícies do invólucro. Observe a figura abaixo:
Esse tipo de proteção – Imersão em areia Ex “q” – pode ser usado nas zonas
1 e 2.
24.3.2 Princípio de operação
O preenchimento que pode ser quartzo ou com outro material que seja de acordo com
os requisitos das normas relevantes, torna-se seguro com que é conhecido como “supressão
de propagação de chama”. É inevitável que um gás inflamável ou vapor possa permear os
grânulos e atingir as peças que produzem fagulhas/centelhas ou superfícies quentes. A
quantidade de gás ou vapor, entretanto, será muito pequena para sustentar uma explosão
dentro da areia inerte.
133
A profundidade dos grânulos é influenciada pelo valor e duração da corrente da
centelha, produzida pelos componentes dentro do material de preenchimento, sendo que os
ensaios especificados nas normas de construção possibilitam que seja estabelecida uma
correlação segura entre esses dois parâmetros. Esse tipo de proteção é conveniente para uso
em todos os gases ou vapores do grupo II.
24.3.3 Construção
O Grau de proteção mínimo para este tipo de proteção é IP54 (, mas equipamentos
construídos para o grau IP55 devem ser equipados com um respiro. Quando o uso previsto é
em local limpo e seco, o grau de proteção pode ser no mínimo IP 43, o que requer o
equipamento seja marcado com o símbolo “X”.
O invólucro, que contém o material de preenchimento, deve resistir, por um minuto, a
uma sobrepressão de 0,5 mbar (0,05 kPa) sem deflexão permanente das paredes em qualquer
direção de mais de 0,05 mm, e manter um nível mínimo de proteção de entrada de IP54.
134
O tamanho dos grânulos do material de preenchimento, normalmente quartzo, deverá
estar de acordo com os limites de peneira especificado na norma ISSO 565. O limite superior
para os grãos pode ser alcançado utilizando uma peneira fabricada de tecido de fio metálico ou
uma chapa de metal perfurada com um tamanho nominal de perfuração de 1 mm. Para l o
limite inferior, um tecido de fio metálico com uma perfuração nominal de 0,5 mm pode ser
utilizado. O material de enchimento deve suportar um ensaio de rigidez dielétrica onde a
corrente de fuga não exceda 10-6A.
A distância de isolação mínima entre partes elétricas condutoras e componentes
isolados, ou a superfície interna da parede do invólucro, são dadas na tabela abaixo:
Tensão de operação U
V ca ou cc
Distância mínima
mm
U ≤ 275 5
275 < U ≤ 420 6
420 < U ≤ 550 8
550 < U ≤ 750 10
750 < U ≤ 1.000 14
1.000 < U ≤ 3.000 36
3.000 < U ≤ 6.000 60
6.000 < U ≤ 10.000 100
Relação da tensão de operação mínima a ser aplicada ao projeto
Componentes com volume livre menor que 3cm3, por exemplo, relés, que são
imersos em material de enchimento, devem ter distâncias mínimas de isolação
entre o componente e as partes internas do invólucro de acordo com a tabela
acima. Para volumes livres na faixa de 3 cm3 a 30 cm3, as distâncias
apresentadas na tabela acima se aplicam, porém nunca menos do que 15 mm.
Não são permitidos volumes livres maiores que 30cm3.
135
24.4 Encapsulamento Ex “m”
O tipo de proteção encapsulamento é usado, principalmente, para itens menores dos
equipamentos, como bobinas, solenoides e componentes eletrônicos. Observe no quadro
abaixo as normas para esse tipo de proteção:
IEC 60079-18:2007
Eletrical apparatus for explosive gas
atmospheres – Part 18: Construction, test and
marking of protection encapsulation “m”
eletrical apparatus.
24.4.1 Definição
É um tipo de proteção na qual as peças poderiam causar ignição de uma atmosfera
explosiva, por centelhamento ou aquecimento estão imersas em um composto, de forma que
essa atmosfera explosiva não possa sofrer ignição, sob condições de operação e instalação.
Observe na figura abaixo:
Esse tipo de proteção – Encapsulamento Ex “m” – pode ser usado nas zonas
1 e 2.
136
24.4.2 Princípio de operação
Com esse tipo de proteção, o encapsulante, normalmente um composto
termoendurecedor (de consolidação a quente), termoplástico, resina ou material elastomérico,
estabelece uma barreira total entre qualquer gás ou vapor inflamável circundante e a fonte de
ignição, dentro do composto.
24.4.3 Construção
As normas de construção estabelecem que o encapsulante deve estar livre de espaços
vazio; portanto esse tipo de proteção é inadequado quando os componentes possuem peças
móveis.
Componentes de tamanho muito reduzido, que possuem peças móveis, como um relé
Reed, podem ser protegidos por encapsulamento.
O equipamento encapsulado pode ser fabricado com um dos dois níveis de proteção,
isto é “ma” ou “mb". Contatos centelhantes, no entanto, não são permitidos no nível de
proteção “ma”. Encapsulamento com nível de proteção “ma” não deve ter tensão de operação
acima de 1 kV, bem como ser incapaz de causar a ignição durante:
Operação normal e condições de instalação;
Qualquer condição anormal especificada;
Condições de falha definida.
Encapsulamento com nível de proteção “mb” deve ser incapaz de causar ignição
durante:
Operação normal e condições de instalação;
Condições de falha definida.
O encapsulamento deve ser capaz de permanecer intacto durante as variações de
entrada elétrica na faixa de 90% a 110% do valor especificado e condições adversas de carga
e falhas elétricas internas.
O equipamento deve se manter seguro quando da ocorrência de uma falha interna
para o nível de proteção “mb” e duas falhas para o nível de proteção “ma”. Isto se aplica
para curto-circuito ocorrendo em qualquer componente, falha de qualquer componente ou uma
falha na placa de circuito impresso.
137
As distâncias de isolação mínimas dentro do encapsulamento irão depender da
construção do equipamento, isto é, dentro de invólucro metálico que podem ser
fechados ou não, por todos os lados ou ter 100% da área de superfície livre.
Como estes requisitos são extensivos, a tabela abaixo mostra algumas das
distâncias aplicáveis para equipamentos com 100% de área de superfície livre.
Nível de proteção
ma mb
≥ 3 mm Superfície livre ≤ 2 cm2 ≥ 1 mm*
Superfície livre > 2 cm2 ≥ 3 mm*
* A profundidade do encapsulamento também é influenciada pela tensão nominal conforme
dado na tabela 1 da norma IEC.
24.5 Proteção especial Ex “s”
Um equipamento que não tenha atendido aos requisitos de uma norma de construção
específica terá sido certificado, adicionalmente, como “proteção especial Ex “s”, contanto que
tenha estabelecido que após exame detalhado do projeto e da realização de ensaio no
equipamento, ele foi capaz de operar com segurança dentro das condições para as quais foi
projetado. A “proteção especial” não está incluída na série IEC 60079, das normas
harmonizadas de construção, ou na série de normas de instalação, inspeção e manutenção
IEC 60079-14 e IEC 600749-17, respectivamente.
SFA 3009 Proteção especial
BS 5345: Parte 8
Requistos de instalação e manutenção para
aparelhos elétricos com proteção especial
tipo proteção “s”
Normas existentes (âmbito nacional do pais de origem)
A proteção especial Ex “s” pode ser usada nas zonas 0, 1 e 2
24.5.1 Princípio de operação
Os requisitos de construção desta norma, em termos de ensaios e de critérios de
aceitação, não pretendem ser específicos, a fim de permitir que uma ampla gama de projetos
seja considerada para certificação.
138
Devido ao fato de que um equipamento pode ter um projeto não ortodoxo, a
experiência da equipe de ensaios interna desempenha um papel importante na elaboração de
ensaios apropriados e de critérios de aceitação.
“Proteção especial” não é uma opção fácil na obtenção da certificação no caso de
equipamentos que não atendam completamente aos requisitos de uma determinada norma, e
nem esse tipo de proteção é inferior a outros tipos mais populares de proteção contra
explosões. Na verdade, os ensaios realizados no equipamento apresentado para certificação
sob “proteção especial” são provavelmente mais rigorosos que os ensaios de outros tipos de
proteção.
Uma lanterna portátil é um exemplo típico de equipamento certificado sob “proteção
especial”. A realização de ensaios detalhados terá estabelecido que a construção é robusta o
suficiente para suportar um impacto específico sem causar, por exemplo, um curto circuito na
bateria, sendo improvável a quebra da lâmpada, seu bocal e a tampa de vidro.
Um requisito adicional é a abertura da lanterna, ou seja, para substituir a bateria,
somente será possível com a ajuda de uma ferramenta especial, que deverá ser guardada em
uma área não classificada.
Outro exemplo conhecido de equipamento certificado sob a “proteção especial Ex “s””
é uma moto-bomba de indução em caixa polifásica de 6,6 kV, onde o tipo de proteção “Ex”
depende basicamente de que o interior do motor esteja completamente preenchido com água.
Qualquer espaço livre dentro do motor é ocupado com água e, portanto, impede a entrada de
gás inflamável. É claramente imperativo que o motor permaneça completamente cheio de água
o tempo todo, e isso é assegurado por um tanque superior, para compensar a expansão devido
ao ciclo térmico. O motor, que aciona uma bomba, destina-se a uso na zona 1.
25 Métodos combinados (híbridos) de proteção
25.1 Vantagens da combinação de tipos de proteção
Os equipamentos elétricos podem ser fabricados com mais de um tipo de proteção Ex.
Esses equipamentos possuem tipos combinados de proteção, mas também podem ser
conhecidos como híbridos. Tal abordagem combina as melhores características de cada tipo
de proteção em um único equipamento visando à praticidade e economia. Observe a figura
abaixo:
139
Uma caixa tradicional, com botoeira para uso em área classificada, consiste em um
invólucro à prova de explosão Ex “d”, equipado com uma chave industrial padrão. Uma
alternativa para esse arranjo é um invólucro Ex “e” segurança aumentada, com uma pequena
chave certificada como componente à prova de explosão Ex “d” em seu interior. Como a chave
produz centelhas na operação normal, ela claramente precisa ser à prova de explosão para
estar de acordo com o conceito de proteção de segurança aumentada. Esse equipamento será
marcado com Ex “ed" ou Ex “de”. Observe na figura abaixo:
As vantagens do esquema híbrido, discutido sobre o tipo à prova de explosão
tradicionais, são:
Menor peso e custo;
Sistema de vedação simples;
Grau de proteção mínimo IP54, mas pode chegar a IP.
25.2 Requisitos de instalação e inspeção
140
25.2.1 Normas
É possível construir equipamentos híbridos usando qualquer combinação dos diversos
tipos de proteção para atmosferas explosivas. Portanto, tais equipamentos serão marcados
com as letras-símbolo e os números das normas de construção, relativas aos tipos de proteção
“Ex” utilizados. Provavelmente, a combinação mais comumente utilizada envolve os
equipamentos dos tipos “d” e “e”. Os equipamentos híbridos também devem ser instalados e
mantidos em conformidade com as normas relevantes. Observe um equipamento híbrido na
figura abaixo:
25.3 Motores – Ex “de”
Os fabricantes também produzem motores elétricos nos quais existem tipos
combinados de proteção.
O corpo principal do motor será Ex “d” à prova de explosão, e a caixa terminal será Ex
“e” segurança aumentada. Uma placa de terminais alternativa é provida em um motor desse
tipo para acomodar terminais especiais que são aparafusados na placa de terminais. Esses
são terminais híbridos, ou seja, eles empregam conceitos de Ex “d” à prova de explosão e de
Ex “e” segurança aumentada em sua construção. Observe na figura abaixo:
141
25.3.1 Caixa de terminais de motor Ex “de”
Para atingir o nível necessário de grau de proteção, há gaxetas instaladas entre a caixa
de terminais e sua tampa, entre a placa de terminais e a caixa, entre a placa de prensa-cabos e
a caixa de terminais. De forma alguma, entretanto, deverá ser instalada uma gaxeta entre a
placa de terminais e a flange do motor, já que essa junta é um caminho da chama.
Deve ser enfatizado que, em alguns motores, a caixa de terminais de
segurança aumentada se parece muito com uma caixa à prova de explosão,
em termos de construção. Essa semelhança significa que há possibilidade de
as gaxetas poderem ser retiradas por pessoal que desconheça esse conceito.
Portanto, é importante que as placas de marcação sejam lidas antes que
qualquer trabalho seja executado. A retirada das gaxetas na tentativa de
devolver a caixa a seu status presumido, ou seja, à prova de explosão, seria
uma modificação não autorizada, que invalidaria a certificação. Observe a
figura abaixo:
142
25.4 Luminárias – Ex “edq”
A luminária apresentada abaixo emprega três conceitos de proteção, ou seja,
segurança aumentada – tipo “e”, à prova de explosão – tipo “d” e imersão em areia – tipo
“q”. Esse tipo de equipamento é amplamente usado na indústria petroquímica.
Nessas luminárias, os circuitos incluem capacitores que são protegidos pelo
tipo de proteção, imerso em areia – tipo “q”. As chaves deverão ser de
construção, à prova de explosão – tipo “d”, e os terminais são do tipo “e” de
segurança aumentada.
143
25.5 Ex “emib”
Um invólucro pode possuir um componente encapsulado em seu interior: Um exemplo
típico é um telefone para uso em áreas classificadas. O gabinete do telefone usaria proteção
tipo “e” de segurança aumentada, a maioria dos circuitos internos estaria intrinsecamente
segura – tipo “ib”, mas parte do circuito operaria a uma tensão mais alta e, portanto, seria
usado um encapsulamento do tipo “m”, para proteger essa parte do circuito. Os terminais
seriam do tipo “e” de segurança aumentada. Observe a figura abaixo:
25.6 Ex “pde”
Os invólucros que empregam o conceito de proteção pressurizada tipo “p” podem
possuir equipamentos internos que precisam permanecer energizados, na ausência de
sobrepressão. Tais equipamentos devem ser protegidos de acordo com a zona na qual o
invólucro está situado. Um exemplo típico é uma resistência de aquecimento anticondensação
de uma máquina pressurizada, que será energizada quando a mesma estiver ociosa.
Os equipamentos externos à máquina, ou seja, caixa de ligação, sensores de pressão
etc., também precisarão estar protegidos de acordo com a zona. Observe a figura abaixo:
144
Já que os aquecedores anticondensação, normalmente estão energizados
enquanto a máquina está ociosa, deverão ser exibidos avisos sobre esse
perigo.
25.7 Ex “pi"
Os componentes de sistema IS que sejam marcados para indicar que devem ser
instalados em área não classificadas poderão ser usados em uma área classificada, se
instalados, por exemplo, em um invólucro pressurizado, conforme demonstrado na figura
abaixo:
145
26 Sistema de fiação
26.1 Tipos de cabo
Os equipamentos elétricos podem ser instalados em áreas classificadas usando
condutores dentro de eletrodutos ou cabos com capas e armaduras metálicas ou não.
O uso de cabos é geralmente predominante, sendo um dos motivos a sua facilidade de
instalação quando comparada ao eletroduto.
Uma das desvantagens do uso de eletrodutos, particularmente em instalações
marítimas, é sua suscetibilidade à corrosão, devido a exposição à maresia. A deterioração à
corrosão pode ocorrer de modo relativamente rápido e, consequentemente, reduzir a
resistência do eletroduto. Isso é indesejável, particularmente, quando o eletroduto é o método
de entrada para um invólucro à prova de explosão, devido à possível incapacidade do
eletroduto de conter uma explosão interna em sua extensão entre o invólucro e o dispositivo de
selagem.
Um eletroduto corroído pode não atender aos requisitos de resistência a
impacto, essenciais para o uso com equipamentos de “segurança aumentada”.
Observe as normas sobre o sistema de fiação conforme quadro abaixo:
ABNT NBR IEC 60079-14:2009
Equipamentos elétricos para atmosfera explosivas – Parte
14: Instalação elétrica em áreas classificadas (exceto
minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009
Equipamentos elétricos para atmosfera explosivas – Parte
17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
Esses sistemas de fiação (cabos) devem ser usados em zonas 1 e 2.
146
26.2 Equipamentos fixos
Os cabos com materiais de isolamento termoplásticos, termofixo, elastomérico ou com
isolamento mineral podem ser usados em instalações fixas, não podendo ser utilizados em
equipamentos portáteis ou transportáveis. Os cabos normalmente usados na industria são do
tipo EPR/CSP. Cabos blindados com isolamento mineral (MIMS) também são apropriados para
uso em áreas classificadas, mas sua variação em alumínio requer considerações antes do uso.
Os condutores de alumínio só devem ser conectados a terminais adequados, devendo
ter seção transversal de, no mínimo, 16 mm2. Observe alguns exemplos de tipos de isolamento
de cabos no quadro abaixo:
Elastoméricos
Polietileno clorossulfonado CSP
Polietileno reticulado XPLE
Borracha de propileno e etileno EPR
Acetato de vinil etileno EVA
Borracha natural NR
Policloropreno PCP
Borracha de silicone SR
Termoplásticos
Polietileno PE
Polipropileno PP
Cloreto polivinil PCV
Tipos de isolamentos de cabos
26.3 Equipamentos portáteis e transportáveis
Equipamentos elétricos portáteis e transportáveis podem utilizar cabos com isolação de
policloropreno reforçado ou, alternativamente, com capa de material elastomérico sintético
equivalente, ou uma cobertura de borracha reforçada, ou fabricada de materiais de construção
igualmente robusta. A seção mínima para tais cabos é 1,00 mm2.
147
Equipamentos elétricos portáteis com tensão nominal não excedendo 250V para o terra
e com corrente nominal não excedendo 6A podem utilizar cabos com cobertura de
policloroprene comum ou outra cobertura elastomérica sintética equivalente, ou com uma
cobertura de borracha reforçada, ou com uma construção igualmente robusta.
A cobertura de cabos flexíveis pode ser fabricada de:
Borracha comum;
Borracha reforçada;
Policloropreno comum;
Policloropreno reforçado;
Plástico com construção robusta, com a borracha reforçada.
26.4 Cabos elastoméricos
Cabos elastoméricos, compreendendo condutores isolados EPR, capas internas e
externas de CSP, são resistentes ao óleo e calor, sendo também retardadores de chama
(HOFR), com faixa de temperatura operacional entre 300C e 900C. Observe a figura abaixo:
Cabos especificados como “baixo nível de fumaça e vapores” (LSF – Low Smoke and
Fume) apresentam isolamento que não contém halogênios, Fe forma que a emissão de fumaça
e ácidos é minimizada em caso de incêndio.
148
Os cabos também podem ser selecionados considerando suas propriedades de
resistência a fogo e/ou de retardação de chamas, sendo que duas normas são relevantes sob
este aspecto.
IEC 60331 ( Resistente a fogo): tests for eletric cables under fire conditions –
Circuit integrity. Suporta fogo por três horas
IEC 60332 (Retardante à chama): test on eletric and optical fibre cables under
fire conditions. Após o fogo ser retirado o cabo extingue-o
26.5 Deformação a frio
Determinados materiais empregados na fabricação do isolamento de cabos são
suscetíveis a uma condição normalmente chamada de deformação a frio, que pode ter um
efeito prejudicial sobre o tipo de proteção para atmosfera explosiva em questão. Esta condição
à temperatura ambiente e é causada por dispositivos de entrada que possuem anéis de
vedação de compressão e resulta no estrangulamento dessa parte do cabo afetada pela
vedação.
Recentes desenvolvimentos de fabricantes de prensa-cabos resultaram em novos
projetos, que podem reduzir os efeitos da deformação a frio pelo uso de vedações que aplicam
menor pressão ao isolamento do cabo, porém ainda mantêm a integridade do tipo de proteção
do equipamento.
149
26.6 Emendas de cabos
Em área classificada, deve-se priorizar a instalação de lance contínuos de cabos sem
emendas nem interrupções. Emendas devem ser feitas somente utilizando-se métodos
apropriados, como, por exemplo, em um invólucro com o tipo de proteção adequada para a
zona de aplicação.
Quando as emendas estão expostas a esforços mecânicos, dispositivos com
composto de enchimento ou epóxi ou luva termo-contrátil, podem ser
instaladas de acordo com as instruções do fabricante. Qualquer que seja o
método utilizado, a emenda deve ser mecanicamente, eletricamente e
ambientalmente apropriada. A conexão dos condutores deve ser feita por
conectores de compressão, conectores de torção, soldagem a arco ou
brazagem. Soldagem é permitida, se os condutores a serem conectados são
mantidos juntos por um meio mecânico adequado e então soldados.
26.7 Procedimentos para seleção e manutenção de prensa-cabos
26.7.1 Requisitos para prensa-cabos
Os prensa-cabos devem ser selecionados de acordo com o métodos empregados de
proteção para atmosfera explosiva e com as condições ambientais.
As exigências para colocação de prensa-cabos incluem:
Fixar firmemente o cabo que entra no equipamento;
Manter o grau de proteção do equipamento;
Manter a continuidade de conexão terra entre o equipamento e qualquer
armadura no cabo;
Assegurar a contenção de uma explosão interna em equipamentos à prova de
explosão;
Manter a integridade de equipamentos de “respiração restrita”.
26.7.2 Prensa-cabos para cabos com isolamento mineral
Os prensa-cabos para uso com cabo MICC (Mineral Copper Cable – Cabo de cobre
isolado com Mineral), ou MIMS (Mineral Isulated Metal Sheath – Blindagem Metálica Isolada
com Mineral) para uso em áreas classificadas, serão identificados como Ex “d”. Este prensa-
cabo, contudo, pode ser usado como um meio de entrada para equipamentos de “segurança
aumentada” garantindo que uma vedação alternativa, Ex “e”, foi utilizada.
150
Essa vedação é especialmente constituída para atender os requisitos de equipamentos
de “segurança aumentada”, conforme ilustrado pela figura abaixo.
Dificuldades podem ocorrer para se obter o grau de proteção desejado com prensa-
cabos. Para cabos MICC/MIMS, devido ao ressalto muito pequeno no corpo do prensa-cabo,
isso pode ser resolvido com uso de arruelas de plástico rígido fabricadas para esse fim.
Observe no esquema de montagem da vedação Ex “e” (parte inferior da figura
acima), que a luva terminal PTFE passa através dos furos da tampa curta.
Esse arranjo garante que as distâncias de escoamento e isolação sejam
mantidas dentro da vedação.
O composto utilizado dentro dessa montagem prevê a utilização da massa
epóxi preta não metálica doublebond 1536, cujo certificado de componente
para essa vedação contém condições de uso que devem ser observadas.
Entretanto, as especificações, normalmente, permitem o uso do mesmo
composto tanto para a aplicação Ex “d” quanto para a Ex “e”.
151
26.7.3 Seleção de prensa-cabos
A seleção correta de cabos e prensa-cabos, particularmente para equipamentos à
prova de explosão, é muito importante, uma vez que há inúmeros fatores que podem
comprometer a integridade desse tipo de equipamento. Conforme previamente discutido, a
construção do cabo, o grau de proteção, a continuidade da conexão terra e a fixação do cabo,
entrando no equipamento, devem ser mantidos.
Uma consideração adicional é a ação eletrolítica causada pelo contato entre metais
diferentes, por exemplo, prensa-cabos de latão entrando em invólucros de alumínio, que
resulta no aumento da corrosão e degradação prematura dos prensa-cabos e entradas de
cabo.
152
26.7.4 Manutenção do grau de proteção nas entradas de prensa-cabos
O prensa-cabos selecionados como meio de entrada em invólucro deve ser adequado
ao cabo utilizado, mantendo também o grau de proteção (IP) do invólucro. Por exemplo, com
relação a invólucros do tipo “e” ou “n”, o prensa-cabo deve manter um grau de proteção mínimo
IP54, sendo que, quando a parede do invólucro ou placa de prensa-cabo tiver uma espessura
abaixo de 6 mm, uma arruela de vedação será necessária entre o prensa-cabo e o invólucro
para manter este grau de proteção.
Quando a parede do invólucro ou placa do prensa-cabo tiver espessura maior que 6
mm e o prensa-cabo dor por meio de entrada roscada, o uso de uma arruela de vedação não é
considerado necessário para manter o IP54, a menos que um nível alto de grau de proteção
seja necessário.
Para invólucros à prova de explosão, uma arruela de vedação pode ser
montada entre o prensa-cabo e a parede do invólucro, para garantir o grau de
proteção, porém observando que o comprimento roscado é mantido no mínimo
8 mm e o número de rosca, completamente encaixada, é de no mínimo 5 mm.
A caixa tem que ser “a prova de explosão” para utilizar prensa-cabo de
barreira.
153
26.7.5 Seleção de prensa-cabos para equipamentos à prova de explosão
Os prensa-cabos para utilização com invólucros à prova de explosão devem ser
selecionado seguindo o procedimento apresentado na ABNT NBR IEC 60079-14 e detalhado a
seguir:
(a) Dispositivos de entrada de cabos, que atenda aos requisitos da ABNT NBR
IEC 60079-1, certificado como parte do invólucro quando ensaiado com a
seção do cabo previsto para ser utilizado;
(b) Um dispositivo de entrada de cabo em que o anel de vedação é parte integral
da construção e utilizada com cabos de material termoplástico, termofixo ou
elastomérico. O cabo deve ser compacto e circular, ter isolação extrudada e o
enchimento, se existir, ser de material não higroscópico. A seleção do
dispositivo de entrada deve estar em conformidade com o esquema
apresentado abaixo;
(c) Cabo de isolação mineral, provido ou não de cobertura plástica com dispositivo
de entrada de cabos à prova de explosão;
(d) Dispositivo de selagem à prova de explosão (por exemplo, unidades seladoras
ou câmara de selagem) especificado na documentação do equipamento ou
possuindo certificação de componentes, empregando dispositivos de entrada
de cabos adequados aos cabos a ser utilizados. Os dispositivos de selagem,
tais como, unidades seladoras ou câmaras de selagem, devem ser
preenchidos por composto selante ou outros selos adequados que permitam a
selagem individual ao redor de cada condutor. Os dispositivos de selagem
devem ser instalados no ponto de entrada de cabos no equipamento;
(e) Dispositivos de entradas de cabos à prova de explosão que incorporam
composto selante que preenche os espaços entre os condutores individuais ou
outros arranjos de selagem equivalentes (tipo barreira);
(f) Outros meios que mantenham a integridade do invólucro à prova de explosão.
154
26.7.6 Prensa-cabos Tipo 501/453 Universal: Ex “d” IIC / Ex “e” II
O prensa-cabo conforme figura abaixo, como dito anteriormente, pode ser utilizado com
cabos suscetíveis ao efeito “deformação a frio”, evitando o estrangulamento do isolamento
provocado pela força de compressão da vedação de alguns prensa-cabos.
155
26.7.7 Instruções para montagem de prensa-cabo tipo 501/453/UNIV Ex “d” IIC/Ex “e” II IP66
Certificado: CEPEL –EX-063/2001X
Faixa de temperatura de funcionamento -600C a +800C
156
A. Desencape o cabo de forma a adaptar-se ao equipamento, conforme exibido
anteriormente, e exponha a armadura/trança “I”.
I = 20mm para prensa-cabos de tamanho OS a C
I = 25mm para prensa-cabos de tamanho C2 a F
II = para adaptar-se ao equipamento.
Se necessário, instale um protetor de contato.
B. Puxe o cabo através do selo diafragma/pino-guia da armadura (4). A guia do
cabo pré-instalado (4.1) pode agora ser descartada. Caso necessário, o selo
diafragma pode ser solto para facilitar a instalação.
Estique a armadura/trança encoste na borda do cone da armadura. Posicione o
anel de fixação da armadura (3).
C. Instale a entrada (5) e posicione-a sobre o selo diafragma/pino-guia da
armadura (4).
Desloque o subconjunto (1) e (2) para cima na direção da entrada (5).
157
D. Mantenha a entrada (5) em posição com chave de boca/chave inglesa para
evitar a rotação. Aperte manualmente a porca (2) na entrada (5) e gire mais ½
a ¾ de volta com uma chave de boca/chave inglesa.
Importante: Segure o cabo para evitar a sua torção.
Para facilitar as ligações no interior do invólucro, pode ser útil abrir a capa interna do
cabo conforme exibido anteriormente.
E. Desaperte a porca central (2) e inspecione visualmente se a armadura/trança
está devidamente presa entre o selo diafragma/pino-guia da armadura (4) e o
anel de fixação da armadura (3). Se a armadura/trança não estiver firme, repita
a montagem.
F. Volte a montar a porca (2) no componente de entrada (5) Aperte a porco
central (2) primeiro com a mão e depois com a chave inglesa/chave de boca,
rode a porca com uma chave sextavada (isto é, 1/6 de volta). Aperte a
contraporca (1) para fazer a vedação em torno do cabo e depois aperte mais
uma volta completa com chave inglesa/chave de boca. Certifique-se de que a
porca central (2) não rode quando apertar a contraporca (1).
26.7.7.1 Notas:
1. O anel de vedação desse prensa-cabo é instalado na montagem e não requer
nenhuma ação complementar. Instalar a capa protetora sobre o prensa-cabo,
se for preciso.
2. As dimensões limites do cabo estão marcadas no selo diafragma, no anel de
fixação e na contraporco.
158
26.7.7.2 Listas de limitações
A. Quando utilizado com cabos trançados, os prensa-cabos servem apenas para
utilização com equipamentos fixos, cujo cabo deve ficar bem firme e ser preso
com grampo em outro local.
B. Esta família de prensa-cabo não serve para invólucros à prova de explosão (Ex
“d”), quando utilizado com gases do Grupo IIC com volume superior a 2 litros.
C. Este prensa-cabo trabalha na faixa de temperatura entre -600C e +800C.
D. É necessário criar uma vedação entre o equipamento e o prensa-cabo, de
modo a manter o grau de proteção adequado contra a entrada de poeira,
sólidos e água.
27.7.7.3 Acessórios
Antes de montar o prensa-cabo ou desencapar o conjunto, deve ser avaliado se há
necessidade de algum acessório para a montagem, tais como:
Protetor de contato, para maior proteção contra a corrosão;
Contraporca, para fixar o prensa-cabo na posição devida;
Arruela de vedação, para maior proteção da entrada do invólucro no prensa-
cabo;
Terminal de aterramento, para fornecer um ponto de ligação externo com a
armadura/trança;
Arruela dentada, para absorver quaisquer vibrações capazes de soltar a
contraporca ou conjunto do prensa-cabo.
159
26.7.8 Instruções de montagem de prensa-cabo tipo ICC 653/UNIV Exd IIC/Exe II IP66
Certificado CEPEL-EX-065/2001X
Faixa de temperatura de funcionamento -600C a +800C
160
A. Desencape o cabo de forma a adaptar-se ao equipamento, conforme exibido
anteriormente, e exponha a armadura/trança “I”.
I = 20mm para prensa-cabos de tamanho Os a A.
I = 25mm para prensa-cabos de tamanho B a C2.
I = 32mm para prensa-cabos de tamanho D a F.
II = para adaptar-se ao equipamento.
Se necessário, instale um isolamento termocontrátil. Ver notas relativas aos
fios dreno.
161
B. Puxe o cabo através do pino-guia da armadura (4) até a sua ponta na borda do
cone da armadura. Posicione o anel de fixação da armadura (3).
C. Retire o anel de moldagem (5) da entrada (6) posicione a entrada (6) e sobre o
pino-guia da armadura (4). Desloque os subconjuntos (1) e (2) para cima na
direção da entrada (6).
D. Com uma chave inglesa/chave de boca mantenha a entrada (6) na devida
posição, de modo a evitar a sua rotação. Aperte com a mão a porca central (2)
na entrada (6) e gire ½ a ¼ de volta com uma chave inglesa/chave de boca.
E. Desaperte a porca central (2) e verifique visualmente se a armadura/trança
ficou bem apertada entre o pino-guia da armadura (4) e o anel de fixação da
armadura (3). Se a armadura não estiver firme, repita a montagem.
F. Retire a entrada (6) e afaste os núcleos dos cabos para a penetração do
composto. Aplique-o entre os núcleos, como ilustrado. Consulte as notas que
se seguem, assim como a figura anterior relativamente à preparação do
composto.
26.7.8.1 Preparação do composto selante
Ao trabalhar com este material use luvas fornecidas. O composto selante é
acondicionado em uma embalagem com dois componentes, que devem ser misturados na
proporção de 1:1 até obter uma mistura de cor homogênea. O método mais eficaz para obter
uma mistura homogênea é trabalhar apertando e rolando o produto entre as mãos. Uma vez
misturado, o material deve ser utilizado no prazo de 30 minutos, quando começa a endurecer.
162
Até ser utilizado, o composto deve ficar sob temperatura ambiente não inferior a 200C.
A temperaturas mais baixas, ele se torna difícil de misturar. Se a mistura entrar em contato com
a pele, retire-a antes de curar com um produto de limpeza de mãos. Prepare somente a
quantidade necessária para consumo imediato.
Não se recomenda misturar e aplicar o composto em temperatura ambiente inferior a
40C, o que faz aumentar o período de cura.
G. Com todas as frestas e espaços vazios preenchidos, volte a juntar os
condutores e coloque mais composto em torno do exterior do aglomerado.
Uma os condutores com fita adesiva para não afetar a vedação do composto.
Passe o anel de borracha (5) sobre o pino-guia da armadura (4) e retire
qualquer excesso de composto da parte do anel de borracha (5) e da face de
união, conforme indicado.
H. Volte a colocar a entrada (6) sobre o anel de moldagem (5), certifique-se de
que o composto não cubra a extremidade (5).
I. Instale e aperte manualmente os subconjuntos (1) e (2) na entrada (6).
163
Nota importante: Os condutores não devem ser manuseados durante pelo
menos quatro horas.
J. Deixe o composto catalisar (consulte tabela de Tempos de Cura). Desaperte os
subconjuntos (1) e (2) a partir da entrada (6) para permitir a inspeção. O anel
de moldagem (5) pode ser removido para inspeção de forma a garantir que a
selagem tenha sido satisfatória.
Adicione mais composto, se necessário.
K. Volte a montar o anel de moldagem (5) e a entrada (6). Aperte com a mão os
subconjuntos (1) e (2) na entrada (6) e aperte mais meia volta com uma chave
de boca/chave inglesa. Aperte a contraporca (1) até formar uma vedação em
torno do cabo, em seguida aperte mais uma volta completa utilizando uma
chave de boca/inglesa.
Certifique-se também que a porca central (2) não de quando apertar a
contraporca. Certifique-se de que o selo de vedação seja empurrado para
baixo até a posição devida. Instale o protetor de contato sobre o prensa-cabo,
se aplicável.
As instruções a seguir constituem os vários métodos aprovados pela IEC para passar
fios dreno através da barreira de composto e devem ser acompanhadas, se possível, por
especificações de instalações de cabos.
164
26.7.8.2 Preparação dos fios dreno de cabos intrinsecamente seguros e de cabos de
instrumentação.
1. Isolar fios drenos com tubo termocontrátil ou contração a frio.
1.1 Puxe a armadura/trança para trás e dobre-a em ângulos retos em relação à
capa interior.
1.2 Retire o filme e prenda nivelando com a capa exterior, expondo os fios dreno e
os condutores isolados. Corte mais 10mm da capa interior.
1.3 Passe um comprimento de 100mm de tubo termocontrátil ou de contração a frio
sobre o fio dreno, até encostar no filme; depois, faça o tubo contrair por igual
sobre o fio dreno para evitar a formação de bolhas de ar.
1.4 Para isolar a junção entre o filme e o tubo, pode-se utilizar um pedaço
adequada de tubo contrátil ou tubo expansível de neoprene com 10mm de
comprimento ou um pedaço de fita de PVC com 10mm de largura.
1.5 Após concluir as etapas 1.1 a 1.4 sobre cada fio dreno, coloque a
armadura/trança paralelamente ao cabo, se aplicável, depois siga a instrução
B.
2 Isolar fios dreno/blindagem com condutores isolados de fixação independente
ou ligação soldada.
2.1 Puxe a armadura/trança para trás e dobre-a em ângulo retos em relação à
capa interior.
2.2 Retire mais 15mm da capa interior ( ver figura abaixo parte (a)).
2.3 Solte um ou dois grupos de fios da blindagem e retire os restantes ( ver figura
abaixo parte (b)).
2.4 Enrole o grupo de fios num chicote e corte no comprimento de 15mm.
2.5 Crave um condutor isolado no chicote com uma ponteira isolada (ou ligação
soldada) adequada, deixando o bastante do condutor para permitir a ligação da
outra ponta ao terra do equipamento (( ver figura abaixo parte (c)).
Nota: deve haver no mínimo 10mm de composto em ambas as pontas da junta
cravada/soldada.
2.6 Para isolar a junta entre os fios de blindagem e o condutor isolado, coloque um
pedaço de fita de PVC sobre o metal que ficou exposto.
165
2.7 Após concluir as etapas 2.1 a 2.6 sobre cada fio dreno, coloque a
armadura/trança paralelamente ao cabo. Em seguida, execute a instrução B.
3 Isolar fios de blindagem com verniz ou tinta isolante.
3.1 Puxe a armadura/trança para trás e dobre-a em ângulos retos em relação à
capa interior.
3.2 Retire o filme e prenda nivelando com a capa interior, expondo os fios dreno e
os pares de condutores.
3.3 Corte mais 10mm da capa interior ( ver figura abaixo parte (a)).
3.4 Pulverize ou pinte os fios de dreno com verniz ou tinta isolante e deixe secar (
ver figura abaixo parte (b)).
3.5 Para isolar as extremidades do filme, pode ser utilizado um pedaço adequado
de tubo contrátil ou tubo expansível de neoprene com 10mm de comprimento
ou pedaço de fita de PVC com 10mm de largura ( ver figura abaixo parte (c)).
3.6 Após concluir as etapas 3.1 a 3.5 sobre cada fio dreno, coloque a
armadura/trança paralelamente ao cabo. Em seguida, execute a instrução B.
166
26.7.9 Considerações finais
O composto pode ser prejudicado pela presença de alguns solventes. Existindo
a presença de vapores de solventes nas proximidades de prensa-cabo, poderá
ser necessário incluir precauções adicionais.
O composto cura com dureza Shore D de 85, quando pode ser manipulado.
Depois de totalmente curado, ele pode ser usado sob temperaturas entre -600C
e +800C.
26.7.9.1 Lista de limitações:
1. Quando utilizados com cabos trançados, os prensa-cabos tamanhos “Os” e “O”
servem apenas para utilização em equipamentos fixos, cujo cabo deve ficar
bem firme e ser preso com grampo em outro local para evitar puxões ou
torções.
2. O prensa-cabo trabalha na faixa de temperatura entre -600C e +800C.
3. É necessário criar uma vedação entre o equipamento e o prensa-cabo, de
modo a manter o grau de proteção adequado contra a entrada de poeira,
sólidos e água.
167
26.7.9.2 Acessórios:
Antes de montar o prensa-cabo ou desencapar o conjunto, deve ser avaliado se há
necessidade de algum adicional à montagem, tais como:
Capa protetora, para maior proteção contra corrosão.
Contraporca, para fixar o prensa-cabo na posição devida.
Arruela de vedação, para proteção da entrada do invólucro no prensa-cabo.
Terminal de aterramento, para fornecer um ponto de ligação externo com a
armadura/trança.
Arruela dentada, para absorver quaisquer vibrações capaz de soltar a
contraporca ou conjunto do prensa-cabo.
27 Eletrodutos O uso de eletrodutos em áreas classificadas requer cuidados especiais, principalmente
quando usado com invólucros à prova de explosão. Além de manter o grau de proteção (IP) de
um invólucro – isto se aplica a todos os tipos de proteção -, a integridade do invólucro deve ser
mantida, isto é, o eletroduto no percurso entre a parede do invólucro e o dispositivo de vedação
do eletroduto deve poder ainda resistir à força de uma explosão dentro do invólucro, de forma
que as chamas/gases quentes sejam impedidos de alcançar a atmosfera externa.
Quando dois invólucros à prova de explosão estiverem conectados através de um
eletroduto, as vedações devem ser encaixadas de forma a evitar que ocorra concentração de
pressão durante uma explosão interna.
Os dispositivos de vedação também são usados para impedir a migração de
gases de uma área classificada para outra, classificada ou não. Embora não
sejam totalmente estanques a gás, eles limitarão, a um nível aceitável, a
quantidade de gás que passa sob pressão atmosférica normal. Quando houver
probabilidade de pressões positivas ou negativas, as medidas apropriadas
devem ser implementadas.
As práticas de instalação apropriadas devem, portanto, ser observadas e isto
requer a observação das especificações e recomendações do fabricante
apresentadas na ABNT NBR IEC 60079-14.
27.1 Seleção de eletroduto
Eletrodutos usados em equipamentos para atmosferas explosivas serão os
recomendados pelo fabricante e selecionados dentre os seguintes:
Eletroduto roscado, de ferro galvanizado tipo pesado, com ou sem costura,
conforme ABNT NBR 5597;
168
Eletroduto flexível de construção metálica ou material composto, por exemplo,
eletroduto de metal com ferro de elastômero com classificação de resistência
mecânica pesada ou muito pesada, fabricado de acordo com a ISO 10807.
Observação:
O eletroduto entrando nos invólucros à prova de explosão deve ter, como
mínimo, cinco fios de roscas completamente rosqueadas.
27.2 Vedação do eletroduto – unidades seladoras
Unidades seladoras devem ser montadas no eletroduto quando o mesmo sair ou entrar
em uma área classificada.
Quando o eletroduto é utilizado em um invólucro à prova de explosão contendo uma
fonte de ignição, unidades seladoras devem ser montadas o mais próximo possível da
parede do invólucro, ou não mais do que 50mm da parede do invólucro, para limitar a pré-
compressão. Alternativamente, o fabricante pode montar uma unidade seladora no invólucro
como parte do projeto certificado do invólucro.
28 Requisitos de aterramento, instalação e inspeção
28.1 Requisitos para cabo IS
Os requisitos para cabos IS serão especificados na documentação de sistema. Os
cabos não precisam ser mecanicamente protegidos, uma vez que a energia em um circuito IS
está abaixo do que é necessário para causar a ignição de uma mistura inflamável, mesmo se
uma centelha for produzida em um cabo partido. Observe a figura abaixo.
169
1. Isolamento entre a SWA ou armadura.
2. Blindagem com fio dreno – normalmente aterrada somente em um ponto, que é
normalmente o terra da barreira (aterramento íntegro).
3. Condutores isolados individualmente.
4. SWA ou armadura (opcional) – normalmente aterrado em cada extremidade, e
em qualquer caixa de ligação de intervenção através dos prensa-cabos.
1. Barreira de segurança Zener.
2. Trilho de montagem da barreira/barramento de terra.
3. SWA/armadura conectado (aterrado) ao invólucro por meio de prensa-cabo.
170
4. Fio dreno conectado ao trilho de montagem da barreira/barramento de terra
íntegro.
5. Condutores de aterramento íntegro, conectado ao principal ponto de
aterramento usando:
a) dois condutores separados, de no mínimo 1,5mm2 (ABNT NBR IEC
60079-14); ou
b) um condutor individual de cobre, de no mínimo 4mm2 (ABNT NBR IEC
60079-14).
OBSERVAÇÃO: PERCUSO MAIOR REQUER CONDUTORES DE ÁREA DE
SEÇÃO TRANSVERSAL MAIOR, POR EXEMPLO 6mm2, 10mm2 ou 16mm2.
6. Caixa de ligação.
7. Prensa-cabos.
8. Caixa de ligação localmente à estrutura.
9. Fio dreno diretamente conectado.
10. Fio dreno terminado, porém não aterrado no equipamento de campo.
28.2 Aterramento equipotencial
As principais razões para o aterramento e equalização de potencial em instalações
elétricas são:
Eliminar a possibilidade de choque elétrico nos funcionários;
Permitir que dispositivos de proteção operem corretamente, de forma que a
duração de falha seja mantida a um mínimo;
Equalizar o potencial de tensão de componentes metálicos que normalmente
não conduzem corrente;
Escoar ou drenar a carga eletrostática da planta de processo devido ao
movimento de fluídos.
Em áreas classificadas, a eliminação de fontes de ignição é muito importante, e um
aterramento e uma equalização terão um papel importante. As falhas elétricas, se duradouras,
podem desenvolver um ponto no qual são produzidas temperaturas excessivas de superfície
e/ou arcos/centelhas.
ABNT NBR IEC 60079-17, tabela 1 – item B6, tabela 2 – itens B6 e B7 e tabela
3 – item B3, estabelece: deve-se tomar cuidado para assegurar que as
conexões de aterramento e de ligação de equalização de potencial em áreas
classificadas sejam mantidas em boas condições.
171
28.2.1 Explicação de termos
Vamos agora, conhecer o significado de alguns termos importantes para o
entendimento desse assunto.
28.2.1.1 Condutores de aterramento elétrico ou de proteção dos circuitos
São condutores instalados para fornecer um caminho de baixa impedância para a
corrente que flui, sob condições de falta, até a massa geral de terra. Normalmente, o CPC é
conectado diretamente a qualquer parte metálica do equipamento.
28.2.1.2 Equalização de potencial elétrico
São condutores instalados para estabelecer a continuidade entre as partes ou os
componentes metálicos adjacentes e a armadura de cabos separados, para assegurar que,
sob condições de falta, todos os componentes ou partes metálicas e blindagem de cabos
sejam mantidos no mesmo potencial.
28.2.1.3 Partes condutoras expostas
Essas partes incluem a parte de quadros de distribuição, invólucros, carcaças de motor
e tanques de transformadores.
28.2.1.4 Partes condutoras estranhas
É considerada parte condutora estranha uma parte metálica associada à planta. Como,
por exemplo, a tubulação, que pode ser tocadas junto com uma tampa metálica do quadro de
distribuição ou com a carcaça de um motor.
28.3 Tipos de sistemas
28.3.1 Sistema TN-S:
O sistema possui condutores de neutro de proteção separados.
28.3.2 Sistema TT:
Um sistema no qual um ponto de fonte de energia está diretamente aterrado, mas que
é eletricamente independente dos eletrodos. Usado para aterrar as partes condutoras expostas
da instalação elétrica.
172
28.3.3 Sistema TN-C:
Um sistema no qual um único condutor serve tanto ao condutor neutro quanto ao
protetor em todo o sistema.
28.3.4 Sistema TN-C-S:
Um sistema no qual um único condutor serve como condutor protetor e neutro em parte
do sistema.
28.3.5 Sistema IT:
Um sistema no qual não existe conexão direta entre as partes vivas e o terra, porém as
partes condutoras da instalação elétricas são aterradas.
28. 4 Classificação dos sistemas:
Um sistema compreende um fornecimento elétrico ao qual uma instalação elétrica está
conectada.
A Primeira letra indica os arranjos do aterramento fornecido, em que:
28.4.1 Primeira Letra T:
Representa um sistema com um ou mais pontos de fornecimento diretamente
conectado ao aterramento;
28.4.2 Primeira Letra I:
Representa um sistema no qual o fornecimento não está aterrado, porém pode ser
através de uma impedância limitadora de falhas.
A Segunda letra indica os arranjos do aterramento da instalação, em que:
28.4.3 Segunda Letra T:
Representa as partes condutoras expostas da instalação conectadas diretamente ao
aterramento;
28.4.4 Segunda Letra N:
Representa as partes condutoras expostas da instalação diretamente conectadas ao
ponto de aterramento do sistema.
173
A Terceira letra indica o condutor de aterramento do sistema, em que:
28.4.5 Terceira Letra S:
Representa condutores neutros e protetores separados;
28.4.6 Terceira Letra C:
Representa condutores neutros e protetores combinados em um único condutor.
28.5 Configuração de aterramento do sistema TN-S
Em geral, este método é usado quando o fornecimento elétrico ocorre através de cabos
subterrâneos, com revestimento e blindagem metálicos.
O terminal terra do consumidor será conectado ao condutor protetor das
concessionárias, que é o revestimento e blindagem metálica do cabo subterrâneo,
estabelecendo assim um caminho contínuo de volta ao ponto neutro do transformador de
fornecimento, que é aterrado. Observe a figura abaixo.
174
28.6 Configuração de aterramento do sistema TT
Em geral, este método é usado quando o fornecimento elétrico é feito através de cabos
aéreos, porém sem nenhum terminal terra fornecido pela concessionária.
Talvez o consumidor tenha que providenciar um eletrodo de terra a conexão dos
condutores protetores do circuito. Com este sistema, é recomendável que os consumidores
usem dispositivos de corrente residual, devido à dificuldade de se obter uma conexão terra
eficaz. Observe a figura abaixo:
28.7 Configuração de aterramento do sistema TN-C
Neste sistema, o mesmo condutor, talvez o condutor externo de um cabo concêntrico, é
usado tanto para condutor neutro quanto para condutor protetor de circuito (condutor PEN) em
todo o sistema.
Normalmente, é usado quando o fornecimento elétrico é feito por um transformador ou
conversor privado, isto é, quando não há nenhuma conexão elétrica entre o consumidor e a
concessionária, ou quando o fornecimento é provido por um gerador privado. Observe a figura
abaixo:
175
28.8 Configuração de aterramento do sistema TN-C-S
A instalação das concessionárias utiliza um sistema TN-C no qual tanto o condutor
neutro quanto o condutor protetor são atendidos por um único condutor (PEN).
Se a instalação do consumidor, conectada ao sistema de fornecimento TN-C, emprega
um sistema TN-S, em geral os condutores protetores de circuito e os condutores neutros são
separados, então o sistema geral é conhecido como sistema TN-C-S.
A maioria das novas instalações usa este arranjo, que é denominado, pelas
concessionárias, sistema PME. Observe a figura abaixo.
176
28.9 Configuração de aterramento do sistema IT
Neste arranjo, o sistema pode não ter nenhuma conexão terra, ou pode estar
conectado ao terra através de uma impedância relativamente alta, cuja valor ôhmico dependerá
do nível ao qual as correntes de falhas serão limitadas.
A proteção neste método é dada por um relé que monitora qualquer corrente de fuga à
terra (50G), causada por falha no terra. Isso ativará um alarme sonoro ou visual, ou
desconectará o fornecimento elétrico. Observe a figura abaixo.
177
28.10 Regulamentos e normas
Os requisitos para prática de aterramento podem ser encontrados nos documentos
apresentados no quadro abaixo:
ABNT NBR IEC 60079-14:2009
Equipamentos elétricos para atmosfera explosivas – Parte
14: Instalação elétrica em áreas classificadas (exceto
minas)
ABNT NBR IEC 60079-17:2009
Equipamentos elétricos para atmosfera explosivas – Parte
17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
Requisitos para prática de aterramento
29 Sistema de aterramento em áreas classificadas
A ABNT NBR IEC 60079-14 especifica as condições para os seguintes sistemas de
aterramento em áreas classificadas.
29.1 Sistema do tipo TN
Se for usado um sistema de aterramento do tipo TN, ele deve ser do tipo TN-S (com
condutos neutro N e condutor protetor PE separados) na área classificada, isto é, o condutor
neutro e o protetor não devem estar conectados juntos, nem combinados em um único
condutor, na área classificada.
Em qualquer ponto da transição do tipo TN-C para o tipo TN-S, o condutor protetor
deverá ser conectado ao sistema de ligação elétrica equipotencial na área não classificada.
O monitoramento de fuga entre o condutor neutro e o PE na área classificada também
é recomentado na norma. Observe na tabela abaixo, o tempo de desconexão para esse
sistema:
U0 t
120 0,8
220 a 277 0,4
400 0,2
Superior a 400 0,1
Tempo máximo de desconexão para sistemas TN
178
Onde: U0 = Tensão Nominal em volts; t, em segundos
29.2 Sistema tipo TT
Se for um sistema de aterramento do tipo TT (terra separado para sistema de força e
partes condutoras expostas) na zona 1, este deve ser protegido por um dispositivo de corrente
residual (DR ou IR).
29.3 Sistema tipo IT
Se for um sistema de aterramento do tipo IT (neutro isolado do terra ou aterrado
através de uma impedância), um dispositivo de monitoramento de isolamento deve ser
providenciado para indicar a primeira falha do terra.
Com este sistema do tipo TT, pode haver necessidade de uma ligação elétrica
local, também conhecida como ligação elétrica equipotencial complementar.
Outras informações podem ser obtidas consultado a ABNT NBR 5410 e a IEC
60364-4-41.
28.10 Equalização de potencial
Para impedir que potências de tensão diferentes ocorram na parte metálica da planta
em áreas classificadas, será necessária a equalização de potencial. Isto se aplica aos sistemas
TN, TT e IT nos quais todas as partes condutoras expostas e externas devem ser conectadas
ao sistema de ligação equipotencial.
O sistema de ligação pode compreender condutores protetores, eletrodutos metálicos,
revestimentos metálicos de cabo, blindagem de fios de aço e peças metálicas de estruturas,
porém nenhum condutor neutro. A segurança das conexões deve ser assegurada através de
dispositivos que não possam ser afrouxados.
28.11 Área de seção transversal (seção) de condutor de aterramento
28.11.1 Cálculo
A área da seção transversal dos condutores de aterramento pode ser calculada usando
a seguinte fórmula da NBR 5410.
179
Onde:
S – Área de seção transversal nominal do condutor de aterramento, em mm2.
I – Corrente de curto para falta de impedância desprezível que fluirá através do
dispositivo de proteção associado, em ampéres.
Obs.: 1. O efeito limitador de corrente da impedância do circito e a capacidade
de limitação do dispositivo de proteção serão levados em conta (I2t).
2. Uma consideração adicional é o aumento na resistência dos
condutores devido ao aumento de temperatura durante a ocorrência da
falha.
t – Tempo de operação do dispositivo de proteção quando submetido à corrente de
curto I, em segundos.
k – Fator que leva em conta a resistividade, coeficiente de temperatura e capacidade
de calor do material condutor e as temperaturas apropriadas iniciais e finais.
28.12 Área da seção do condutor de proteção do circuito (CPC) em relação ao condutor
de fase.
Alternativamente, a área de seção transversal do condutor protetor à área de seção
transversal do condutor da fase associado pode ser determinada considerando a tabela abaixo:
Área de seção do
condutor de fase
Área se seção mínima do condutor
protetor correspondente (Sp)
Se FOR do mesmo material
que o condutor fásico
Se NÂO FOR do mesmo
material que o condutor fásico
mm2 mm2 mm2
S ≤ 16 S 12
16 ≤ S ≤ 35 16 1162
S > 35 2 122
Área de seção mínima do condutor protetor em relação à área de seção do condutor de fase associado
180
28.13 Principais condutores de ligação equipotencial
O condutor principal de ligação equipotencial em uma instalação, com exceção de um
sistema PME, deve ter uma área se seção transversal não inferior à metade da área de seção
transversal especificada para instalação do condutor de aterramento, e não inferior a 6mm2. Se
for usado um condutor de ligação de cobre, a área de seção transversal não precisa ser maior
que 25mm2 ou, quando outros metais forem usados, a área de seção transversal que ofereça
condutância será aplicável.
Em relação ao sistema PME, a seguir apresentamos detalhes dos requisitos
para o condutor principal de ligação equipotencial em relação ao condutor
neutro do fornecimento.
Área de seção transversal equivalente de
cobre do condutor neutro do fornecimento
Área mínima de seção transversal
equivalente de cobre do principal condutor
de ligação equipotencial
35mm2 ou menos 10mm2
Mais de 35mm2 até 50mm2 16mm2
Mais de 50 mm2 até 95mm2 25mm2
Mais de 95mm2 até 150mm2 35mm2
Mais de 150mm2 50mm2
Vamos investigar a situação com e sem o condutor de ligação entre o principal
condutor de terra e a massa ou terra do motor, quando ocorre falha entre uma
fase e o terra dentro do motor. Também se presumirá que o motor esteja
firmemente aparafusado à chapa de apoio, mas devido à sujeira, ferrugem ou
tinta, a resistência entre a base do motor e a chapa de apoio é de 1Ω.
Caso 1: Ausência de conexão à terra o condutor principal de aterramento e a massa ou
terra do motor.
Considere o circuito da figura abaixo, que compreende um motor, transformador e cabo
de interconexão. Somente para simplificar serão usados os seguintes valores de referência:
Rg = resistência de uma fase do gerado;
Rm = resistência de uma fase do motor;
181
R = resistência entre a base do motor e a placa de apoio;
Vph = tensão de fase.
A tensão do motor e placa de apoio,
! " ! # $% 10,05 ! 0,1 ! 1 #240 200
Assim qualquer pessoa, de pé, próxima ao motor e tocando sua carcaça, levaria um
grande choque, especialmente se o piso estiver molhado, conforme ilustra figura abaixo:
Nenhuma ligação de terra conectada a massa do motor e o condutor principal de terra
182
Caso 2: Conexão entre o condutor principal de terra e a massa do motor.
A situação anterior é evitada com o aterramento e ligação elétrica adequados. Se o
condutor de ligação está ente a massa do motor e o terra principal, a resistência é de 1Ω entre
a base do motor, e a chapa de apoio é derivada em shunt, sendo que a resistência efetiva
neste ponto é significativamente reduzida. Da mesma forma, um condutor de ligação entre os
pés do motor e a chapa de apoio obteria o mesmo resultado, como representado na figura
abaixo:
Ligação de terra conectada entre a massa do motor e o condutor principal de terra
Assim sendo, é fundamental que os condutores terra tenham área de seção
transversal (CSA) suficiente para transportar possíveis correntes de fuga, que
podem ser muito altas, mas normalmente de curta duração, até que sejam
interrompidas pela proteção elétrica. Foi demonstrado que uma resistência de
contato de 1Ω pode resultar na presença de níveis perigosos de tensão. Para
evitar dificuldade, a impedância do circuito terra deve ser significativamente
inferior a 0,1Ω.
29 Eletricidade estática A eletricidade estática é mais do que capaz de causar a ignição de materiais
inflamáveis, e sua presença na indústria petroquímica representa um alto risco que deve ser
neutralizado aplicando-se as medidas apropriadas.
A passagem de óleo, gases ou poeira através de tubulações de processo e vasos de
contenção causa um acúmulo de carga estática, que emergem no exterior dos dutos e tanques
para estabelecer potenciais cuja magnitude pode constituir milhares de volts. Isto é inaceitável
em inaceitável em áreas classificadas, e pode ser eliminado assegurando-se que todo os
dutos, tanques etc.; estejam solidamente interligados e ligados ao terra principal.
183
A ligação elétrica nos flanges e conexões de dutos também pode reduzir o problema de
corrosão causada por cargas estáticas.
As cargas elétricas estáticas podem ser reduzidas, em muitos casos, da
seguinte forma:
- Reduzindo a vazão de líquidos nas tubulações;
- Adicionando compostos aos líquidos;
- Usando tubos fabricados a partir de materiais com alto teor de carbono.
Observe na tabela abaixo as recomendações para resistência de aterramento máxima
para o controle de eletricidade estática.
Tipo de
instalação
Classificação
de área
Resistência
máxima
recomendada
para o terra Ω
Comentários
Principal estrutura metálica da planta Zona 0, 1 e 2 10Ω O aterramento é normalmente inerente na
estrutura.
Grandes itens metálicos fixos da planta,
vasos de reação + silos de pó, etc. Zona 0, 1 e 2 10Ω
O aterramento é normalmente inerente na
estrutura. Ocasionalmente, os itens podem ser
montados em suportes não condutores e
conexões de aterramento especiais podem ser
necessárias.
Tubulações metálicas Zona 0, 1 e 2 10Ω
O aterramento é normalmente inerente na
estrutura. Conexões de aterramento especiais
podem ser necessárias em juntas se houver
dúvida de que o critério de 10Ω será atendido.
Itens metálicos transportáveis: tambores,
tanques etc. Zona 0, 1 e 2 10Ω
Conexões de aterramento especiais são
normalmente necessárias.
Planta metálica com elementos não
condutores: eixo rotativos, agitadores
etc.
Zona 0, 1 e 2 10Ω
Em caso especiais um limite de 100/1Ω pode ser
aceitável, mas em geral, se o critério de 1MΩ não
puder ser atendido, uma conexão terra especial
deve ser usada para obter uma resistência inferior
a 10Ω para o terra.
Itens não condutores com alta
resistência, com ou sem componentes
metálicos isolados, por ex. parafusos em
uma tubulação plástica
Zona 0, 1 e 2 10Ω
O risco geral de ignição eletrostática e o risco de
incêndio normalmente impedem o uso de
materiais não condutores, a não ser que possa
ser mostrado que acúmulo significativos de carga
não ocorrerão. Na ausência de acúmulo de carga,
o aterramento não é necessário nas áreas da
Zona 2.
Itens fabricados a partir de materiais
condutores ou antiestáticos. Zona 0, 1 e 2 1MΩ - 10MΩ
184
30 Inspeção e manutenção em conformidade com a ABNT NBR IEC 60079-17
30.1 Importância da inspeção e manutenção.
Introdução:
Este capítulo abordará a inspeção e manutenção de equipamentos elétricos usados em
áreas classificadas conforme normas relevantes. Isso é muito importante porque, alem do risco
de dano mecânico aos equipamentos, há também o risco de degradação do equipamento,
devido a condições ambientais e outros fatores que podem afetar sua integridade, resultando
na ignição de algum gás ou vapor inflamável, em área classificada.
A inspeção dos equipamentos deverá ser realizada periodicamente para
possibilitar a detecção de possíveis falhas, com antecipação suficiente para
prevenir a ocorrência de paradas graves, reduzir tempos de paralisação e
perda de produção, bem como possíveis ferimentos ao pessoal. O programa
de manutenção, baseado no resultado de vistorias de inspeção, pode então ser
implementado, o que permitirá uma confiabilidade continuada e a operação
segura dos equipamentos.
O equipamento somente permanecerá aprovado/certificado se for mantido conforme as
recomendações fornecidas pelos fabricantes e a norma relevante. Veja essa norma no quadro
abaixo:
ABNT NBR IEC 60079-17:2009
Equipamentos elétricos para atmosfera
explosivas – Parte 17: Inspeção e
manutenção de instalações elétricas em
áreas classificadas (exceto minas)
30.2 Qualificação do pessoal
É essencial que o pessoal envolvido na seleção, instalação e manutenção dos
equipamentos para atmosfera explosivas em áreas classificadas possua um claro
entendimento quanto aos diversos tipos de proteção, práticas de instalação e normas, bem
como dos princípios gerais de classificação da área.
185
Os fabricantes têm se esforçado para projetar e construir equipamentos de acordo com
as normas relevantes tendo sido ensaiado por organismo independente de terceira parte, a fim
de garantir a segurança dos equipamentos para uso em áreas classificadas. Todo esse esforço
terá sido em vão se o técnico de campo não possuir o conhecimento necessário para instalar
e/ou manter os equipamentos de acordo com as exigências do fabricante, as normas
relevantes e os códigos de práticas.
O pessoal que opera no local deve dispor de treinamento adequado e,
consequentemente, atualizações regulares.
O equipamento pode estar adequado ao uso em atmosfera explosiva no momento que
sai das instalações dos fabricantes, porém a maneira com que ele é posteriormente
manuseado, selecionado, instalado e mantido na sua segurança para uso em área classificada
e/ou para a permanência da certificação. O pessoal precisa estar consciente, por exemplo, das
consequências de uma base quebrada, em um motor à prova de explosão.
Equipamentos de segurança aumentada podem ter condições especiais de
uso, e a falha em cumpri-las reduzirá as margens de segurança e invalidará a
certificação. Além disso, a seleção incorreta do prensa-cabo no que diz
respeito, por exemplo, aos equipamentos à prova de explosão, afetará a
integridade desses equipamentos.
30.3 Principais causas de deterioração de equipamentos
Na ABNT NBR IEC 60079-17 estão relacionados os principais fatores que têm efeito
significativo na deteriorização dos equipamentos em áreas classificadas. Esses fatores são
relacionados a seguir:
Tendência a corrosão;
Exposição a produtos químicos ou solventes;
Probabilidade de acúmulo de poeira e sujeira;
Probabilidade de entrada de água;
Exposição a elevadas temperaturas ambientes;
Riscos de dano mecânico;
Exposição à vibração excessiva;
Treinamento e experiência do pessoal;
Probabilidade de modificações ou ajustes não autorizados;
Probabilidade de manutenção inadequada, como, por exemplo, em desacordo
com as recomendações do fabricante.
186
30.4 Equipamentos retirados de serviço
Quando é necessária a retirada do equipamento durante a manutenção, qualquer
condutor, exposto pela retirada do equipamento, deve ter sua segurança garantida por:
Terminação em invólucro adequado;
Isolação de todas as fontes de fornecimento de energia e isolado;
Isolação de todas as fontes de energia e aterrado.
Observação: Quando a intenção for a remoção permanente do equipamento, a
fiação associada deve ser Isolda de todas as fontes de
fornecimento de potência e terminada em um invólucro adequado
ou completamente removida.
30.5 Normas IEC
As Normas da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC, na sigla em inglês) relativas
a equipamentos para atmosferas explosivas, numericamente referenciadas na série 60079-XX,
têm sido publicadas desde o final da década de 1960. Essa norma, no entanto, não
acompanhava o ritmo dos avanços em tecnologia e, consequentemente, tendia a ficar
ultrapassada em relação às normas nacionais e europeias. Esforços foram feitos por vários
comitês dentro da IEC no sentido de reverter essa situação, a fim de realizar uma completa
revisão de suas normas. Existe igualmente uma maior cooperação entre a IEC e a CENELEC,
de modo que ao final suas respectivas normas concordem entre si.
No que diz respeito ao Brasil, o equipamento para atmosfera explosivas normalmente é
fabricado de acordo coma as normas nacionais harmonizadas.
As normas da IEC, no entanto, tendiam a não ser usadas para esse propósito; porém,
devido à tendência no sentindo da harmonização global de normas, na qual a IEC desempenha
papel importante, essa situação caminha para uma mudança.
Incentivando essa mudança, houve momentos nos quais os fabricantes foram
compelidos por grandes usuários de equipamentos, para atmosferas explosivas, a construir e
certificar os equipamentos de acordo com normas IEC. A certificação de tais equipamentos
passou a ser compulsória em 1992, através do INMETRO, que a partir de 1993 delegou aos
OCA )Organismos de Certificação Acreditados) a tarefa de certificar tais equipamentos.
Uma das normas que se tornou mais amplamente aceita é a IEC 60079-17, hoje
disponível no conjunto de normas ABNT. Essa norma compreende uma série de tabelas para
inspeção dos diversos métodos de proteção contra explosões. A tabela 1 é um cronograma de
inspeção, que relaciona as ares a serem inspecionadas para os tipos de equipamentos Ex “d”,
187
Ex “e” e Ex “n”; as tabelas 2 e 3 são cronogramas para a inspeção de equipamentos
pressurizados Ex “p”, respectivamente. Essas tabelas estão no final desta unidade.
Par cada tipo de proteção para atmosfera explosiva, há três níveis especificados de
inspeção: visual, apurada e detalhada.
30.5.1 Inspeção Visual:
Inspeção que identifica, sem o uso de equipamentos ou ferramentas de acesso,
defeitos, que podem ser percebidos a olho nu, como por exemplo, parafusos faltando.
30.5.2 Inspeção Apurada
Inspeção que compreende aqueles aspectos incluídos em uma inspeção visual e que,
além disso, identifica defeitos como parafusos soltos, que se tornarão visíveis somente pelo
uso de equipamentos de acesso, do tipo escadas de degraus (onde necessário) e ferramentas.
As inspeções apuradas, normalmente, não exige que o invólucro seja aberto ou que a energia
do equipamento seja desligada.
30.5.3 Inspeção Detalhada
Inspeção que compreende os aspectos incluídos em uma inspeção apurada e que,
além disso, identifica que somente seriam visíveis pela abertura do invólucro e/ou utilização,
onde necessário de ferramentas e equipamentos de testes.
As programações de inspeção são um meio pelo qual as instalações elétricas
poderão ser sistematicamente avaliadas visando à instalação correta, bem
como aos efeitos de condições ambientais, tais como água, temperatura
ambiente, vibrações etc.
30.6 Documentação
É fundamental que toda a documentação necessária esteja disponível antes da
implantação de um cronograma de inspeção/manutenção. Esses documentos incluirão plano
de classificação de áreas da instalação e um inventário completo de todos os equipamentos da
área classificada instalados na mesma, incluindo sua localização e registro atualizados de
todas as tarefas anteriores de inspeções e manutenções realizadas. É de vital importância que
os documentos de certificação de cada equipamento para atmosfera explosivas estejam
disponíveis, de modo que o esclarecimento de quaisquer “condições especiais de instalação”
possa ser feito em uma data futura.
188
A manutenção de registros completos é, portanto, uma exigência fundamental
para operação segura de equipamentos elétricos em áreas classificadas. A
experiência tem demonstrado que alterações em equipamentos, bem como a
instalação de outros equipamentos em áreas classificadas, têm ocorrido em
instalações sem que essas ações tenham sido registradas na documentação
pertinente.
30.7 Tipos de inspeções
Três tipos de inspeção estão especificados na ABNT NBR IEC 60079-17.
Inspeção inicial;
Inspeção periódica;
Inspeção por amostragem.
Uma instalação, incluindo seus sistemas e equipamentos, deverá estar sujeita a uma
“inspeção inicial” antes de ser colocada em serviço, a fim de determinar a adequação dos tipos
de proteção selecionados a seus métodos de instalação. O grau de inspeção será detalhado
em conformidade com as tabelas 1, 2 e 3 da ABNT NBR IEC 60079-17, apresentadas no final
desta unidade.
Consequentemente, as inspeções periódicas deverão ser implementadas para
confirmar se a instalação está sendo mantida em uma condição adequada para uso continuado
na área classificada.
As inspeções periódicas poderão ser visuais ou apuradas,l e deverão ser realizadas em
intervalos regulares, influenciados pelas condições ambientais.
Dependendo do resultado de uma “inspeção visual/apurada”, uma “inspeção
detalhada” adicional poderá ser necessária. A experiência obtida em situações
semelhantes, no que diz respeito a equipamentos, usinas e ambientes, poderá
ser utilizada para determinar o cronograma de inspeções.
Os fatos que influenciam na frequência e no grau das inspeções periódicas são:
Tipo de equipamento;
Recomendações dos fabricantes;
Condições ambientais;
Setores de uso;
Resultados de inspeções anteriores.
189
No entanto, recomenda-se que o intervalo entre “inspeções periódicas” não exceda a
três anos.”Inspeções por amostragem”, provisórias, poderão ser implementadas para ratificar
ou modificar a frequência de “inspeções periódicas”, podendo ser de grau “visual” ou “apurada”.
O fluxograma apresentado a seguir, ilustra como um típico programa de manutenção
poderá ser determinado e como os vários níveis de inspeção, seja “visual”, “apurada” ou
“detalhada”, poderão ser aplicados durante os diversos tipos de inspeção, ou seja, “inicial”,
“periódica” ou “por amostragem”.
Examina-se igualmente a frequência das instalações periódicas.
No fluxograma a seguir, o “IC” indica que equipamentos elétricos contêm
componentes capazes de ignição em operação normal. Componentes típicos
são chaves, contatores, relés etc., que produzem centelhas ou faíscas em seus
contatos, como por exemplo, resistências que possam produzir temperaturas
superficiais excessivas.
30.8 Cronogramas de inspeções
Os cronogramas de inspeção ilustrados nas tabelas 1, 2 e 3 relacionam-se aos
métodos de tipos de proteção “d”, “e”, “n”, “i”, e “p”, respectivamente.
190
Planta nova Tipo: Inicial Determine um intervalo
provisório entre inspeções
Tipo: amostragem
Modifique ou confirme o
intervalo entre inspeções
Planta existente
Tipo: Periódica
Grupo A (Apurada)
O intervalo
entre inspeções
periódicas pode
ser aumentado?
O intervalo entre
inspeções já é de
três anos?
Aumente o intervalo entre
inspeções periódicas
Tipo: amostragem
Tipo: Periódica
Grupo A (Apurada) - IC*
V (visual) - não IC*
O intervalo
entre inspeções
periódicas pode
ser aumentado?
Realize uma auditoria de segurança para
recomendar um novo intervalo entre
inspeções periódicas.
Sim
Não
Sim
Sim
Não
Não
191
* IC – Equipamento capaz de provocar centelhas e alta temperatura em condições
normais de operação, ou seja, onde componentes internos do equipamento produzem,
em condições normais de operação, arcos, centelhas ou temperaturas de superfície
capaz de causar ignição.
192
193
194
195
31 Fontes de ignição
31.1 Tipos de fontes de ignição
Centelha elétrica;
Superfícies quentes;
Baterias;
Atrito;
Eletricidade estática;
Raios;
Impacto;
Reação pirofórica;
Radiofrequência;
Vibração.
31.1.1 Centelha Elétrica
Centelhas elétricas são basicamente provocadas pela abertura e fechamento de
contatos, como, por exemplo, chaves elétricas, contatores e relés. A ignição de uma mistura
inflamável, composta de hidrogênio e ar, exige somente 20 µJ, a energia resultante de um
intervalo com duração de 0,1 ms, em um circuito conduzindo 20mA em 10V.
Desse ponto de vista, torna-se claro que, para que os dispositivos desse tipo possam
operar com segurança, em uma área classificada, exige-se que os mesmos sejam instalados
em um invólucro à prova de explosão.
O nível de tensão influi na capacidade de ignição de uma centelha. Gases e vapores
inflamáveis são incendiados mais rapidamente em altas tensões do que em baixas, sendo esse
basicamente o motivo porque os circuitos IS raramente são destinados para uso acima de 30V.
A utilização de instrumentos de teste elétricos, normalmente e
testadores de resistência de isolamento, constitui uma fonte potencial
de arcos elétricos. Esses instrumentos somente deverão ser usados
sob circunstâncias controladas, ou seja, sob o controle de uma
autorização de trabalho e testes para assegurar as condições de
ausência de gases.
196
31.1.2 Superfícies quentes
O fluxo de corrente através dos enrolamentos de um motor elétrico, por exemplo,
invariavelmente produz calor que aumentará a temperatura de superfície do motor. Se o motor
estiver excessivamente sobrecarregado e o dispositivo de sobrecarga térmica no starter,
estiver ajustada de forma incorreta, a temperatura de superfície do motor poderá ultrapassar,
em muito, a sua classe de temperatura.
O superaquecimento também pode ser provocado pelo bloqueio da entrada do
ventilador de resfriamento danificado ou pelo colapso de um mancal devido à falta de
lubrificação. Esse último pode aumentar drasticamente a temperatura de superfície local, para
um estado de “calor azul”, que equivale a uma temperatura em torno de 4300C, mais do que
suficiente para causar a ignição da maioria dos gases e vapores existentes nas instalações.
Outras fontes de calor são os dutos e maquinaria de processo, tubulações de
motor de combustão, tubos de descarga e lâmpadas.
31.1.3 Baterias
Independente do tamanho, as baterias consistem uma fonte potencial de ignição, já
que produzirão centelhas caso seus terminais entrem em curto-circuito. Uma corrente do tipo
1.000A pode ser gerada caso os terminais de baterias automotivas entrem em curto-circuito.
Existe também a complicação adicional de que hidrogênio e o oxigênio sejam liberados durante
o carregamento de baterias chumbo-ácido. Isso requer salas de baterias arejadas.
A certificação de instrumentos portáteis somente poderá permitir o uso em
áreas classificadas se forem movidos a baterias de baixa capacidade. Baterias
de alta capacidade não devem ser usadas, a menos que o fabricante autoriza.
A substituição de baterias somente deve ser realizadas em uma área não
classificada.
31.1.4 Atrito
As rodas abrasivas de esmerilhadoras portáteis são altamente capazes de produzir
faíscas, e as superfícies quentes produzem centelhas no local do ponto de contato da roda
abrasiva. A perfuração, com ferramentas portáteis, também pode gerar calor entre a broca de
perfuração e a peça de trabalho. Ferramentas elétricas, naturalmente, não devem ser utilizadas
em áreas classificadas, a menos que utilizadas sob condições rigidamente controladas, por
serem elas mesmas fontes de ignição.
197
31.1.5 Eletricidade estática
A eletricidade estática normalmente é provocada por dois materiais isolantes em atrito.
Os elétrons dispersos nos átomos de um material são separados e transferidos para o
outro material, de modo que o material que perde elétrons torna-se carregado positivamente,
enquanto o outro material, que ganha elétrons, torna-se carregado negativamente. Essa
condição poderá permanecer por algum tempo, porque os materiais são isoladores e não
oferecem um caminho de retorno de condutividade para os elétrons.
Há exemplos registrados de roupas de náilon que, quando retiradas do corpo,
geram eletricidade estática suficiente para incendiar um gás ou vapor
inflamável.
Invólucros plásticos para uso em áreas classificadas normalmente apresentam
o aviso de que devem ser limpos usando um pano úmido para evitar a geração
de eletricidade estática.
O movimento de fluidos também pode gerar cargas eletrostáticas, sendo que
até 5.000V podem ser gerados no bocal de uma lata de aerossol. De forma
semelhante, 10.000V ou mais podem ser gerados no bico de um equipamento
de limpeza a vapor de alta pressão.
O aterramento de aeronaves impede a formação de cargas eletrostáticas, as
quais poderiam, caso contrário, incendiar o vapor do combustível de aviação.
31.1.6 Raios
O raio é um tipo de eletricidade estática provocada pelo movimento das nuvens. O ar
entre as nuvens, ou entre as nuvens e o solo, age como um isolador, permitindo a formação de
cargas, onde o resultado é a geração de tensões muito altas. No momento em que a tensão
atinge um ponto crítico, ocorre a ruptura do ar, sendo a energia repentinamente liberada na
forma de uma descarga elétrica.
Descargas elétricas serão prontamente descarregadas na direção do solo
através de uma construção metálica normal de uma instalação, porém gases
ou vapores inflamáveis podem ser incendiados por raios.
31.1.7 Impacto
A combinação de ferro ou aço oxidados e alumínio, e o impacto entre os dois, é uma
fonte provável de ignição, conhecida como ação de térmite, que pode produzir centelhas
capazes de incendiar um gás ou vapor inflamável.
198
O uso de escadas de alumínio em áreas classificadas deverá ser evitado.
O uso de tinta de alumínio em áreas classificadas também exige cuidados.
31.1.8 Reação pirofórica
O sulfeto de hidrogênio (H2S), ou outros compostos de sulfeto, passado através de
tubulações de ferro, reagem com o ferro da tubulação para produzir sulfeto de ferro. O sulfeto
de ferro, quando exposto ao ar, oxida muito rapidamente e atinge temperaturas capazes de
incendiar um gás ou vapor inflamável. Esse fenômeno é conhecido como reação pirofórica, e
pode ser evitado umedecendo-se o sulfeto de ferro com água ou evitando seu contanto com o
ar.
31.1.9 Radiofrequência
O aumento do uso de telefones celulares que operam em frequências altas provocou
alguma preocupação. Tal preocupação foi revelada por uma grande companhia petrolífera, em
1993, no que diz respeito ao risco de usar telefones celulares em postos de gasolina.
Os postos de gasolina têm áreas de zona 1 em torno das bombas, devido à presença
de vapores de gasolina. A energia transmitida por um telefone celular, se usado nessas áreas,
poderia ser captada pela estrutura metálica, atingindo como uma antena, e produzir uma
centelha suficiente para incendiar o vapor de gasolina.
Outras fontes de radiofrequências são os transmissores de rádio e de televisão
e as instalações de radar.
No que diz respeito a instalações de radar, houve preocupação quanto à
possível combustão de gases inflamáveis no terminal de gás St. Fergus, no
noroeste da Escócia, causada por transmissão de radar, provenientes da
instalação de radar próxima em Crimond.
31.1.10 Vibração
A vibração é indesejável na medida em que provoca a deterioração prematura dos
equipamentos, caso se prolongue. Exemplos típicos são: desgastes crescentes em rolamentos,
afrouxamento de conexões elétricas, etc. A vibração também é conhecida como causa de
fadiga metálica do revestimento de cobre e condutores de cabo MICC (Mineral Copper Cable –
Cabo de cobre isolado com Mineral), ou MIMS (Mineral Isulated Metal Sheath – Blindagem
Metálica Isolada com Mineral) devido ao endurecimento de trabalho.
199
32 Glossário
ATEX Conjunto de regras que definem o processo de certificação p/ equipamentos Ex na Comunidade Europeia
CE Certificação Europeia CEPEL Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
CERTUSP Instituto de Eletrotécnica da Universidade de São Paulo
COBEI Comitê Brasileiro de Eletricidade
DIPQ Declaração de Importação de Pequenas Quantidades
IA Corrente de rotor bloqueado
ICRS Índice Comparativo de Resistência Superficial
IEC Comitê Internacional de Eletrotécnica
IN Corrente nominal do motor INMETRO Instituto de Metrologia e Qualidade Industrial
IP Code – Código de Proteção Internacional
IS Intrinsecamente Seguro
MDIC Ministério do Desenvolvimento Industrial e Comercial
NEC Comitê Americano de Eletricidade NSI Não Intrinsecamente Seguro
O’rings Junta de borracha utilizadas para vedações OCA Organismo de Certificação Acreditados
RAC Regulamento de Avaliação da Conformidade
SBAC Sistema Brasileiro de Avaliação da Conformidade
tE Tempo necessário para alcançar a temperatura limite TOC Temperatura de Operação Contínua
UC União Certificadora
UL-Br Underwriters Laboratories do Brasil
200
Referências
BEGA et al. Instrumentação industrial. Editora Interciência. 2ª edição de 2003.
JORDÃO, Dácio de Miranda. Manual de instalações elétricas em industrias
químicas,petroquímicas e de petróleo: atmosferas explosivas. Editora Qualitymark 3ª
edição de 2002.
Normas
ANBT NBR IEC 60079-0:2008 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 0:
Requisitos gerais.
ANBT NBR IEC 60079-5:2006 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 5.
Imersão em areia “q”.
ANBT NBR IEC 60079-10:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 10
Classificação de áreas.
ANBT NBR IEC 60079-14:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 14
Instalações elétricas em área classificadas (exceto minas).
ANBT NBR IEC 60079-17:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 17
Inspeção e manutenção de instalação elétricas em áreas classificadas (exceto
minas).
ABNT NBR IEC 60529:2005. Graus de proteção para invólucros de equipamentos elétricos
(código IP).
ABNT NBR IEC 61241-0:2006. Equipamentos elétricos para utilização em presença de poeira
combustível – Parte 0: Requisitos gerais.
ABNT NBR IEC 61241-1:2006. Equipamentos elétricos para utilização em presença de poeira
combustível – Parte 1: Proteção por invólucros “tD”.
ABNT NBR IEC 60079-1:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 1: .à
prova de explosão “d”.
ABNT NBR IEC 60079-11:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 11:
.segurança intrínseca “i”.
ABNT NBR IEC 60079-15:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 15:
tipo de proteção “n”.
201
ABNT NBR IEC 60079-18:2007 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 18:
tipo de proteção “m”.
ABNT NBR IEC 60079-25:2009 Equipamentos elétricos para atmosfera explosiva – Parte 25:
Sistema Intrinsecamente Seguro.
ABNT NBR ISO 9001:2000. Sistemas de gestão da qualidade. Requisitos.
ABNT NBR NM IEC 60050-426:2002. Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas.
Terminologia.
ABNT IEC-TR 60079-20:2008 Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte 20:
Dados de gases ou vapores inflamáveis referentes à utilização de equipamentos
elétricos.
IEC 60034-5:2001. Rotating eletrical machines Part 5: Degees of protection provided by the
integral design rotating machines (IP Code)-Classification.
IEC 60079-2:2001. Explosive atmospheres – Part 2: Equipament protection by pressurized
enclosure “p”
IEC 60079-6:1995. Explosive atmospheres – Part 6: Equipament protection by oil immersion “o”
IEC 60079-7:2001. Explosive apparatus for explosive gas atmospheres – Part 7: Increased
safety “e”
IEC 60079-19:2006. Explosive atmospheres – Part 19: Equipament repair,overhaul and
reclamation.
IEC 60331:1999. Tests for electric cables under fire conditions – Circuit integrity.
IEC 60332:2004. Tests for electric and optical fibre cables under fire conditions.
IEC 61892-7:1997 . Mobile and fixed offshore units. Eletrical installations – Part 7: Hazardous
áreas.
Portarias
MTE – Portaria n0 598, de 07 de dezembro de 2004.
MTE – Portaria n0 126, de 03 de junho de 2005.
MTE – Portaria n0 62, de 05 de maio de 2006.
INMETRO / MDIC – Portaria n0 83, de 03 de abril de 2006.
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ANEXOS
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