Baixe Instalações elétricas em áreas potencialmente explosivas -v11 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! [µJ] Vista aérea da estação de compressores de RFQ Vista aérea das multivias de Lorena REVISÃO 19 ESTA PÁGINA FOI PROPOSITADAMENTE DEIXADA EM BRANCO Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 5 8. Vantagens e desvantagens dos principais tipos de proteção; 9. Pontos mais relevantes das normas (brasileiras, internacionais e estrangeiras) e portarias aplicáveis (ex.: número máximo e bitola de fios em unidade seladora, convecção natural provocada em salas que contêm acionadores movidos a gás, processo de emissão de declaração de importação para equipamentos importados, etc.); 10. Enfatizar a importância do atendimento da portaria INMETRO 83/2006 e seus anexos ou outra portaria que a venha substituir, bem como das conseqüências técnicas, civis e legais do seu descumprimento; 11. Tipos de não conformidades que comprometem o tipo e o grau de proteção de equipamentos e acessórios (ex.: prensa-cabo danificado); 12. O que pode e o que não pode ser feito, (ex.: unidades seladoras sem eletrodutos na saída; caixas Ex d com prensa-cabos Ex e; vários cabos em um único prensa- cabo; danos à massa de selagem); 13. Apresentação detalhada da filosofia e metodologia e limitações das Normas PETROBRAS (CONTEC), Normas Brasileiras (ABNT), normas Mercosul (NM), Normas Internacionais (IEC) e Normas Estrangeiras (API) sobre classificação de áreas. Embora já existam no país três obras excepcionais escritas em língua portuguesa2, apresentamos este trabalho por julgar importante um texto em linguagem acessível e sem muito aprofundamento teórico com informações que propiciem uma fácil assimilação dos conceitos apresentados. Francisco André de Oliveira Neto - TPCMI II andrenet@petrobras.com.br Telefone: 0xx84-3323-2612 0xx84-9419-1850 Mossoró – RN, maio de 2006. 2 As obras são: Manual de instalações elétricas em indústrias químicas, petroquímicas e de petróleo escrito pelo engenheiro Dácio de Miranda Jordão, hoje aposentado da PETROBRAS; Manual de segurança intrínseca: do projeto à instalação escrito pelo engenheiro Giovanni Hummel Borges e INSTRU-EX: instruções gerais para instalações em atmosferas explosivas, escrita pelos engenheiros Hélio Kanji Suzuki e Roberto Gomes de Oliveira, ambos funcionários da PETROBRAS. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 6 Nenhum trabalho é considerado concluído por seu autor. Ele está constantemente em atualização buscando corrigir todas as possíveis falhas. Por este motivo, muitos passam por esta vida sem tempo hábil para revelar suas descobertas ou sua forma de pensar. Nosso objetivo, no entanto, é apresentar um trabalho simples sem a pretensão de alcançar a perfeição, corrigindo-o à medida que os erros sejam descobertos ou atendendo-se as sugestões de melhoria do texto e forma de apresentação. Agradecemos imensamente as contribuições recebidas, esperando que outros também sejam desafiados a dar a sua parcela de contribuição. Sejamos proativos, afinal como dizia o grande Camões: “jamais haverá um ano novo, se continuarmos a copiar os erros dos anos velhos”. Francisco André de Oliveira Neto - TPCMI II andrenet@petrobras.com.br Telefone: 0xx84-3323-2612 0xx84-9935-0380 Mossoró – RN, novembro de 2006. Mais uma vez estamos revisando o texto, corrigindo erros de ortografia, concordância e aprimorando o texto básico. Novamente ressaltamos que nenhum trabalho é considerado concluído por seu autor, pois ele está constantemente em atualização buscando corrigir todas as possíveis falhas. Essas correções serão procedidas sempre que formos utilizar o texto para ministrar um curso que verse sobre o tema. Incentivamos a todos a aprender com os erros e acertos dos outros, pois como afirmou José Saramago, “Aprender com a experiência dos outros é menos penoso do que aprender com a própria”. Francisco André de Oliveira Neto - TPCMI II andrenet@petrobras.com.br Telefone: 0xx84-3323-2612 0xx84-9935-0380 Mossoró – RN, março de 2007. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 7 Com o desenvolvimento dos processos industriais, surgiram áreas consideradas de risco devido a presença de substâncias inflamáveis e potencialmente explosivas, que impediam o uso de equipamentos baseados na utilização da eletricidade, pois os instrumentos eletrônicos baseados em válvulas elétricas e grandes resistores de potência, propiciavam o risco de incêndio devido a possibilidade de faíscas elétricas e temperaturas elevadas destes componentes. Somente com o advento dos semicondutores (transistores e circuitos integrados), foi possível reduzir as potências dissipadas e tensões nos circuitos eletrônicos e viabilizar-se a aplicação de técnicas de limitação de energia, que simplificadamente podem ser implantadas nos equipamentos de instrumentação, dando origem, assim, à Segurança Intrínseca. É com o foco na segurança das pessoas e da instalação que elaboramos e procuramos sempre atualizar a presente apostila que busca transmitir os conceitos que norteiam o assunto, a fim de torná-lo de domínio público. Alguém disse certa vez que: não existe receita infalível contra acidentes de trabalho. Isso acontece porque a componente humana tem um peso significativo no processo de formação de condições favoráveis à ocorrência de acidentes e nunca temos controle total das ações humanas. Daí a importância de tomarmos consciência de que a segurança é uma decisão individual. Essa decisão individual e intransferível passa indubitavelmente pelo interesse em se trabalhar com segurança através da obediência aos procedimentos de execução, utilização de ferramentas adequadas, atenção focada na tarefa a ser executada e, na dúvida, consultar sobre a maneira mais segura de se executar determinada tarefa. Sabemos que o nosso trabalho não está concluído e temos ciência que não abordamos tudo. Mas temos certeza que estamos contribuindo para a mudança no status atual, subindo mais um degrau na busca da excelência na segurança de nossas instalações e, por conseguinte na segurança das pessoas que dela se utilizam. Francisco André de Oliveira Neto - TPCMI II andrenet@petrobras.com.br Telefone: 0xx84-3323-2612 0xx84-9926-5408 Mossoró – RN, julho de 2007. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 10 SUMÁRIO 1 O PROCESSO DE ACIDENTE............................................................................. 15 1.1 O custo da perda da vida humana para a indústria “off shore” brasileira ...... 18 2 FOGO E INCÊNDIO ............................................................................................. 22 3 PROPRIEDADES BÁSICAS DAS SUBSTÂNCIAS INFLAMÁVEIS ............... 25 4 Classificação dos produtos inflamáveis.................................................................. 31 4.1 Classificação dos produtos inflamáveis segundo o API................................. 31 4.2 Classificação dos produtos inflamáveis segundo a IEC ................................. 34 4.3 Critérios de agrupamento dos produtos inflamáveis: classificação API x IEC 35 5 RISCO, PERIGO E EXPLOSÃO........................................................................... 38 5.1 Graus de risco ................................................................................................. 39 5.1.1 A visão americana .................................................................................. 39 5.1.2 A visão internacional .............................................................................. 42 5.2 Minimizando o risco de incêndios e explosões .............................................. 43 6 RISCOS DE EXPLOSÃO A PARTIR DE POEIRAS COMBUSTÍVEIS ............ 45 7 CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS ........................................... 52 7.1 Definições....................................................................................................... 52 7.2 Plano de áreas classificadas............................................................................ 54 7.3 Extensão da área classificada ......................................................................... 55 7.3.1 Efeitos dos parâmetros associados as substâncias inflamáveis na determinação da extensão das áreas classificadas .................................................. 56 7.4 A visão conforme o conceito americano ........................................................ 57 7.4.1 Exemplo de figuras de classificação de áreas......................................... 60 7.5 A visão conforme norma internacional .......................................................... 63 7.5.1 Avaliação do grau de ventilação e sua influência na classificação das áreas 65 7.5.1.1 Estimativa do grau de ventilação........................................................ 66 7.5.1.2 Disponibilidade da ventilação ............................................................ 68 7.5.1.3 Figuras de classificação de áreas conforme a visão da norma internacional ....................................................................................................... 69 7.6 A visão da norma Petrobras N-2154............................................................... 72 Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 11 7.7 Classificação de áreas geradas pela utilização de bancos de baterias ............ 75 7.8 Estimando a distância de risco ou delimitando a área classificada ................ 83 7.9 Critérios objetivos para se classificar um ambiente sujeito a acumulação de vapores inflamáveis. ................................................................................................... 84 8 CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS – UMA TAREFA DIFÍCIL ............................... 88 9 PLANO DE CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS........................................................ 93 10 GRAUS DE PROTEÇÃO .................................................................................. 97 11 TIPOS DE TECNOLOGIAS APLICADAS EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS EM ÁREAS CLASSIFICADAS............................................................ 103 11.1 Tipos de proteção Ex .................................................................................... 104 11.1.1 Prova de explosão Ex d ........................................................................ 105 11.1.2 Segurança aumentada Ex e ................................................................... 109 11.1.2.1 Terminais de segurança aumentada.............................................. 110 11.1.2.2 Motores “segurança aumentada” Ex e.......................................... 113 11.1.2.3 Luminárias Ex e............................................................................ 116 11.1.3 Imerso em óleo Ex o............................................................................. 118 11.1.4 Equipamentos pressurizados Ex p ........................................................ 119 11.1.5 Equipamentos elétricos encapsulados Ex m......................................... 120 11.1.6 Equipamentos e dispositivos Segurança Intrínseca Ex i. ..................... 120 11.1.6.1 Equipamentos simples .................................................................. 123 11.1.7 Equipamentos elétricos não acendíveis Ex n........................................ 124 11.1.8 Imersos em areia Ex q .......................................................................... 128 11.1.9 Proteção especial Ex s .......................................................................... 129 11.1.10 Proteção combinada.............................................................................. 130 11.1.11 Soluções de projeto/campo................................................................... 131 11.2 Equivalência das diferentes técnicas de proteção......................................... 132 11.3 Energia de Ignição........................................................................................ 134 11.3.1 Circuitos Limitadores de energia.......................................................... 137 11.4 Resumo ......................................................................................................... 141 12 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ÁREAS CLASSIFICADAS ................... 142 12.1 Sistema com Eletrodutos (filosofia americana)............................................ 143 12.1.1 Violações e exceções ............................................................................ 146 12.2 Sistema com Cabos....................................................................................... 151 12.3 Erros mais comuns em instalações “Ex” ...................................................... 151 Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 12 13 INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS EM ÁREAS CLASSIFICADAS ..... 154 13.1 Instalação de equipamentos elétricos em áreas classificadas ....................... 154 13.2 Fontes de Ignição de origem não elétrica: .................................................... 156 13.3 Recomendações quanto à localização de bancos de baterias ....................... 160 14 INSPEÇÃO EM ÁREAS CLASSIFICADAS.................................................. 163 14.1 Graus de inspeção......................................................................................... 164 14.2 Tipos de inspeção ......................................................................................... 164 14.3 Requisitos gerais a serem obedecidos para efetuar a inspeção em uma área classificada ............................................................................................................... 166 14.4 Comentários Sobre a Inspeção ..................................................................... 167 15 CERTIFICAÇÃO DE CONFORMIDADE ..................................................... 191 15.1 A Certificação no Brasil ............................................................................... 192 15.2 Marcação de equipamentos Ex..................................................................... 195 16 PRESCRIÇÕES DA NR-10 PARA TRABALHOS EM ÁREAS CLASSIFICADAS. ...................................................................................................... 198 16.1 Formação dos trabalhadores. ........................................................................ 202 17 CRITÉRIOS PARA DETERMINAÇÃO DO GRAU DE RISCO OU MÉTODOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS .................................................. 207 17.1 Calculando a mínima vazão de ar a fim de obter ventilação adequada utilizando-se como critério as emissões fugitivas .................................................... 207 17.2 Um método alternativo para classificação da área ....................................... 211 17.3 Procedimento para classificação de áreas..................................................... 224 17.4 Interpretação da IP 15 em projeto de plantas de processo: uma aproximação do senso comum ....................................................................................................... 227 18 ANEXOS.......................................................................................................... 235 18.1 ANEXO I - Exercícios resolvidos ................................................................ 235 18.2 ANEXO II - Portaria n. 176 ......................................................................... 247 18.3 ANEXO III - Portaria n. 83/2006 ................................................................. 249 18.4 ANEXO IV - Relação de normas relativas à segurança de instalações e pessoas em áreas potencialmente explosivas............................................................ 251 18.5 ANEXO V - Relação dos principais sítios para consultas relativos a áreas classificadas .............................................................................................................. 258 18.6 ANEXO VII - Fibras óticas ......................................................................... 259 Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 15 1 O PROCESSO DE ACIDENTE Morrer não é difícil. Difícil é a vida e seu oficio. (Malakovski) Alguns aspectos na investigação dos acidentes revelam alguns pontos importantes sobre o processo de acidente, dos quais um se destaca: não tem nenhum sentido procurar uma única causa de um determinado acidente. A vergonha de confessar o primeiro erro nos leva a cometer muitos erros. La Fontaine ACIDENTES Acontecimentos casuais, fortuitos ou imprevistos, e de que resultam geralmente danos, prejuízos, avarias, desastres, lesões ou mortes. ACIDENTE DO TRABALHO A lei 8.213/91 em seu art. 19, o define como aquele que ocorre pelo exercício do trabalho, a serviço da empresa, provocando lesão corporal ou perturbação funcional, que cause a morte, perda, ou redução permanente ou temporária da capacidade para o trabalho. Ainda determina que a empresa é responsável pela adoção de medidas coletivas e individuais de proteção e segurança da saúde do trabalhador, alem de manter os trabalhadores informados pormenorizadamente sobre os riscos da operação a executar e dos produtos a manipular, sendo passível de punição Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 16 penal e/ou multa caso deixe de cumprir essa determinação Os acidentes normalmente são o resultado de uma combinação de circunstâncias particulares e rotineiramente é constatado que os mesmos são precedidos por vários incidentes ou “quase acidentes”. Nessas ocasiões estão presentes a maioria das condições para sua ocorrência. Outra característica dos acidentes é que, quando os mesmos acontecem, as conseqüências são muito diversas, podendo em determinadas situações, resultar ou não em danos. Os principais acidentes na indústria do petróleo são causados por gases de hidrocarboneto, liberados por alguns vasos onde são mantidos sob pressão. Os acidentes são fogo e explosões, e as fontes de ignição, geralmente, são soldas, faíscas, temperaturas elevadas e pontos quentes. Os maiores riscos na produção de petróleo são devido ao fogo, explosões e liberação tóxica. Contudo, analisando a bibliografia sobre o assunto, conclui-se que o fogo é o mais freqüente, mas as explosões podem ser de significação particular devido a mortes e perdas. A liberação tóxica tem um alto potencial de resultar na morte de um grande número de pessoas, embora esses casos sejam extremamente raros. Qualquer que seja o acidente, a redução de suas conseqüências depende, necessariamente, da manutenção de contenção ou barreiras de proteção. Isto inclui não somente a prevenção do vazamento, mas também em se evitar uma explosão dentro de um vaso, de uma tubulação ou de uma área parcialmente confinada, ou minimizar o inventário a ser queimado isolando algumas áreas. Alguns elementos que determinam a magnitude da severidade associada a um risco são: Inventário Um dos fatores mais importantes para se determinar a severidade de risco é o inventário3 do material de perigo. Quanto maior for o inventário, maior é o potencial de danos. Energia A energia é necessária para iniciar o processo de ignição ocasionando fogo ou explosão, assim como para gases dispersos até que eles formem uma nuvem. Poderia ser armazenada no material (sob a forma de pressão ou temperatura), de uma reação química ou de uma fonte externa. Na situação específica de vazamento, a pressão e a temperatura interna do gás e a velocidade do vento governam o processo de dispersão. 3 Entende-se como inventário de produtos inflamáveis as massas totais de materiais inflamáveis presentes na instalação em um determinado instante de tempo. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 17 Tempo O fator tempo afeta a taxa de liberação assim como o tempo de alarme. Os riscos associados a uma liberação instantânea são diferentes de uma contínua. O tempo de alarme, para tomar as ações de segurança necessárias são importantes para reduzir o número das pessoas expostas ao risco. Um sistema de detecção efetivo, na primeira fase da formação de nuvem, pode reduzir ou evitar um acidente. A relação intensidade-distância A distância na qual um risco resultará em prejuízo ou danos materiais são importantes. Para explosões, o pico de pressão é uma função da massa de combustível e da distância entre a fonte e o alvo. Exposição Estimar a distância necessária para reduzir os riscos de um incêndio ou explosões para as pessoas, baseando-se nos critérios de fluxo de calor ou pico de pressão, essas distâncias podem variar desde 250 a 1000 m, para uma grande planta de processo de hidrocarboneto. Não estamos considerando aqui os efeitos provenientes de uma reação em cadeia4 nem para liberação tóxica, cujas distâncias são ainda maiores. Uma medida que pode atenuar as conseqüências do acidente é a redução da exposição das pessoas presentes na área afetada. A redução da exposição é o resultado da aplicação de medidas mitigadoras antes do início do risco para que ações de emergência sejam tomadas depois de identificadas. A segunda situação depende dos modos disponíveis para avaliar o surgimento das condições necessárias para um risco evoluir para um acidente. Quando as ações para se evitar um acidente não são suficientes ou adequadas, poderá haver perdas e custos tais como: (a) Acidentes; (b) Danos; (c) Demoras na partida de plantas; (d) Redução da produção devido a planta parada; (e) Manutenção em equipamento e instalações; (f) Perda de mercado; (g) Reações do público e danos à imagem e (h) Garantia. São essenciais, na prevenção da perda, calcular o custo do risco, e determinar quais os níveis de risco que são inaceitáveis e devem ser eliminados através de novos investimentos. Estes valores também fornecem informações para fundamentar as decisões racionais de redução de risco. 4 Reação em cadeia ou efeito dominó se refere a uma cadeia de acidentes ou situações em que a carga gerada por fogo e/ou explosões em uma unidade provoca acidentes secundários em outras unidades de um processo industrial. Estes acidentes têm seus efeitos potencializados quando comparados aos acidentes considerados isoladamente. Para maiores informações a respeito, ver o artigo “Impactos de acidentes em cadeia em refinarias de petróleo”. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 20 A proporção de fatalidades nas indústrias químicas e petroquímicas situa-se em torno de 7% e representa um custo para a nação. A título de exemplo, para a Inglaterra, situa-se entre £14.000.000 e £63.000.000 por ano. Supondo o número de fatalidades anuais igual a 24 como sendo representativo, cada vida humana perdida nos acidentes na Inglaterra, devido as indústrias químicas e petroquímicas, apresentam um custo médio entre 333.583 24 000.000.14 ==CVH e 000.625.2 24 000.000.63 = . Convertendo para dólares americanos, o custo da vida humana (CVH) varia de US$ 886.700 a US$ 3.990.000 ou ainda US$ 2.438.3506 como valor médio. Este valor representa o custo médio para o país inteiro, e não somente para a companhia. Por outro lado, os custos de decisões judiciais e dos danos a imagem não estão computados. O trabalho de BLOMQUIST, baseado na estimativa de perda esperada pela produção de bens e serviços, com trabalhadores americanos, fornece os resultados seguintes constantes na Tabela 1. Tabela 1: Nível de risco versus valor médio da vida humana Nível de risco Valor médio da Vida Humana (US$) Valor médio da Vida Humana (R$) 10-3 168.000 336.000,00 10-4 1.068.000 2.136.000,00 10-5 1.963.000 3.926.000,00 10-6 6.746.000 13.492.000,00 Informações adicionais podem ser encontradas em vários trabalhos, mas todos apresentam uma extensa faixa de valores calculados que vão de US$ 300.000 a US$ 3.500.000 e são relativos a procedimentos de cálculo que poderiam ser gastos em indenização ou justificar os procedimentos adotados para minimizar riscos. O custo da perda da vida humana calculado segundo a realidade brasileira, pode ser obtido, se analisado as decisões judiciais, com vistas a estabelecer uma metodologia de cálculo das indenizações. Usando os dados a seguir, é possível fazer uma avaliação um familiar. É muito mais difícil para a família aceitar a “morte escancarada” (repentina) causada por um acidente ou desastre. Esses acontecimentos geram crises e desestruturação familiar, seja pela privação do convívio ou pelas dificuldades financeiras quando o morto é arrimo de família. 6 Considerando a cotação 1US$=R$2,00 temos que o CVH médio estaria em torno de R$ 4.876.700,00. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 21 da indenização a ser paga pela perda da vida humana considerando que: a idade média de um petroleiro trabalhando na indústria “off shore” é de 30 anos; a expectativa atual de vida brasileira é 70 anos e que o salário médio de um trabalhador “off shore” nos EUA seja de $2.800,00 e equivalha ao brasileiro. Valores de indenização: i) Salários: 40 x 13 x US$ 2.800,00 (incluindo aposentadoria) = US$ 1.456.000; ii) Seguro de vida em Grupo (a condição mais freqüente, correspondendo a 4 anos de trabalho): 48 x US$ 2.800,00 = US$ 134.400; iii) Despesas com transporte e funeral: US$ 10.000; iv) penalidades Judiciais (dependendo das circunstâncias do acidente): US$ 500.000; v) FGTS a ser pago ao trabalhador: 40 x 13 x 0,08 x US$ 2.800,00 = US$ 116.480,00 A estes custos, nós devemos adicionar o custo (não judicial) da substituição do trabalhador morto e que envolveria seleção e treinamento desse novo trabalhador. Considerando um tempo de adaptação médio de 12 meses, teremos que acrescentar aos custos anteriores 13 x US$ 2.800,00, mais os encargos sociais resultando em US$ 36.400,00 e isso não é tudo. O custo da perda da vida de um trabalhador trabalhando na indústria “offshore” poderia custar a empresa (de um modo simplificado), adicionando encargos judiciais de 20% até US$ 2.700.000,00. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 22 2 FOGO E INCÊNDIO O fogo é um tipo de queima, combustão ou oxidação que resulta de uma reação química em cadeia, que ocorre na medida em que atuem concomitantemente o combustível, o oxigênio, o calor e a continuidade da reação de combustão. Já a combustão é um processo de oxidação rápida e auto sustentada, acompanhada da liberação de luz e calor, de intensidades variáveis. Os principais produtos da combustão e seus efeitos à vida humana são: gases (CO, HCN, CO2, HCl, SO2, NOx, etc., todos tóxicos); calor (pode provocar queimaduras, desidratação, exaustão, etc.); chamas (se tiver contato direto com a pele, podem provocar queimaduras) e fumaça (a maior causa de morte nos incêndios, pois prejudica a visibilidade, dificultando a fuga). Até pouco tempo, predominava a figura do triângulo do fogo, que agora foi substituído pelo TETRAEDRO DO FOGO, pela inclusão da reação em cadeia. Eliminando-se um desses 4 elementos, cessará a combustão e, conseqüentemente, o foco de incêndio. Pode-se afastar ou eliminar a substância que está sendo queimada, embora isto nem sempre seja possível. Pode-se eliminar ou afastar o comburente (oxigênio), por Figura 1: Triângulo do fogo Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 25 3 PROPRIEDADES BÁSICAS DAS SUBSTÂNCIAS INFLAMÁVEIS As indústrias químicas e petroquímicas manuseiam uma variedade muito grande de substâncias, as quais apresentam propriedades físico-químicas diferentes. Por isso, torna-se imprescindível conhecermos essas propriedades, como ocorre sua interação com o meio e os riscos que podem advir dessa interação para as pessoas e instalações. Algumas substâncias são tóxicas enquanto outras apresentam risco de inflamabilidade ou explosão extremamente elevada. Saber como lidar com essas substâncias e como evitar ou minimizar os riscos de incêndio ou explosões é o objetivo proposto. Os principais conceitos ligados às propriedades dos líquidos, gases e vapores são apresentados a seguir: Vaporização É a mudança de seu estado físico de agregação da forma líquida para a gasosa, sendo função direta da temperatura. O grau de evaporação é caracterizado pelo coeficiente de evaporação e varia com a pressão e o calor latente de vaporização. Logo Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 26 o coeficiente de vaporização engloba todos os principais efeitos relativos à velocidade de evaporação de um líquido sob condições normais e é definido como a relação entre o período de sua evaporação e o período de evaporação do éter7. Convecção É o movimento do ar que, resultante da existência de pelo menos uma pressão diferencial ou uma diferença de temperatura, torna os gases e vapores capazes de se misturar. Difusão É a propriedade que possuem os gases e vapores de se misturar devido ao movimento intrínseco de suas moléculas. Densidade e densidade relativa Densidade ou massa específica é uma propriedade associada à relação existente entre a massa de um sólido ou uma substância e o espaço ou volume associado a ela. Dessa maneira, densidade de um gás seria a quantidade de partículas desse gás que ocupa um certo volume8. Densidade relativa é obtida pelo quociente entre a massa específica de uma substância ou material e a massa específica de uma substância ou material padrão9. De modo geral, o padrão utilizado é a água destilada a 4°C, cuja densidade absoluta pode ser considerada como 1g/cm³. No nosso caso, a densidade do vapor, ou gás deve ser referenciada ao ar, pois é nosso desejo saber como será a sua dispersão. 7 Quanto maior o número apresentado, menor é a taxa de evaporação. Por exemplo: o benzeno tem uma taxa de evaporação igual a 2,8. Isto significa que ele leva 2,8 vezes mais tempo para evaporar que o éter etílico. A taxa de liberação depende dos seguintes fatores: geometria da fonte de risco, velocidade de liberação, concentração, volatilidade de um líquido inflamável e temperatura do líquido. 8 Em linguagem matemática v md = . 9 Densidade relativa é dada por água substância d ddr = . Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 27 Estado normal de agregação É o estado no qual uma substância existe sob condições normais e determinadas, ou seja, 0ºC e 101,3 kPa. Uma substância que se encontre no estado gasoso, em condições normais de temperatura e pressão, é chamada de gás. Grau API do American Petroleum Institute (ºAPI) Forma de expressar a densidade relativa de um óleo ou derivado em relação à água. A escala API, medida em graus, varia inversamente com a densidade relativa, isto é, quanto maior a densidade relativa, menor o grau API. O grau API é maior quando o petróleo é mais leve. Petróleos com grau API maior que 30 são considerados leves; entre 22 e 30 graus API, são médios; abaixo de 22 graus API, são pesados; com grau API igual ou inferior a 10, são petróleos extra pesados. Quanto maior o grau API, maior o valor do petróleo no mercado. A relação entre o grau API e a densidade relativa de um fluido é dada pela fórmula: 5,1315,141 −= rd API . Onde rd é a densidade relativa a 15,6°C medida em relação a água a 4°C. Assim um petróleo que tem grau API 39°, possui uma densidade relativa de 0,83 enquanto a água tem grau API 10°, pois sua densidade relativa é unitária. Ponto de fulgor (Flash Point) Menor temperatura na qual um líquido sob certas condições normalizadas libera vapores em quantidade suficiente para formar uma mistura vapor/ar inflamável. Nessa temperatura, a quantidade de vapores não é suficiente para assegurar uma combustão contínua e sim de uma forma rápida chamada de “flash” que se extingue uma vez que a temperatura na superfície do líquido ainda não é suficientemente elevada. O ponto de fulgor das substâncias inflamáveis pode ser alterado pela adição de outras substâncias. Se a adição for feita com líquidos inflamáveis com ponto de fulgor Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 30 Figura 3: Taxa de expansão líquido/vapor Enriquecimento de oxigênio O teor normal de oxigênio na atmosfera é de 20,95%. Se um determinado local tem um valor superior a esse, é considerado como sendo enriquecido. Exemplos de onde o enriquecimento de oxigênio pode ocorrer: as plantas de fabricação de gás; os hospitais; e locais onde são utilizados equipamentos de oxiacetileno. Um ambiente enriquecido com oxigênio apresenta três riscos distintos: ⇒ Ele pode baixar a temperatura de ignição de materiais inflamáveis. ⇒ Aumenta, de modo significativo, o Limite Superior de Inflamabilidade (LSI) da maioria dos gases e vapores, desse modo ampliando a faixa de inflamabilidade, ⇒ Permite que ela seja inflamada com valores muito mais baixos de energia. Bleve "Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion" ou “Bola de Fogo” é uma combinação de incêndio e explosão, com uma emissão intensa de calor radiante, em um intervalo de tempo muito pequeno. É uma explosão de gás ou vapor em expansão proveniente de um líquido em ebulição. Pode ser definido como o mais grave modo de falha de um recipiente: sua ruptura em dois ou mais pedaços, no momento em que o conteúdo líquido está acima do seu ponto de ebulição à pressão atmosférica normal, geralmente resultante de uma exposição de recipiente a um incêndio. 1 litro de gasolina líquida 1 litro de propano líquido 1 litro de oxigênio líquido 37 litros de gasolina vapor 270 litros de propano gasoso 860 litros de oxigênio gasoso Foto 1: Exemplo de BLEVE Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 31 4 Classificação dos produtos inflamáveis Com o desenvolvimento da indústria e dos procedimentos de segurança, foi necessário categorizar os produtos inflamáveis em função de sua capacidade de gerar pressões de explosão elevadas bem como o menor valor de energia necessária para que determinada substância inflamável possa ser ignitada. 4.1 Classificação dos produtos inflamáveis segundo o API Diversos estudos foram levados a cabo a fim de agrupar as diversas substâncias em um conjunto que apresentassem similaridades de comportamento. Dentre as proposições apresentadas está o método do API que procedeu ao agrupamento pelo MESG (Máximo interstício Experimental Seguro) que deve ser aplicado ao invólucro para que o mesmo possa funcionar corretamente dentro do conceito de segurança de um equipamento prova de explosão. Segundo a padronização americana, os produtos inflamáveis são categorizados em três classes conforme eles se apresentem sob a forma de gás, vapor, poeira ou Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 32 fibras. Os produtos mais comuns, relacionados ao seu respectivo grupo são apresentados a seguir: Tabela 3: Classificação segundo o API GRUPO A Acetileno Acetileno GRUPO B Butadieno, óxido de Etileno, Acroleína, Hidrogênio (ou gases e vapores de risco equivalente ao do Hidrogênio, tais como certos gases manufaturados). Gás inflamável, vapores produzidos por líquidos inflamáveis ou por líquidos combustíveis, misturados ao ar de tal modo que possam provocar incêndio ou explosão, tendo MESG - interstício máximo experimental seguro menor ou igual a 0,45 mm ou MIC - razão de corrente mínima de ignição menor ou igual a 0,40. GRUPO C Ciclopropano, Eter Etílico, Etileno, Eteno, Sulfeto de Hidrogênio, ou gases e vapores de risco equivalente. Gás inflamável, vapores produzidos por líquidos inflamáveis ou por líquidos combustíveis, misturados ao ar de tal modo que possam provocar-incêndio ou explosão, tendo MESG - interstício máximo experimental seguro maior do que 0,45 mm e menor ou igual a 0,75 mm, ou MIC - razão de corrente mínima de ignição maior do que 0,40 e menor ou igual a 0,80. CLASSE I (Gases e vapores) GRUPO D Acetona, Álcool, Amônia, Benzeno, Benzol, Butano, Gasolina, Hexano, Metano, Nafta, Gás Natural, Propano, vapores de vernizes, ou gases e vapores de risco equivalente. Gás inflamável, vapores produzidos por líquidos inflamáveis ou por líquidos combustíveis, misturados ao ar de tal modo que possam provocar incêndio ou explosão, tendo MESG - interstício máximo experimental seguro maior do que 0,75 mm ou MIC - razão de corrente mínima de ignição maior do que 0,80. GRUPO E Pós-metálicos combustíveis, incluindo alumínio, magnésio, e suas ligas comerciais ou outros pós- combustíveis, cujo tamanho de suas partículas, abrasividade e condutividade apresentem risco similar quanto ao uso de equipamentos elétricos. A resistividade é inferior a 105Ωcm. GRUPO F Pós de carvão, de grafite, e pós de coque. Pós-carbonáceos combustíveis, tendo mais do que 8% no total de materiais voláteis ou tenham reagido com outros materiais e apresentem risco de explosão. A resistividade está entre 102 e 108Ωcm. CLASSE II (Poeiras) GRUPO G Açúcar, ovo em pó, farinha de trigo, goma- arábica, celulose, vitamina Bl, vitamina C, aspirina, algumas resinas termoplásticas, etc Pós-combustíveis que não se enquadrem nos Grupos E e F, incluindo pós de cereais, de grãos, de plásticos, de madeiras e de produtos químicos. A resistividade é superiora 105Ωcm. CLASSE III (Fibras) Rayon, algodão, sisal, juta, fibras de madeira, etc. Fibras combustíveis ou material leve e flutuante de fácil ignição, mas que não são prováveis de estar em suspensão no ar em quantidades suficientes para formar mistura explosiva. Exemplos: rayon, algodão, sisal, juta, fibras de madeira ou outras de risco similar. Observação: Para a Classe III não há subdivisão em Grupos Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 35 sucessivamente e, por conseguinte, uma explosão com um produto do subgrupo IIC tem um efeito destruidor (pressão de explosão, velocidade de propagação, etc.) muito maior que a do Grupo B. Por essa razão é que um equipamento construído para suportar a explosão do subgrupo IIA, por exemplo, não pode ser utilizado no Grupo B ou C. 4.3 Critérios de agrupamento dos produtos inflamáveis: classificação API x IEC (*) Extraído e adaptado de BORGES, pp. 21 a 24 Diferentes tipos de gases são agrupados de acordo com suas propriedades de ignição. Dentro destas propriedades destacam-se: energia de ignição, máximo interstício experimental seguro e classe de temperatura de ignição. O agrupamento de gases ou vapores inflamáveis baseia-se em dois princípios físicos: a energia elétrica necessária para sua ignição (método MIC/MIV - menor corrente ou tensão de ignição) e o resfriamento da chama quando uma explosão se propaga do interior para o exterior de um invólucro através de uma junta (método MESG - máximo interstício experimental seguro). Durante muitos anos, nos E.U.A., o agrupamento de gases ou vapores inflamáveis baseou-se no método MESG. Por este método, quão maior for o comprimento e mais estreito for a largura de junta necessária para resfriar a chama gerada pela explosão de uma mistura gasosa no interior de um invólucro, mais criticamente é classificado o gás que compõe a mistura. Assim sendo, segundo o MESG, os gases são agrupados de D (menos críticos) ao A (mais crítico). Desta forma, o metano, o propano, o etano, os álcoois e diversos solventes industriais (todos do grupo D) apresentam o mesmo MESG. Já o eteno (ou etileno), a maioria dos éteres e alguns dos aldeídos (todos do grupo C) exigem comprimentos de junta maiores e construção de invólucros com paredes mais robustas do que os invólucros destinados para materiais do grupo D. Materiais do grupo B, tal como o hidrogênio, apresentam uma elevação de pressão muito alta, requerendo comprimentos de juntas ainda maiores que os materiais dos grupos C e D. Já o grupo A, composto apenas pelo acetileno, apesar de apresentar características similares ao hidrogênio, tem a propensão de formar acetiletos de cobre que são facilmente detonados por fricção, o que representa um risco de explosão superior ao do hidrogênio. Existem, ainda, diferenças construtivas entre os Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 36 invólucros destinados ao confinamento das explosões das atmosferas com acetileno e hidrogênio. As juntas dos invólucros que são utilizados em atmosferas de acetileno evitam que as partículas sólidas de carbono oriundas da combustão do acetileno sejam expelidas para o exterior do invólucro, pois estas sairiam em alta temperatura. Além disso, as pressões internas desenvolvidas pela combustão do acetileno são maiores que as da combustão do hidrogênio, apesar da menor velocidade de propagação da chama. Já o método (MIC/MIV) agrupa um determinado gás ou vapor segundo os valores mínimos de corrente (MIC) ou tensão (MIV) necessários para provocar a ignição de uma atmosfera formada pelo gás e o ar. Por este método o hidrogênio é o gás mais crítico, apresentando a menor energia de ignição. Sob o ponto de vista prático, o agrupamento segundo o MESG ou segundo o MIC/MIV apresentam o mesmo resultado, tanto que a partir de 1960, o agrupamento de gases deixou de se referenciar à este ou àquele método. O agrupamento dos materiais segundo a IEC é similar àquele utilizado pelo NEC, mudando-se, entretanto, a nomenclatura e a simbologia. A IEC define dois grandes grupos de gases: o grisu (gás inflamável que encerra quantidades variáveis de metano) em minas subterrâneas de carvão responde pelo Grupo I e gases presentes nas demais plantas industriais sobre a superfície respondem pelo Grupo II. Esta diferenciação está relacionada mais com o tipo da planta industrial do que com o gás propriamente dito. Isto se faz necessário tendo-se em vista que ambientes em minas são consideravelmente mais agressivos, além de apresentar uma combinação de poeiras combustíveis com o grisu. Segundo a IEC os gases do Grupo II são subdivididos nos Grupos lIA, IIB e IIC. Existindo uma certa co-relação com a subdivisão do NEC, como pode ser visto na Tabela 6 a seguir. Tabela 6: Grupos gasosos GAS IEC/NBR NEC Propano lIA D Eteno IIB C Hidrogênio B Acetileno IIC A Fonte: API 505 tabela 1 Apesar de estarmos discutindo o agrupamento de gases, as normas descrevem o agrupamento em termos de equipamentos (equipamentos do Grupo I ou do Grupo II), Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 37 identificando se é seguro utilizá-Ios com os respectivos gases destes grupos. Contudo, esta separação por grupos de gases ou grupos de equipamentos, implica em uma divergência puramente semântica, sem acarretar diferenças práticas sob o aspecto de segurança. Desta forma, ora se fala em grupo de gases, ora se fala em grupo de equipamentos. Equipamentos do Grupo I são aplicados em minas suscetíveis à exalação de grisu, enquanto que equipamentos do Grupo II são aplicados em outros locais sujeitos à presença de atmosferas explosivas. Segundo a abordagem de energia de ignição, à medida em que cresce a classificação dos grupos na Tabela 7, menor é a energia elétrica necessária para se provocar a ignição dos gases. Assim sendo, um equipamento certificado para o Grupo IIC pode ser utilizado em qualquer outro grupo, com exceção do Grupo I (minas), visto que para este grupo são exigidas características de construção mecânica mais robustas para os equipamentos. Tabela 7: Energia para ignição GRUPOS Energia para a ignição no aparelho de faiscamento (aparelho padronizado pela IEC 60079-3) I 500 µJ lIA 240 µJ IIB 110 µJ IIC 40 µJ É importante notar que não existe correlação entre a energia de ignição do gás (grau de periculosidade) e a temperatura de ignição espontânea, exemplo dito é o Hidrogênio que necessita de 20 µJ ou 560ºC, enquanto o Acetaldeido requer mais de 180 µJ mas detona-se espontaneamente com 140ºC. Convém observar que, quando se pretende utilizar um equipamento certificado, por exemplo para o Grupo IIC em ambientes do Grupo IIB, está-se utilizando o equipamento com um nível de segurança superior ao necessário, pois os níveis de energia para o Grupo IIC são inferiores aos permitidos para o Grupo IIB12. 12 Dito de outra maneira, quando um equipamento certificado para o grupo IIC é instalado em ambiente do grupo IIB, resulta que o equipamento apresenta um nível de segurança superior ao necessário, pois este libera energia em quantidade insuficiente para iniciar o processo de combustão para gases do grupo IIC e IIB. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 40 vapores inflamáveis podem existir: continuamente, intermitente, ou periodicamente, em condições normais de operação do equipamento de processo; freqüentemente, devido a vazamentos provocados por reparos de manutenção freqüentes ou quando o defeito em um equipamento de processo ou operação incorreta do mesmo provoca, simultaneamente, o aparecimento de mistura explosiva e uma fonte de ignição de origem elétrica. Esta classificação usualmente inclui os seguintes ambientes: • Locais onde líquidos inflamáveis ou gases liquefeitos inflamáveis são transferidos de um recipiente para outro; • Interiores de boxes e áreas vizinhas a operações de pulverização e pintura com solventes inflamáveis voláteis; • Locais contendo tanques ou reservatórios de líquidos inflamáveis abertos para a atmosfera; salas de secagem ou compartimentos para a evaporação de solventes inflamáveis; • Locais contendo equipamento para a extração de óleos e gorduras, utilizando solventes inflamáveis voláteis; • Compartimentos para limpeza e fixação de cores em tecidos onde líquidos inflamáveis são usados; • Salas de geradores a gás e outros compartimentos de indústrias de processamento de gás onde o gás inflamável pode escapar; • Casas de bombas com ventilação inadequada de gás inflamável ou líquido inflamável volátil; • Interiores de refrigeradores e "freezer’s" nos quais os materiais inflamáveis estão armazenados em recipientes abertos ou de fácil ruptura; • Demais locais onde haja probabilidade de surgirem misturas inflamáveis em condições normais de operação. Em alguns locais de Divisão 1 podem estar presentes concentrações de gases ou vapores inflamáveis continuamente ou por longos períodos de tempo. Como exemplo desses locais citamos: • Interior de compartimentos inadequadamente ventilados contendo instrumentos normalmente liberando gases ou vapores inflamáveis para o interior desses compartimentos; Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 41 • Partes internas de tanques com respiros, contendo líquidos inflamáveis voláteis; a área situada entre a parte interna e externa do teto de tanques com teto flutuante, contendo fluídos inflamáveis voláteis; • Áreas inadequadamente ventiladas internas a ambientes com operação de pulverização e pintura usando fluídos inflamáveis voláteis; • Interior de dutos de exaustão que são utilizados para exaurir concentrações inflamáveis de gases e vapores. Classe I DIVISÃO 2 são aquelas áreas em que os gases e vapores inflamáveis podem existir somente em caso de quebra acidental ou operação anormal13 do equipamento de processo e as áreas adjacentes às de Divisão 1. Esta classificação usualmente inclui os seguintes ambientes: locais onde os líquidos voláteis e os gases inflamáveis são manuseados, processados ou usados, porém nos quais esses produtos estão normalmente confinados no interior de recipientes ou sistemas fechados em que só podem escapar em caso de ruptura ou quebra acidental de tais recipientes ou sistemas, ou em caso de operação anormal do equipamento de processo; ou nos locais onde haja um sistema mecânico de ventilação forçada de modo a evitar a formação de mistura inflamável, sendo que a atmosfera se tornaria perigosa em caso de falha desse sistema de ventilação ou ainda áreas adjacentes à Divisão 1, excetuando-se os casos em que a comunicação entre essas áreas seja evitada por paredes, barreiras ou sistemas de ventilação forçada de uma fonte de ar limpo, e com efetivas salvaguardas contra a falha do sistema de ventilação. Observação importante! Tubulações sem válvulas, medidores, e dispositivos similares normalmente não introduzem condições de risco, mesmo sendo usados para gases ou líquidos inflamáveis. Dependendo de fatores tais como: quantidade e tamanho dos recipientes e ventilação, os locais usados para armazenamento de líquidos inflamáveis ou gases liquefeitos ou comprimidos em recipientes selados podem ser considerados como área classificada ou não. 13 O termo "operação anormal" neste contexto tem o seguinte significado: refere-se àquela operação anormal, porém prevista, em que a liberação de produto inflamável para o meio externo se dá de uma forma controlada, em pequenas quantidades. As normas querem excluir desse conceito àquelas situações que são catastróficas e que estão muito além de uma simples falha de operação ou vazamento de pequeno porte tais como: o rompimento de um tanque de armazenamento de líquido inflamável, com liberação de grande quantidade de material para o meio externo; erupção de poço de produção de petróleo, em que uma pressão muito alta faz com que uma enorme quantidade de gás seja liberada pela coluna de produção. Deve-se ter em conta que, durante essas situações, existem medidas de emergência que são tomadas quando esses eventos ocorrem e que transcendem completamente àquelas aqui consideradas para efeito de instalação elétrica. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 42 5.1.2 A visão internacional A denominação adotada pela norma brasileira (internacional)14 para designar o grau de risco encontrado no local é ZONA, em lugar do termo DIVISÃO prescrito na normalização americana. Assim, são definidas três ZONAS, a saber: ZONA 0 Área na qual uma atmosfera gasosa explosiva está presente continuamente, ou está presente por longos períodos. ZONA 1 Área na qual uma atmosfera gasosa explosiva tem probabilidade de ocorrer em operação normal. ZONA 2 Área na qual uma atmosfera gasosa explosiva não é provável ocorrer em operação normal, porém se ocorrer, será por um período curto. Pelas definições acima temos que ZONA 1 corresponde a - DIVISÃO 1 e ZONA 2 corresponde a - DIVISÃO 2. Os locais denominados de ZONA 015, que não tinha equivalente na designação americana, são definidos como sendo aqueles locais realmente muito perigosos, onde praticamente existe mistura inflamável e/ou explosiva durante todo o tempo. Esse conceito é oriundo da normalização européia, e significa aqueles ambientes internos a equipamentos de processo e que tenham comunicação com o meio externo e, portanto formem mistura inflamável e ou explosiva. De maneira semelhante, podemos definir: ZONA 20 Área onde a atmosfera explosiva, formada por poeiras combustíveis, ocorre permanentemente ou por longos períodos. ZONA 21 Área onde não é provável o aparecimento da atmosfera explosiva, formada por poeiras combustíveis, em condições normais de operação. ZONA 22 Área onde não é provável o aparecimento da atmosfera explosiva, formada por poeiras combustíveis, em condições normais de operação, e se ocorrer é por curto período de tempo. 14 Norma brasileira ABNT NBR NM-IEC 60050-426. 15 O exemplo típico de um local ZONA 0 é a parte situada acima da superfície do líquido inflamável e interna a um tanque de armazenamento, onde existe uma altíssima probabilidade de formação de mistura inflamável/explosiva durante praticamente todo o tempo. São áreas restritas a partes internas de equipamentos de processo. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 45 6 RISCOS DE EXPLOSÃO A PARTIR DE POEIRAS COMBUSTÍVEIS As indústrias que lidam com produtos inflamáveis na forma de poeiras tais como: as químico-farmacêuticas, de alimentos, que trabalham com tecidos, madeira, metais, etc., também necessitam de cuidados especiais no que concerne às atmosferas explosivas, principalmente se essas partículas materiais, por força do processo, são de dimensões diminutas. Quando essas partículas possuem diâmetros menores que 1mm, o que não é raro na indústria de processo, as condições propícias para uma explosão podem existir. Quanto mais fino for o pó, mais violenta será a explosão resultante e menor será a energia mínima necessária para causar a ignição. A área superficial do grão de poeira exerce um papel muito importante no processo de combustão, reagindo tão mais velozmente quanto menor for a partícula. A área superficial cresce muito rapidamente com o aumento da desintegração da partícula17. 17 Isso pode ser mostrado da seguinte forma: seja um cubo de aresta l cuja área da sua superfície total é 26l . Imaginemos que esse cubo seja desintegrado em cubos de aresta k vezes menor. Então cada Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 46 A poeira proveniente de materiais oxidáveis é extremamente traiçoeira. Embora pareça tão inofensiva, pode ser mais perigosa do que a dinamite. A poeira é um perigo que pacientemente vai se acumulando aguardando o momento em que haja condições propícias para uma inesperada e indesejada explosão. O procedimento para a classificação de áreas dos locais sujeitos às poeiras explosivas é bastante semelhante aos ambientes com gases ou vapores e poeiras. Entretanto, há uma diferença substancial quanto a inflamabilidade e a extensão das Zonas. A extensão da atmosfera explosiva causada por poeira pode ser muito diferente da que é causada pelos gases ou vapores, principalmente pelas seguintes razões: as camadas de poeiras, diferentemente dos gases ou vapores, não são diluídas por ventilação ou difusão após o vazamento ter cessado18; as camadas de poeira depositadas podem criar um risco cumulativo, enquanto que os gases ou vapores não; as camadas de poeira podem ser objeto de turbulência inadvertida e se espalhar, pelo movimento de veículos, pessoas, etc. Enquanto as temperaturas de auto-ignição de muitos solventes de uso comum estão ao redor de 450°C a 500°C com uma energia mínima de ignição de menos do que 1mJ, poeiras em forma de nuvens podem ter temperaturas de auto-ignição menores do que 250°C, porém com energia mínima de auto-ignição da ordem de 1500 mJ. Logo, o risco de ignição proveniente de superfícies quentes é muito maior para as poeiras, enquanto o risco proveniente de arcos é geralmente menor. A exemplo dos gases e vapores inflamáveis, as poeiras possuem também uma faixa de concentração com o ar, em que pode acontecer a inflamabilidade. Geralmente o limite inferior de inflamabilidade dos pós industriais se situa numa faixa de 20 a 60 g/m³ (nas mesmas condições ambientais de pressão e temperatura). As poeiras podem ser inflamadas quer estejam em suspensão no ar, na forma de nuvens, formando uma mistura poeira-ar, ou ainda pela formação de camadas em cima superfície terá 2k quadrados de aresta k l e o total de novos cubos será 3k . Logo podemos concluir que cada cubo terá uma superfície total de 2 6 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ k l e a superfície total dos 3k cubos será 2 3 6 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛× k lk e portanto k vezes maior. Em outras palavras, um cubo com 1cm de lado tem uma área superficial de 6cm2. Se esse volume for desintegrado em cubos com 1 mm de lado, a área superficial será de 60cm2, e se agora for desintegrado em cubos com 1µm, a área superficial será agora de 60.000cm2. Isso se caracteriza obviamente em risco de incêndios ou explosões. 18 Na verdade a ventilação pode aumentar o risco, criando nuvens de poeira, resultando num aumento da extensão de risco. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 47 dos equipamentos. Quando o pó se acumula em camada sobre uma superfície aquecida, essa camada começa a se desidratar, e aí se inicia um processo de combustão passiva, que é chamada de combustão sem chama19. Se a poeira possuir características de um isolante térmico, ela reterá o calor e a temperatura de combustão sem chama diminui, aumentando o risco. Bastará, então, que haja uma movimentação do ar próximo ao local onde está acontecendo o fenômeno, para que uma chama se manifeste, podendo gerar uma onda de choque e iniciar um incêndio, cuja pressão poderá levantar a poeira depositada em outros locais, formando nuvens que facilmente explodirão, e por sua vez essa onda de pressão, por similaridade, provocará outras explosões20. Não deve ser descartado a eventualidade de um risco adicional tal como o que existiria quando gases combustíveis são liberados durante a queima sem chama da camada de poeira; gases esses provenientes da volatilização de substâncias inflamáveis contidas na poeira. Índice de Explosividade É um número atribuído à poeira combustível, determinado a partir da temperatura de ignição, da energia mínima de ignição, da pressão máxima de explosão e da variação máxima de elevação de pressão. Para índices menores ou iguais a 0,1 as explosões respectivas são fracas e para índices maiores ou iguais a 10, as explosões são violentas. 19 Do inglês “smouldering” 20 Uma camada de poeira de apenas 5 mm de espessura, sob determinadas condições de ensaio, é considerada como sendo o pior caso e por isso devem ser tomados cuidados para minimizar os acúmulos, quer seja por troca de posição dos equipamentos, quer seja utilizando ventilação local para extração, etc. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 50 expressão: 102 105 −×= CVE 22, onde: E é a energia, em milijoules; C é a capacitância em picofarads; V é a tensão, em Volts. O teor de umidade do ar tem influência sobre a acumulação de eletricidade estática. Em ambientes com 60 a 70% de umidade relativa, descargas são poucos prováveis. Recomendações IEC Os trabalhos na IEC sobre ambientes com poeiras combustíveis começaram a ser publicados, através das normas IEC série 1241, hoje transformadas na série IEC-61241. As definições adotadas para os invólucros são as seguintes: Invólucro protegido contra a ignição de poeiras - (Dust Ignition Protection) -. Significa que foram aplicadas medidas construtivas que se referem à proteção do invólucro contra a penetração de poeira e quanto à limitação de temperaturas de superfície, o que impede que a poeira seja inflamada, quer esteja na forma de camada, ou na forma de nuvem. Invólucro estanque a poeira - (Dust-tight enclosure) - É todo invólucro construído de modo a evitar o ingresso de poeira. (Corresponde ao grau de proteção IP 6X.) Invólucro protegido contra poeira - (Dust-protected enclosure) - É todo invólucro construído de modo a não impedir totalmente a penetração de poeira; mas a quantidade que pode ingressar no interior do mesmo não afeta a operação segura do equipamento. (Corresponde ao grau de proteção IP 5X.) No que diz respeito as definições da area classificada, a IEC 61241 Part 10 - Electrical apparatus for use in the presence of combustible dust - Classification of areas where combustible dusts are or may be present, apresenta as seguintes definições: ZONA 20 Área na qual poeira combustível, na forma de nuvem, está presente continuamente ou freqüentemente, durante operação normal, em quantidade suficiente para produzir uma concentração explosiva de poeira misturada com o ar, e/ou locais 22 Considerando 1.000 pf como capacitância característica de uma máquina industrial e uma tensão de 10kv, a energia liberada seria da ordem de 50mJ suficiente para causar a ignição de misturas explosivas, tais como nuvens de pó de vários tipos de cereais. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 51 onde podem ser formadas camadas de poeira de forma incontrolada e de espessura excessiva. ZONA 21 Área que não é classificada como ZONA 20, mas nas quais poeiras combustíveis, na forma de nuvem, podem ocorrer durante operação normal, em quantidade suficiente para produzir uma concentração de poeira misturada com o ar. ZONA 22 Áreas não classificadas com Zona 21, mas nas quais nuvens de poeiras combustíveis podem ocorrer infreqüentemente, e persistir somente por curtos períodos, ou nas quais o acúmulo ou depósito em camada de poeira combustível pode acontecer apenas em condições anormais de operação, dando origem a uma mistura explosiva com o ar. Se após uma condição anormal, a remoção do acúmulo de poeira ou das camadas não puder ser garantida, então a área deve ser classificada como Zona 21. A IEC sugere que os equipamentos elétricos tenham a seguinte marcação: o prefixo DIP (Dust Ignition Protection), seguido da Zona de aplicação do equipamento, adicionado da letra "A" ou "B", dependendo do método de ensaio do ciclo térmico a que o invólucro foi submetido. Assim, um equipamento marcado como DIP 21 A é um equipamento adequado apara ser aplicado em Zona 21, e que foi ensaiado termicamente conforme prática "A". Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 52 7 CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS Classificar uma área é definir Zonas de risco23 em função da probabilidade de ocorrência de misturas inflamáveis. Isso é feito através da elaboração de um conjunto de documentos, entre os quais um desenho delimitando os locais onde possam ocorrer a liberação de misturas inflamáveis e deve ser executado por profissional capacitado e habilitado conforme prescrito na NR-10. Essa recomendação engloba obviamente o processo de elaboração do plano de áreas classificadas, conforme capítulo 16. 7.1 Definições Fonte de risco Ponto ou local no qual um gás, vapor, névoa ou líquido pode ser liberado em um ambiente para formar uma atmosfera gasosa explosiva. 23 Devem-se entender, nesse caso, Zonas de risco e áreas classificadas como sendo volumes potencialmente capazes de causar incêndios ou explosões. Não deve ser confundido com as designações da NR-10 que define Zona controlada, Zona livre e Zona de risco como sendo entorno de parte condutora energizada, não segregada, acessível inclusive acidentalmente, de dimensões estabelecidas de acordo com o nível de tensão, cuja aproximação só é permitida a profissionais autorizados e com a adoção de técnicas e instrumentos apropriados de trabalho. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 55 7.3 Extensão da área classificada Entende-se por extensão da área classificada os limites da área de risco de presença de mistura inflamável na instalação. A magnitude desta extensão depende de diversos fatores relacionados não só com a substância inflamável em questão, mas também com fatores externos, tais como: condições de ventilação, porte e tipo do equipamento de processo, etc. A influência de cada um desses fatores irá determinar os limites de classificação de áreas. A liberação de vapores inflamáveis em um vaso contendo Hidrogênio ou GLP, resulta na seguinte conformação: Figura 6: Liberação de vapores inflamáveis A figura 5 mostra a importância de se conhecer a densidade das substâncias para estabelecer os limites da área de risco. Constata-se que os gases mais leves que o ar tendem a dispersar rapidamente no ambiente, enquanto os mais pesados que o ar tendem a ocupar as partes inferiores e caminhar grandes distâncias próximas ao solo. Toda instalação industrial da PETROBRAS deve possuir sinalização nas áreas classificadas, de forma que as pessoas que transitem ou nela executem serviços de qualquer natureza possam facilmente identificá-las. Não é permitido incluir como detalhe de projeto, a simples reprodução da figura de classificação de área constante em norma técnica referenciada. Os detalhes devem refletir as características e dimensões próprias da instalação sob estudo. Também não é permitido incluir como notas do documento, recomendações genéricas contidas nas normas referenciadas, como por exemplo: “As distâncias mostradas são para uma Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 56 refinaria típica, devendo ser adotadas mediante cuidadosa análise”. O projeto deve, portanto, estar em formato conclusivo e customizado para a instalação sob estudo. 7.3.1 Efeitos dos parâmetros associados as substâncias inflamáveis na determinação da extensão das áreas classificadas Os parâmetros associados às substâncias inflamáveis que podem afetar a extensão das áreas classificadas podem ser assim listados: ∆ Geometria da fonte de risco Diz respeito a superfície de vazamento como por exemplo um tanque ou um flange. ∆ Velocidade de liberação de gás ou vapor Diz respeito a quantidade de material que é liberado para a atmosfera em um dado intervalo de tempo. A velocidade de liberação é também função da pressão e da geometria da fonte de risco. ∆ Concentração ∆ Volatilidade do líquido inflamável Está relacionada com a pressão de vapor e ao calor de vaporização. ∆ Temperatura do líquido ∆ Pressão do líquido Os produtos inflamáveis podem ser liberados para o meio externo de diversas formas a saber: I. Superfície aberta de líquido inflamável Na maioria dos casos, temperatura do líquido é inferior à de ebulição e a velocidade de libertação dos vapores dependerá principalmente dos seguintes parâmetros: temperatura do líquido; pressão de vapores do líquido na temperatura da superfície e das dimensões da superfície de evaporação. II. Evaporação praticamente instantânea de um líquido (por exemplo, em forma de um jato ou pulverizada) Dado que o líquido vaporiza quase instantaneamente, a velocidade de liberação dos vapores é igual à vazão do líquido e isto depende dos seguintes parâmetros: pressão do líquido e da geometria da fonte de libertação. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 57 Sempre que o líquido não é instantaneamente vaporizado, a situação é mais complexa porque haverá formação de poças, podendo criar diferentes tipos de fontes de risco. III. Liberação de uma mistura gasosa A vazão de liberação de gás por unidade de tempo é função dos seguintes parâmetros: pressão no interior do equipamento que contém o gás; geometria da fonte de libertação; e da concentração do gás inflamável na mistura liberada. 7.4 A visão conforme o conceito americano Imaginemos uma fonte de risco pontual, de vapor inflamável, mais pesado que o ar e em um ambiente externo, porém com velocidade de vento igual a zero. Os vapores se conformarão ao volume indicado pela curva a ocupando as partes inferiores atingindo maiores extensões provocando um espalhamento. Havendo vento, o material será arrastado deformando a curva naquela direção. Como não é possível identificarmos com precisão essa direção, considera-se o vento atuando em todas as direções conforme pode ser visto na curva b . Para que o traçado seja feito com facilidade, linearizou-se a referida curva – de forma conservativa- obtendo-se a curva c . Figura 7: Gás ou vapor mais pesado que o ar Quando o produto é mais leve que o ar, em um ambiente externo, o volume de risco terá um perfil cilíndrico conforme pode ser visto na figura 7. Com velocidade de vento igual a zero, os vapores se conformarão ao volume indicado pela curva a ocupando as partes superiores atingindo menores extensões devido a dissolução no ar. Havendo vento, o material será arrastado deformando a curva naquela direção. Como não é possível identificarmos com precisão essa direção, considera-se o vento atuando Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 60 É assumida a igualdade entre as áreas de entrada e saída. Se isso não for possível usar a menor das áreas e utiliza-se o gráfico a seguir para determinar o incremento percentual da vazão. Figura 10: Incremento vazão x excesso de abertura Um ambiente é considerado adequadamente ventilado se a vazão de ar for no mínimo quatro vezes o valor da vazão de ar necessário para diluir uma determinada quantidade de liberação de material a um valor abaixo de 25% do LII. 7.4.1 Exemplo de figuras de classificação de áreas A figura27, a seguir, aplicável a refinarias, possui um volume de risco bastante elevado e em locais bem ventilados o volume gerado é divisão 2. Todas as depressões dentro desse volume são consideradas como divisão 1. Figura 11:Gases mais pesados que o ar 27 Todas as figuras do item 5.3.1. embora façam parte do API RP 500 foram retiradas de JORDÃO, Dácio de Miranda . Manual de instalações elétricas em indústrias químicas, petroquímicas e de petróleo. 3ª edição, 3ª reimpressão – RJ: Qualitymark Ed., 2004. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 61 As esferas de GLP possuem uma extensão adicional divisão 2 que se estende por 50m do centro da esfera com uma altura de 0,6m conforme figura 11. Figura 12: Esfera de GLP Quando os gases ou vapores inflamáveis são mais leves que o ar, as áreas potencialmente perigosas têm extensões muito menores, pois a baixa densidade relativa do material faz com que ele, ao ser liberado para a atmosfera, automaticamente se disperse e rapidamente se dilua atingindo concentrações abaixo do seu LII a poucos metros do local de liberação como mostra a figura 12. Figura 13: Gases mais leves que o ar Um tipo de construção comum na indústria de petróleo são as casas de compressores e quando o ambiente é bem ventilado, a classificação de áreas segue a figura 13. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 62 Figura 14: Casa de compressores – gás mais leve que o ar As áreas ao redor de canais ou canaletas abertas, tanques de lama, situados em áreas bem ventiladas, são classificados conforme figura 14. Figura 15: Tanque de lama em local bem ventilado A região ao redor da peneira de lama de sondas, situada em locais bem ventilados são classificadas conforme a figura 15. Figura 16: Peneira de lama em local bem ventilado Poços surgentes localizados em ambiente bem ventilado e com antepoço, a classificação segue a figura 16. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 65 estimado t , permite a determinação do grau de ventilação. Em seguida, determina-se a Zona a partir do grau e da disponibilidade da ventilação e do grau da fonte de risco. 7.5.1 Avaliação do grau de ventilação e sua influência na classificação das áreas A dimensão de uma nuvem de gás ou vapor inflamável e o tempo durante o qual essa nuvem persiste após ter cessado o vazamento podem ser controlados por meio da ventilação. A aplicação do método exige o conhecimento, ou a assunção de que a taxa máxima de liberação de material inflamável de gás ou vapor está determinada a partir da experiência, de cálculo ou mesmo por estimativa. Determinação da vazão de ar mínima min ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ dt dV é a vazão de ar teoricamente necessária para diluir uma dada quantidade de material inflamável até que sua concentração atinja o LII e pode ser calculada por 293 max min T LIIk dt dG dt dV × × ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ . Onde: min ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ dt dV - representa a vazão mínima de ar em m³/s; max ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ dt dG - representa a máxima taxa de liberação da fonte de risco em kg/s; LII - limite inferior de inflamabilidade em kg/m³; T - temperatura ambiente em K k - um fator de segurança aplicado ao LII e assume os seguintes valores: 25,0=k para fontes de risco de graus contínuo e primário ou 5,0=k para fontes de risco de grau secundário. Para converter o LII em % em volume para kg/m³, utilizar a seguinte fórmula: ( ) ( )vol.%10416,0kg/m 33 LIIMLII ×××= − , onde M é a massa molecular em kg/kmol. Determinação do volume hipotético zV Com um dado número de trocas de ar por unidade de tempo, C , relativo a ventilação geral para a área, o volume zV Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 66 potencialmente explosivo ao redor da fonte de risco pode ser estimado por C dt dVf Vz min ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛× = . Onde: f é um fator que indica a eficiência da ventilação do ponto de vista de sua capacidade de diluir a atmosfera explosiva e assume os valores a seguir: 1=f para o caso ideal e 5=f para vazão de ar impedida; C é o número de trocas de ar por unidade de tempo obtida de 0V dt dV C tot = para ambientes internos e sC /03,0= para ambientes externos não restringidos e sC /01,0= em caso contrário. Sendo: dt dVtot - vazão total de ar 0V - volume total sendo ventilado. Estimativa do tempo de persistência é o tempo necessário para que a concentração média seja reduzida de um valor inicial 0X até LIIk × , após o vazamento ter cessado e pode ser estimado a partir da expressão ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ×− = 0 ln X LIIk C ft onde: 0X - é a concentração inicial do produto inflamável medida na mesma unidade que o LII. Em algum lugar no interior da mistura explosiva a concentração atinge 100% em volume e este valor deve ser usado como o valor de 0X ; C , f e k conforme já definidos anteriormente; t - conforme definido anteriormente e expresso na mesma base de tempo que C . 7.5.1.1 Estimativa do grau de ventilação Em geral, uma fonte de risco de grau continuo, primária ou secundário geram respectivamente uma Zona 0, Zona 1 ou Zona 2. Contudo, o grau de ventilação pode modificar totalmente essa caracterização. Em alguns casos, o grau e o nível de disponibilidade da ventilação podem ser tão altos que na pratica a área passa a ser não classificada. Por outro lado, o grau da Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 67 ventilação pode ser tão baixo que resulte numa área classificada de maior risco, isto é, uma área de Zona l como resultado de uma fonte de risco de grau secundário. Isto ocorrerá quando o nível de ventilação é tal que a atmosfera explosiva persiste e somente é dispersa vagarosamente após ter cessado o vazamento. O volume zV pode ser utilizado como um meio de determinar o grau de ventilação como alto, médio ou baixo. O tempo de persistência " t " pode ser usado para decidir que grau de ventilação é necessário para uma área cumprir com as definições de Zona 0, Zona l ou Zona 2. O grau de ventilação será alto (VA) quando o volume zV é muito pequeno ou mesmo desprezível. Com a ventilação em operação, a fonte de risco pode ser considerada como não capaz de gerar uma atmosfera explosiva, isto é, a área ao redor é não classificada. Entretanto, haverá uma atmosfera explosiva de extensão desprezível, próximo da fonte de risco. Na prática, ventilação de alto grau somente pode ser aplicada geralmente para sistema de ventilação artificial local ao redor da fonte de risco, para pequenas áreas internas ou, para taxas muito pequenas de liberação de material inflamável. Não é boa prática ter-se múltiplas pequenas áreas classificadas dentro de uma área geralmente considerada como não classificada. Com os valores típicos de taxas de liberação considerados para classificação de áreas, a ventilação natural é freqüentemente insuficiente, mesmo em local aberto. Além disso, é normalmente impraticável ventilar artificialmente grandes áreas confinadas nos valores requeridos. O volume zV não dá qualquer indicação do tempo em que a atmosfera explosiva persiste após ter cessado o vazamento. Isto não é relevante quando se trata de ventilação de alto grau (VA), mas é um fator a ser avaliado se o grau da ventilação é médio (VM) ou baixo (VB). A ventilação é considerada com grau médio (VM) se é capaz de controlar a dispersão da fonte de risco de gás ou vapor. O tempo que leva para dispersar uma atmosfera explosiva após o vazamento ter cessado deve ser tal que a condição para se ter uma Zona l ou uma Zona 2 é baseada no fato de ser o grau da fonte de risco primário ou secundário. O tempo aceitável de dispersão depende da freqüência esperada da liberação e da duração de cada liberação. O volume zV normalmente é menor do que o volume interno da área. Neste caso é aceitável classificar somente parte do volume interno. Se o volume Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 70 Menciona ainda a norma referida que as figuras mostradas foram tomadas, ou correspondem, com aproximação, àquelas de várias normas industriais ou nacionais e que elas pretendem ser apenas um guia para a determinação da magnitude das Zonas. PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIARAM NO TIPO E EXTENSÃO ÁVENTILAÇÃO: Geral Depressão Tipo.......................................... Natural Natural Grau ........................................ VM VB Disponibilidade ....................... Boa Boa FONTE DE RISCO: GRAU DA FONTE DE RISCO: Selo da bomba Secundário PRODUTO: Ponto de fulgor........................ Abaixo das temperaturas de processo e ambiente Densidade ............................... > 1 Figura 18: Bomba industrial de líquido inflamável PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIARAM NO TIPO E EXTENSÃO ÁVENTILAÇÃO: Dentro do separador Exterior ao separador Tipo.......................................... Natural Natural Grau ........................................ VB VM Disponibilidade ....................... Boa Boa FONTE DE RISCO: GRAU DA FONTE DE RISCO: Superfície do líquido Contínuo Perturbações no processo Primário Operação anormal do processo Secundário PRODUTO: Ponto de fulgor........................ Abaixo das temperaturas de processo e ambiente Densidade ............................... > 1 Figura 19: Separador água e óleo em ambiente ventilado Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 71 PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIARAM NO TIPO E EXTENSÃO VENTILAÇÃO: Tipo.......................................... Natural Grau ........................................ VM Disponibilidade ....................... Boa FONTE DE RISCO: GRAU DA FONTE DE RISCO: Selo do compressor Secundário Válvulas e flanges Secundário PRODUTO: Gás........................................... Hidrogênio Ponto de fulgor........................ n/d Densidade ............................... < 1 Figura 20: Casa de compressor de hidrogênio PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIARAM NO TIPO E EXTENSÃO ÁVENTILAÇÃO: Tipo.......................................... Natural Grau ........................................ VM Disponibilidade ....................... Boa FONTE DE RISCO: GRAU DA FONTE DE RISCO: Ventes Primário Válvulas e flanges Secundário PRODUTO: Gás........................................... Ponto de fulgor........................ Abaixo das temperaturas de processo e ambiente Densidade ............................... > 1 Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 72 Figura 21: Tanque de armazenamento de líquido inflamável – teto fixo 7.6 A visão da norma Petrobras N-2154 Pondo em prática o entendimento da norma internacional, a Petrobras emitiu em julho de 2001 a revisão B da norma “N-2154 Classificação de áreas para instalações elétricas em regiões de perfuração e produção”30 que fixa as condições exigíveis para a classificação de áreas em sondas de perfuração, instalações de produção em terra e plataformas marítimas fixas e móveis onde gases e líquidos inflamáveis são processados, manuseados e/ou armazenados. Esta Norma tem por finalidade auxiliar na correta seleção e aplicação dos equipamentos, dispositivos e materiais elétricos para uso em atmosferas explosivas e se aplica a classificação de áreas para instalações elétricas em regiões de perfuração e produção a partir da data de sua edição e contém somente Requisitos Mandatários. Em suas condições gerais, define as áreas apresentadas como aquelas nas quais existem equipamentos elétricos instalados temporário ou permanentemente e que operem em condições normais, mas que possuem proteção contra condições anormais. Não se consideram aqui possíveis catástrofes, tais como erupção do poço (“blowout”). Para essas condições são necessárias medidas de emergência ao tempo da ocorrência. Para a determinação da extensão das áreas classificadas considera-se que o gás ou vapor é mais pesado que o ar, prática normalmente admitida como sendo conservativa, uma vez que esses gases ou vapores tem maior dificuldade de dispersão na atmosfera do que aqueles mais leves que o ar. As figuras de classificação das áreas apresentadas nessa norma foram baseadas no API RP 500 havendo uma adaptação na terminologia conformando-a a ABNT NBR 8370, hoje substituída pela ABNT NBR NM IEC 60050-426 e a ABNT NBR IEC 60079-10. 30 Está sendo programada revisões nas normas PETROBRAS sobre o assunto. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 75 7.7 Classificação de áreas geradas pela utilização de bancos de baterias Durante a carga, carga de retenção31 e na sobrecarga, são gerados gases que emanam de todas as células de baterias. Estas emanações ocorrem devido à eletrólise da água atravessada pela corrente de sobrecarga tem em sua composição hidrogênio e oxigênio que podem se tornar uma mistura explosiva, quando a concentração de hidrogênio no ar ultrapassa o valor de 4% em volume. Após a célula ter alcançado a sua carga total, a eletrólise da água ocorre pela lei de Faraday32. Sob condições normais de temperatura e pressão33, podemos afirmar que: • 1 Ah decompõe H2O em: 0,42 litros de H + 0,21 1itros de O2, • A separação de 1 cm³ (lg)H2O exige 3 Ah • 26,8 Ah separam H2O em: 1g H2 + 8 g O2. Após o desligamento do aparelho de carga, pode ser considerado cessado as emanações de gases, após uma hora do desligamento da corrente de carga. Assim a presença de bancos de baterias recarregáveis em ambientes fechados provoca o aparecimento de hidrogênio emanado durante o processo de carga e, portanto exige cuidadosa análise quanto a classificação de áreas normalmente designada como grupo IIC Zona 2. Ambientes contendo baterias não recarregáveis não necessitam serem classificados somente por causa das baterias. O mesmo ocorre em ambientes fechados contendo baterias recarregáveis, desde que: não tenham respiros34; sejam do tipo níquel- cádmio ou hidreto de cádmio; tenha um volume total menor do que um centésimo do volume livre do ambiente; e tenham uma capacidade que não exceda a 1,5 Ampere hora considerando uma hora como razão de descarga, tenha um sistema de carga com potência nominal de saída menor do que 200 W e que seja projetado de modo a evitar 31 Processo no qual uma bateria está constantemente conectada a uma fonte de energia, para mantê-la carregada e em um prazo determinado (recarga constante) 32 As leis de Faraday estabelecem que a massa de substância reduzida ou oxidada (transferida, dissolvida, depositada, liberada) é proporcional à quantidade de carga que passa na solução e para uma mesma quantidade de eletricidade são proporcionais às massas de seus equivalentes-grama. Em linguagem matemática 41065,9 × = Eqm . 33 T=293 K e P=l0l,3kPa 34 Para efeito de classificação de áreas, os respiros de baterias incluem dispositivos de alívio, tais como válvulas que abrem para a atmosfera, como as encontradas em baterias chumbo-ácido reguladas a válvula. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 76 sobrecarga indevida, não requerem que o ambiente seja classificado somente pela presença das baterias. Ambientes abertos adequadamente ventilados contendo baterias são considerados como áreas não classificadas. Ambientes fechados, adequadamente ventilados (exceto boxes35 de baterias), contendo baterias deve ser considerado como área não classificada desde que: • Todos os respiros das baterias sejam direcionados para o meio externo, diretamente para o meio externo utilizando sistema com tubos ou dispositivos similares ou indiretamente coletando o hidrogênio liberado pelas baterias situadas em boxes (invólucros projetados para conter baterias) que será levado para o meio externo ao invólucro; ou utilizem sistemas tais como coifas de tiragem (ou outros sistemas que permitam função similar) e que levem o hidrogênio coletado para o meio externo ao invólucro. • Seja verificado por cálculo que a ventilação natural será suficiente para evitar o acúmulo de hidrogênio a ponto de atingir 25% do seu Limite Inferior de Inflamabilidade (LII) durante operação de carga e flutuação; e o sistema de carga da bateria seja projetado para evitar sobrecarga inadvertida; • Seja verificado por cálculo que a ventilação mecânica seja projetada de modo a evitar o acúmulo de hidrogênio a ponto de atingir 25% do seu Limite Inferior de Inflamabilidade (LII) durante operação de carga em flutuação; o sistema de carga da bateria seja projetado para evitar sobrecarga inadvertida, e possua salvaguardas contra falhas do sistema de ventilação. A vazão de ar necessária para a ventilação deve ser calculada levando em conta a máxima quantidade de hidrogênio que pode ser gerada pelas baterias. A taxa máxima de hidrogênio liberada por baterias de chumbo antimônio deve ser considerada como sendo 0,000269 cfm36 (pés cúbicos por minuto) por Ampére de carga por célula a 25°C, com a 35 O interior dos boxes será uma área não classificada, desde que: a área da seção reta dos respiros seja superior a 6,45 cm² para cada 0,14 m³ de volume do Box; os respiros não tenham uma inclinação maior do que 45° da vertical em nenhum ponto, exceto nas penetrações das paredes; os respiros se estendem do ponto mais alto do box de baterias ou se os mesmos forem providos com um sistema de ventilação. 36 0,000269 cfm equivale a 410571,4 −× m³/h que por sua vez equivale a 1010275,114 −× kg/s. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 77 máxima corrente de carga disponível do carregador de baterias aplicadas à bateria completamente carregada. A NBR 1110637 estabelece como vazão mínima para a diluição do Hidrogênio a vazão obtida pela expressão nIQ ××= 11,0 . Onde: Q é a vazão de ar em m³/h; I é a corrente em Amperes que é imprimida pelo carregador aos elementos quando estes já se encontram plenamente carregados (condição de equalização ou carga profunda), sujeito a um mínimo de 4 1 da corrente máxima que pode ser obtida do carregador; n é o número de elementos. Atentar para que o número de trocas de ar não seja inferior a 12 por hora. A DIN EN 50272-2 apresenta suas exigências de segurança para instalações de baterias, bem com a metodologia de cálculo para obter a vazão mínima de ar capaz de diluir o Hidrogênio a uma concentração inferior a 25% do LII. O volume de ar necessário para ventilar um determinado recinto de bateria, deve ser calculado conforme a equação seguinte: 3 gás 10 −××××××= nCInsqvQ . Onde: Q é o volume de ar necessário para efetivar a diluição do Hidrogênio, em hm /3 38; v é o necessário fator de diluição de hidrogênio: ( ) 24 %4 %4%100 = − 39; q é a vazão de liberação do hidrogênio medida em Ahm /3 e vale 31042,0 −×=q 40 ; s é um fator de segurança genérico tomado como 5=s ; 37 Destina-se a plataformas marítimas. 38 A massa do Hidrogênio é de 271067377249,1 −× kg e sua densidade de 2109 −× kg/m³. Logo 1m³ de Hidrogênio tem massa de 2109 −× kg. Então 1m³/h equivale a uma vazão mássica de 61025 −× kg/s. 39 O referido fator refere-se ao fator de diluição para o LII. Como desejamos garantir que esse limita seja no maximo 25%, então 96 1 1100 = − =v . 40 Quando não se conhece a taxa máxima de liberação de Hidrogênio, deve-se considerar esse valor como sendo -4104,570339× m³/h. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 80 carregador. Um carregador com curva característica W é um equipamento com resistência constante, no qual a corrente é decrescente, quando no decorrer do carregamento da bateria a tensão sobe. Podem surgir também outras situações operacionais, como por exemplo, através da falha do funcionamento do carregador, podem ser gerados mais gases na bateria do que previsto no dimensionamento da ventilação. Através de respectivos dispositivos de segurança precisam ser providenciadas precauções elétricas, para prevenir conseqüências de falhas de funcionamento do carregador. A ventilação deve ser dimensionada conforme a corrente máxima possível do carregador. Deve-se ter cuidado para não sair classificando como Zona 2 ou Zona 1 qualquer espaço confinado que contenha bateria. Uma sala contendo apenas duas baterias deve ser considerada como área classificada Zona 2? Uma sala contendo algumas dezenas de baterias será considerada como Zona 1? Áreas próximas da bateria Na proximidade da bateria não é sempre assegurada a diluição dos gases explosivos. Portanto deve ser mantida uma distância de segurança, na qual não pode haver meios de produção que possam gerar faíscas ou brasas (temperatura de superfície máxima 300ºC). A propagação dos gases explosivos depende da quantidade de gás liberada e da ventilação próxima da fonte emissora de gás. Para calcular a distância de segurança d , em mm, da fonte de gás, pressupondo uma propagação semi-esférica, pode ser aplicada a seguinte equação 3 gás8,28 ICd n ×= 45. Onde temos: 45 Fazendo a equivalência entre as fórmulas apresentadas na ABNT NBR IEC 60079-10 com a apresentada na DIN EN 50272, temos que C dt dVf Vz min ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛× = . Como min ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛×= dt dVfQ e admitindo que a forma de propagação seja de uma semi esfera temos: 3 2105 35 d C CIn V ngasz × = ×××× = − π . Assim a distancia d pode ser calculada pela expressão C CIn C CIn d ngasngas ×××× = × ××××× = −− 55 3 103873,2 2 1053 π . Fazendo nN CnC ×= temos 3 0,028794 C CI d Ngas × = . Para a obtenção da distância em mm, chegamos a 3 28,8 C CI d Ngas × = . Onde NC é a capacidade total do banco de baterias. Esse valor difere da equação Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 81 gásI é a corrente, que gera os gases durante o carregamento, em mA/Ah; nC a capacidade nominal total do banco, em Ah. A distância de segurança necessária d pode ser obtida através de uma barreira estanque entre a bateria e o meio de produção gerador de faíscas. Tabela 11: Valores para a corrente I na carga com aparelhos de carga IU ou U Baterias de chumbo células fechadas Sb < 3% 1) Baterias de chumbo células lacradas Baterias de NiCd células fechadas 2) Fator de emissão de gases gf 1 0,2 1 Fator de segurança para a emissão de gases sf (inclui 10% de células defeituosas e velhas) 5 5 5 Tensão de retenção FlutuaçãoU 3) V por célula 2,23 2,27 1,40 Corrente de retenção típica FlutuaçãoI mA por Ah. 1 1 1 Corrente (carga de retenção) gásI mA por Ah (refere-se somente para o cálculo do volume de ar na carga de retenção) 5 1 5 Tensão de carga rápida BoostU V/Célula 2,40 2,40 1,55 Corrente de carga rápida típica BoostI mA por Ah 4 8 10 Corrente (carga rápida) gásI mA por Ah (refere-se somente para o cálculo do volume de ar na carga rápida) 20 8 50 1) Quando o teor de antimônio (Sb) é maior, os dados adequados devem ser indagados junto ao fabricante. 2) Em baterias de NiCd com (re)combinação interna, devem ser observadas as instruções do fabricante. 3) A tensão de retenção e de carga rápida pode variar, conforme o peso específico do eletrólito da bateria de chumbo. Nos casos em que baterias são parte de um sistema integrado de alimentação de corrente, como por exemplo, em instalações USV, a distância de segurança d pode ser reduzida respectivamente conforme os cálculos de segurança ou medidas do fabricante do equipamento. Através do grau do fator de troca de ar deve ser garantido, que não haja o risco de explosão, na qual a eventual parte de hidrogênio no ar no gerador de faísca seja menor do que 1% em volume, incluindo a margem de segurança. apresentada na referida norma, embora o procedimento seguido esteja apresentado na mesma. A igualdade somente se verifica quando a quantidade de trocas for igual a unidade. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 82 Exemplo de dimensionamento Como exemplo, apresentamos um banco de baterias composto por duas baterias de 150Ah, instalado no piso técnico do laboratório de química recentemente construído na B-34. DESCRIÇÃO VALOR FONTE Gás Hidrogênio Baterias LII 4,0% ⇔ 0,0034kg/m³ IEC 60079-20:1996 M 2kg/kmol Tabela periódica T 27º = 300K Estimado max ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ dt dG kg/s108,2g/h0001,0 10−×= Estimado f 5 Vazão impedida 0V 4m³ Estimado como 122 ×× 0X 100% k 0,5 dt dVtot 1m³/h Estimado Cálculo da vazão mínima de ar 293 max min T LIIk dt dG dt dV × × ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∴ s dt dV /m1069,1 293 300 104,35,0 108,2 37 3 10 min − − − ×=× ×× × =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ . Cálculo do número de trocas 0V dt dV C tot = 4 1 = ∴ hC /25,0= . Cálculo do volume hipotético C dt dVf Vz min ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛× = 32 7 m10215,1 3600 25,0 1069,15 −− ×=××= . Cálculo do tempo de persistência ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ×− = 0 ln X LIIk C ft ∴ ht 24,78 100 45,0ln 25,0 5 =⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ×−= . Embora o tempo necessário para a concentração cair de 100% para 50% do LII seja de mais de 78h, o volume em que a concentração esteja em 100% é ínfimo ( 32 m10215,1 −× ) e portanto o local será considerado como não classificado. Ademais, a probabilidade da concentração de hidrogênio atingir 100% em algum ponto é bastante Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 85 velocidade efetiva do ar no ambiente interno e pela admissão de uma velocidade mínima. No primeiro caso, ao se medir48 a velocidade do ar podemos calcular a vazão pela expressão passagemEfetiva AvQ ×= . No segundo caso, a velocidade mínima é tomada como sendo hm /360 e a vazão efetiva pode ser calculada pela expressão 28 passagem Efetiva A Q = . A área de passagem necessária para que o ambiente49 seja provido de 12 trocas pode ser obtida pela expressão ambientepassagem VA ×= 334 50, onde ambienteV é o volume do ambiente considerado em m³ e passagemA a área de passagem de ar em cm². Agora podemos definir o que vem a ser ambientes fechados adequadamente ventilados, assim como os critérios para se enquadrar o ambiente em: ÁREA NÃO CLASSIFICADA, ZONA 2, ZONA 1 e ZONA 0. ⇒ Serão considerados como AMBIENTES FECHADOS ADEQUADAMENTE VENTILADOS àqueles cujas aberturas ou ventilação mecânica proporcionam no mínimo 12 trocas por hora obtida por cálculo ou aqueles ambientes cuja medição no local constatou um número de trocas superior a 8 por hora. O número de trocas é obtido pela expressão: Ambiente Efetiva V Q c = , onde c é a quantidade de trocas real do ambiente em uma hora; EfetivaQ é a vazão efetiva calculada ou medida em hm /3 e AmbienteV é o volume do ambiente considerado em 3m . ⇒ Serão considerados como ÁREAS NÃO CLASSIFICADAS, aqueles ambientes fechados adequadamente ventilados e capaz de imprimir uma 48 Para se medir a vazão efetiva, deve-se manter as portas, janelas, dampers, e demais aberturas nas condições normais de operação, bem como os equipamentos. Com o uso de um anemômetro portátil, medir a velocidade do fluxo de ar em vários pontos, tomando-se o cuidado para não interferir nas medições, e calcular a média das velocidades. 49 O volume do ambiente deve ser tomado como o volume útil. Sendo assim, devem ser deduzidos do volume do ambiente todos os volumes ocupados por painéis. 50 Com efeito, como ambiente passagem ambiente Efetivo V vA V Qc == , então podemos concluir que 410 360 12 ××= ambientepassagem VA e, portanto, que ambientepassagem VA ×= 334 . Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 86 vazão de ar efetiva superior a vazão mínima requerida para diluir a concentração de vapor inflamável a 25% do seu LII. ⇒ Serão considerados como ZONA 2 os seguintes ambientes: a) adequadamente ventilados e com vazão de ar efetiva suficiente para diluir a concentração a, no mínimo, 50% do LII e b) ambientes caracterizados como não adequadamente ventilados e que dispõem de vazão de ar efetiva superior a vazão mínima para diluir a concentração a 25% do LII51. ⇒ Serão considerados como ZONA 1 os seguintes ambientes: a) aqueles caracterizados como não adequadamente ventilados e com vazão de ar efetiva insuficiente para diluir a concentração a 25% do LII mas suficiente para diluir a 50% do LII e b) aqueles caracterizados como adequadamente ventilados e que dispõem de vazão de ar efetiva superior a vazão mínima para diluir a concentração a 75% do LII. ⇒ Serão considerados como ZONA 0 os seguintes ambientes: a) todos aqueles caracterizados como não adequadamente ventilados e com vazão de ar efetiva insuficiente para diluir a concentração a 50% do LII e b) aqueles caracterizados como adequadamente ventilados e que não dispõem de vazão de ar efetiva superior a vazão mínima para diluir a concentração a 75% do LII. 51 Pode ser interessante reavaliar o grau de risco quando a vazão efetiva for muito superior à vazão mínima requerida. Como exemplo podemos citar: um ambiente não adequadamente ventilado mas que tem a razão 100 Q Efetiva > Q deve ser considerado como um ambiente Zona 2? Uma vazão nesse nível faria com que a mistura ficasse a menos de 1% do LII. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 87 Figura 31: Fluxograma para classificação de áreas internas Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 90 automático da porta e avisos do tipo "mantenha esta porta fechada", a decisão de classificar ou não o interior desse compartimento pode estar ligada à qualificação e grau de conscientização que os operadores daquela unidade possuem. O conhecimento detalhado de uma dada planta industrial pode conduzir à determinação de uma área classificada com um formato de volume de risco muito complexo. Porém essa solução particular requer um trabalho extremamente acurado de medições e cálculos para cada fonte de risco, tomando o método completamente inadequado para aplicação prática. Por esta razão é que surgiram muitos procedimentos e normas próprios da indústria, com o fim de proporcionar métodos simplificados de determinação da extensão e forma das áreas classificadas, alguns desses métodos baseados predominantemente em métodos matemáticos, enquanto que outros baseados somente no conhecimento e experiência de campo. Infelizmente, os resultados de muitos desses métodos diferem tão grandemente que suas diferenças são difíceis de explicar. Um exemplo de tal diferença é o da classificação de áreas de uma sala contendo tanque Figura 33:Diferentes soluções vista por normas diferentes Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 91 de lama utilizada na perfuração de poços de petróleo. Nas figuras a seguir, vê-se a mesma situação classificada por três códigos diferentes: IP — Instituto of Petroleum Code (UK); API — American Petroleum Institute (USA) e MODU —Mobile and Drilling Units, da IMO — Intemational Maritime Organization. Mais um exemplo de diferenças para uma mesma situação. Normas de empresas Muitas normas de empresas usam exemplos para orientar a classificação de áreas. As situações particulares são resolvidas através da aplicação do exemplo que mais se aproxime daquele caso. Muitas vezes acontece de não haver nenhuma figura que se aplique àquela situação particular, ou ainda que as figuras que existem estão longe de representar o equipamento ou a unidade de processo em questão. Além disso, as normas tendem a ser conservativas, padronizando as situações pelo pior caso. Pode-se ver como exemplo disso a classificação de áreas do flange mostrado nas figuras anteriores. A maioria das normas considera, para esse caso, que a junta do flange pode quebrar, ter fissuras ou mesmo ter partes ejetadas da junta. Isto mesmo considerando o aumento do uso crescente de juntas suportadas espiraladamente, com suportação metálica lateral para minimizar os vazamentos ou mesmo as quebras nas junta. Fica claramente evidenciada a dificuldade em se atingir uma concordância quanto aos procedimentos normativos utilizados para a classificação de áreas. Somos de opinião que a simples aplicação de uma figura extraída de alguma norma não representa necessariamente a melhor solução. Achamos que deve haver, internamente à indústria, uma capacitação de modo que, ao se aplicar alguma figura padronizada, esta seja avaliada quanto à sua adequação ao caso em estudo e até mesmo modificada quando houver consenso e confiança para suportar essa modificação. Por isso, entendemos que a indústria deve exercitar exaustivamente a prática da solução de equipe, preferencialmente multidisciplinar, na avaliação da forma e da extensão das áreas classificadas. Provavelmente foi por causa dessa dificuldade que a IEC, em sua norma 60079- 10, não incluiu figuras padronizadas, citando apenas alguns exemplos e ressaltando que aqueles exemplos não poderiam ser aplicados de forma genérica e que os mesmos eram válidos apenas para as condições para as quais foram desenvolvidos. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 92 Um outro problema sério, comum na indústria de processo, é que o nível de desinformação a respeito dessa matéria ainda é muito grande, principalmente na camada gerencial. Isto cria muitos entraves, pois as atividades envolvendo classificação de áreas não são consideradas como importantes para a maioria das gerências. Porém se ocorre algum acidente, essa questão passa a ser discutida. Aí mais uma vez fica difícil comprovar se a classificação de áreas foi corretamente desenvolvida ou não, uma vez que esse "corretamente" é algo não completamente claro para todos, principalmente para aqueles que não têm conhecimento sobre o assunto. Temos que considerar que, em caso de acidente, há um envolvimento com questões de responsabilidade civil e penal de acidente de trabalho, além de aspectos relacionados com o seguro de indústria de processo. Portanto, podemos concluir que: A utilização de figuras padronizadas de forma cega, simplesmente mecânica, embora algumas vezes leve a se cometer erros por excesso, pode outras vezes dar uma falsa impressão de segurança e pode também, por interpretação errônea da norma, levar a uma situação de risco. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 95 Não é permitido incluir como detalhe de projeto, a simples reprodução de figura de classificação de área constante em norma técnica referenciada. Os detalhes devem refletir as características e dimensões próprias da instalação sob estudo. Não é permitido incluir como notas do documento, recomendações genéricas contidas nas normas referenciadas, como por exemplo: “As distâncias mostradas são para uma refinaria típica, devendo ser adotadas mediante cuidadosa análise”. O projeto deve, portanto, estar em formato conclusivo e customizado para a instalação sob estudo. Informações que devem constar nas plantas de classificação de áreas: • Vista de perfil das elevações e equipamentos de processo; • Vista de perfil dos níveis que possuam acessos interligados; • Vista de perfil das canaletas e depressões existentes na unidade; • Indicação da direção predominante dos ventos; • Identificação do grupo a que pertencem as substâncias inflamáveis presentes; • Identificação da classe de temperatura para os equipamentos Ex, para cada região; • Identificação das fontes de risco, com nome e TAG, conforme respectiva lista de dados; • Indicação dos locais e extensões classificadas como Zona 0, Zona 1, Zona 2 e área não classificada, mediante simbologia definida no item 6 da N-2706; • Representação da influência de áreas classificadas por fontes de risco existentes em unidades adjacentes; • Outros dados relevantes para permitir adequada especificação e instalação de equipamentos Ex. • Locação das placas de indicação de área classificada. A equipe responsável pela execução do plano de classificação de áreas deve possuir treinamento em instalações elétricas em áreas classificadas. Em empreendimentos de ampliação, modernização ou desativação de unidades, torna-se necessária a atualização do plano de classificação de áreas. Não é permitida a criação de novos documentos que abordem apenas o escopo reduzido de alterações. Devem ser atualizados os documentos existentes. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 96 Na atualização de documentos, deve ser incorporada e detalhadamente indicada, a abrangência das alterações efetuadas. Não é permitida a colocação de descrições genéricas do tipo: “revisado conforme comentários” ou “revisado onde indicado”. A Lista de Dados das Substâncias Inflamáveis é o conjunto de informações sobre as substâncias inflamáveis presentes no processo e deve ser apresentada conforme padrão apresentado no Anexo da norma PETROBRAS N-2155. A mesma deve ser elaborada pela equipe responsável pela elaboração do plano de classificação de áreas e devem ser informados no referido documento as fontes onde os dados foram obtidos. Caso sejam publicações técnicas, devem ser informados: o nome da entidade, ano e número de edição e o número do volume, caso aplicável devendo constar os seguintes dados: • Os parâmetros operacionais das pressões, vazões e temperaturas; • Limites operacionais máximos permitidos pela segurança; • Velocidade média de vento considerada no estudo. Devemos nos acostumar a pensar e falar em Plano de Classificação de Áreas e não mais em plantas ou desenhos de classificação de áreas como tem sido a prática recente. Nenhum documento será válido individualmente, devendo sempre ser analisado em conjunto. Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas Francisco André de Oliveira Neto 97 10 GRAUS DE PROTEÇÃO Os equipamentos e dispositivos elétricos devem possuir características inerentes que os tornam capazes de operar sem infligir danos físicos às pessoas ou ao próprio equipamento devido a penetração de corpos estranhos no seu interior. A ABNT NBR IEC 60529 de 29/04/2005 tem como objetivo estabelecer: a) Definições para os graus de proteção providos para os invólucros dos equipamentos elétricos, considerando: • Proteção de pessoas contra o acesso às partes perigosas no interior do invólucro. • Proteção dos equipamentos no interior do invólucro contra a penetração de objetos sólidos estranhos. • Proteção dos equipamentos no interior do invólucro contra os efeitos prejudiciais devido à penetração de água. b) Designações destes graus de proteção. c) Requisitos para cada designação. d) Ensaios a serem realizados para verificar que o invólucro atende aos requisitos da Norma tais como: • Impactos mecânicos