Atmosfera explosiva

TSE Energia e Automação – Aparecida de Goiânia – Goiás

Aparecida de Goiânia – Goiás Junho de 2012

ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Eng. José de Lima Faria Neto

Resumo:

Este artigo aborda as características de uma atmosfera explosiva, bem como a classificação e os tipos de equipamentos, os tipos de proteções e as instalações elétricas em ambientes explosivos de acordo com as normas IEC/ABNT apresentadas.


Índice

ATMOSFERAS EXPLOSIVAS ......................................................................................................................... 3

1. ÁREAS EXPLOSIVAS: ............................................................................................................................ 3

1.1. ZONAS............................................................................................................................................. 3

1.2. TIPOS DE PROTEÇÃO ...................................................................................................................... 4

1.3. GRUPOS .......................................................................................................................................... 5

1.4. CLASSE DE TEMPERATURA ............................................................................................................. 5

2. TIPOS DE EQUIPAMENTOS ................................................................................................................. 6

2.1. À PROVA DE EXPLOSÃO Ex d .......................................................................................................... 6

2.2. SEGURANÇA AUMENTADA Ex e ..................................................................................................... 6

2.3. IMERSO EM ÓLEO Ex o ................................................................................................................... 6

2.4. PRESSURIZADOS Ex p...................................................................................................................... 6

2.5. IMERSO EM AREIA Ex q .................................................................................................................. 6

2.6. ENCAPSULADO Ex m ....................................................................................................................... 7

2.7. SEGURANÇA INTRÍNSECA Ex i ......................................................................................................... 7

2.8. NÃO ACENDÍVEL Ex n ..................................................................................................................... 7

3. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS .................................................................. 7

3.1. ELETRODUTOS ................................................................................................................................ 7

3.2. UNIDADE SELADORA ...................................................................................................................... 8

3.3. PRENSA CABOS À PROVA DE EXPLOSÃO ........................................................................................ 8

3.4. ACESSÓRIOS A PROVA DE EXPLOSÃO............................................................................................. 9

3.5. ILUMINAÇÃO .................................................................................................................................. 9

3.6. EQUIPAMENTOS À PROVA DE EXPLOSÃO ...................................................................................... 9

4. REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 10


ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Para produzir uma explosão, é preciso um combinação de um material combustível, oxigênio e um centelhamento:

Combustível + Oxigênio do ar + Faísca= Explosão

As atmosferas explosivas são aréas propícias para que ocorra uma explosão devido à presença de gases inflamáveis, vapores,névoas, poeiras, fibras ou particulas em suspensão. A principal fonte de ignição destas atmosferas são os equipamentos elétricos. Esta ignição pode se dar por um centelhamento na abertura ou fechamento de contatos elétricos ou com aquecimento de equipamentos em funcionamento normal ou em falhas.

No brasil a inspeção e manutenção de instalações elétricas em áreas classificadas são normatizadas pela ABNT NBR IEC 60079-17:2009 Versão Corrigida:2009, e os requisitos para o projeto, seleção e montagem de instalações elétricas em atmosferas explosivas são normatizadas pela ABNT NBR IEC 60079-14:2009 Versão Corrigida:2011.

1. ÁREAS EXPLOSIVAS: As áreas explosivas são classificadas no brasil e na Europa usando o conceito de:

� ZONAS: Usadas para definir a probabilidade da presença de materiais inflamáveis; � TIPOS DE PROTEÇÃO: Defini o nível de segurança para um dispositivo e; � GRUPOS: Caracterizam a natureza inflamavel do material.

1.1. ZONAS As zonas explosivas são classificadas como : Zona 0, Zona 1 e Zona 2.

ZONAS DESCRIÇÃO ZONA 0 Zona ou local onde a presença da mistura inflamável é permanente ou existe

por longos períodos. ZONA 1 Zona ou local onde a mistura inflamável pode ocorrer em condições normais de

funcionamento do equipamento ou processo. ZONA 2 Zona ou local onde a mistura inflamável é pouco provável de acontecer,ou

seja, apenas ocorrem em case de funcionamento anormal da instalação.


1.2. TIPOS DE PROTEÇÃO

Os niveis de segurança para dispositivos são descritos como :

TIPOS SIMBOLO Equipamento à prova de explosão Ex d Equipamento Pressurizado Ex p Equipamento Imerso em Óleo Ex o Equipamento Imerso em Areia Ex q Equipamento Imerso em Resina Ex m Equipamento de Segurança Aumentada Ex e Equipamento Não Acendível Ex n Equipamento Hermético Ex h Equipamento de Segurança Intrínseca Ex i Equipamento Especial Ex s

Os equipamentos a prova de explosão, conhecidos como equipamentos Ex, devem isolar e impedir que a atmosfera explosiva entre em contato com as partes que possam gerar uma ignição.

Assim, os equipamentos deste tipo são construídos de três tipos:

� Confinam as fontes de ignição; � Segregam as fontes de ignição; � Reduzem os níveis de energia necessários para uma explosão.

MÉTODO DE PROTEÇÃO CÓDIGO PRINCÍPIOS À prova de explosão Ex d Confinam Pressurização Ex p Segregação Encapsulado Ex m Segregação Imersão em Óleo Ex o Segregação Imerso em Areia Ex q Segregação Intrinsecamente seguro Ex ia / Ex ib Supressão Segurança Aumentada Ex e Supressão Não Acendível Ex n Supressão Especial Ex s Especial


1.3. GRUPOS Os equipamentos elétricos foram divididos em dois grandes grupos :

� GRUPO I : Equipamentos que operam em minas subterrâneas ; � GRUPO II : Equipamentos que operam em ambientes industriais de superfície.

GRUPOS EQUIPAMENTOS SUBSTÂNCIA GRUPO I Para operação em mineração subterrânea

suscetíveis a exalação de grisu metano (grisu) e pó de carvão

GRUPO IIA Para operação em instalações de superfície onde pode existir perigo devido ao grupo do propano.

Acetona, Acetaldeído,monóxido de carbono, Álcool, Amônia, Benzeno, Benzol, Butano, Gasolina, Hexano, Metano, Nafta, Gás Natural, Propano, vapores de vernizes.

GRUPO IIB Para operação em instalações de superfície onde pode existir perigo devido ao grupo do etileno.

Acroleína, óxido de Eteno, Butadieno, óxido de Propileno, Ciclopropano, Éter Etílico, Etileno, Sulfeto de Hidrogênio.

GRUPO IIC Para operação em instalações de superfície onde pode existir perigo devido aos grupos do hidrogênio e acetileno.

Acetileno, Hidrogênio e Dissulfeto de Carbono.

1.4. CLASSE DE TEMPERATURA

A classe de temperatura de um equipamento é fornecida pelo fabricante e garante que, mesmo em falha, a temperatura na superfície do equipamento não atinja um valor acima da determinada, seguindo a seguinte tabela.

Por exemplo, os equipamentos elétricos do grupo I suportam uma temperatura máxima de:

� 150ºC sobre as superfícies onde há formação de uma camada de pó de carvão � 450ºC quando há vedação contra pó, poeira ou ventilação.

GRUPO DE PERICULOSIDADE PRODUTO T1 450º T2 300º T3 200º T4 135º T5 100º T6 85º


2. TIPOS DE EQUIPAMENTOS

2.1. À PROVA DE EXPLOSÃO Ex d

É um sistema suficientemente vedado e resistente para não propagar uma explosão, e que a temperatura da superfície não provoque a ignição da atmosfera explosiva.

2.2. SEGURANÇA AUMENTADA Ex e

Os equipamentos com segurança aumentada são aqueles que “sob condições normais de operação não produz arcos, faíscas ou aquecimento suficiente para causar ignição da atmosfera explosiva para a qual foi projetado, e no qual são tomadas as medidas adicionais durante a construção, de modo a evitar com maior segurança, que tais fenômenos ocorram em condições de operação e de sobrecarga previstas”.

2.3. IMERSO EM ÓLEO Ex o

Neste processo o equipamento é imerso em óleo para que este não inflame o ambiente explosivo. Neste processo de proteção o equipamento deve ser necessariamente fixo.

2.4. PRESSURIZADOS Ex p

Os equipamentos pressurizados possuem uma pressão interna positiva e maior que a pressão externa do invólucro. Assim se evita que os gases, poeiras e o pó da atmosfera entre em contato com as partes internas do equipamento.

2.5. IMERSO EM AREIA Ex q

As partes do equipamento que podem gerar a ignição da atmosfera explosiva são imersas em um material de enchimento para que haja a explosão. Geralmente esta proteção é aplicada em equipamentos que a corrente nominal seja menor ou igual a 16A.


2.6. ENCAPSULADO Ex m

As partes ignitoras dos equipamentos são encapsuladas por uma resina, a qual não permite que haja a ignição da atmosfera explosiva externa.

2.7. SEGURANÇA INTRÍNSECA Ex i

Os equipamentos com segurança intrínseca são aqueles que mesmo em condições anormais não liberam energia suficiente para que possa ocorrer a ignição do ambiente explosivo externo.

2.8. NÃO ACENDÍVEL Ex n

Equipamentos que em condições normais de funcionamento não causam ignição da atmosfera explosiva.

3. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Nestas instalações todo cuidado na especificação e na compra da infraestrutura elétrica deve ser tomado. Para garantir a estanqueidade da instalação são usados:

� Eletrodutos � Unidade Seladora � Equipamentos à prova de explosão � Iluminação à prova de explosão � Acessórios à prova de explosão

3.1. ELETRODUTOS

Os eletrodutos utilizados nestas instalações são do tipo pesado, fabricados em aço carbono com rebarba de solda interna removida e galvanizados a fogo. São fornecidos em barras de 3 metros com luva e protetor de rosca.


A fabricação destes eletrodutos é feitas baseadas em normas Da ABNT:

� NBR 5597: Rosca NPT � NBR 5598: Rosca BSP

3.2. UNIDADE SELADORA

A unidade seladora é um equipamento que garante que a pressão provocada por uma explosão no interior de um eletroduto ou de um invólucro a prova de explosão não se propague pela instalação. As instalações com eletrodutos não são totalmente vedadas à entrada de ar e umidade, alguns tipos de unidade seladora possuem drenos para liberar a umidade no interior da instalação, pois a presença elevada de umidade pode causar falhas na isolação dos condutores fazendo com que ocorram curto circuitos.

Para fazer a selagem da unidade, utiliza-se a fibra e a massa selante. Para cada tamanho de unidade seladora é utilizado uma quantidade de fibra e massa selante, isso porque a massa deve preencher toda a unidade afim de que não se permita que a pressão de uma explosão e até mesmo a umidade do sistema não se propague pelo restante da instalação.

No interior da unidade seladora, os condutores devem ficar espaçados entre si e manter distância das paredes da unidade, pois a massa seladora deve envolver cada um dos condutores.

Sempre que um eletroduto chega a um invólucro a prova de explosão deve-se usar uma unidade seladora, ou seja, para cada eletroduto que chega ao invólucro utiliza-se uma. Ela deve ser instalada a uma distância máxima de 45 cm do invólucro.

Também é utilizada quando um eletroduto deixa uma área classificada, sendo necessária apenas em um dos dois lados das áreas e em uma distância menor que 3 metros da fronteira.

3.3. PRENSA CABOS À PROVA DE EXPLOSÃO

Em instalações feitas com conexão direta de cabos é necessário o uso de prensa cabos especiais à prova de explosão.

Os prensa cabos são utilizados na entrada e saída do cabo elétrico no invólucro à prova de explosão ou de segurança aumentada. Nestas instalações os cabos elétricos podem ser tanto armados quanto não armados desde que garantam a proteção intrínseca da instalação.

Os prensa cabos podem ser de alumínio ou poliamida.


3.4. ACESSÓRIOS A PROVA DE EXPLOSÃO

Para assegurar a estanqueidade da instalação a prova de explosão, devem-se usar os acessórios próprios. Como exemplo:

� Prensa cabos � Caixas de passagens � Curvas � Reduções � Anéis de vedação � Luvas � Niples � Abraçadeiras

Estes acessórios podem ser fabricados em alumínio, poliamida ou latão naval.

3.5. ILUMINAÇÃO

Um dos principais pontos quando se fala em atmosferas explosivas é a iluminação, por conter fontes de calor e energia (centelhamento) próximas ao material explosivo.

Na instalação de uma iluminação além de se utilizar toda a infra estrutura e os acessórios a prova de explosão, são usados também às luminárias próprias para estes ambientes. Existem vários tipos e modelos de luminárias a prova de explosão, desde lanternas até projetores.

Estas luminárias podem ser fabricadas de alumínio fundido ou em liga de alumínio fundido copper free (isento de cobre); podem possuir diversos graus de proteção, como IP 65, 66 e 67; diferentes bitolas de entradas rosqueadas e acabamento em epóxi cinza claro dependendo do fabricante.

3.6. EQUIPAMENTOS À PROVA DE EXPLOSÃO

Os equipamentos para ambientes explosivos asseguram que um centelhamento, altas temperaturas ou até mesmo uma explosão em seu interior não provoque a ignição do meio externo. Pode-se citar:

� Caixas de ligação � Painéis de Comando e Sinalização


� Tomadas e plugues � Interruptores � Sirenes � Botões e Sinaleiros � Amperímetros � Voltímetros � Disjuntores � Sistemas de aterramento digital � Fim de curso

4. REFERÊNCIAS

� ABNT NBR IEC 60079-17:2009 Versão Corrigida 2009 : Atmosferas explosivas Parte 17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas

� ABNT NBR IEC 60079-14:2009 Versão Corrigida 2011 : Atmosferas explosivas Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas

� ABNT NBR IEC 60079-0:2006: Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 0: Requisitos gerais

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