Acionamentos e
máquinas elétricas
em atmosferas
potencialmente
explosivas
12/06/08
Autor:
Rubens Drummond Uzeda
Explosão no Porto de Paranaguá
16 de novembro de 2001 - Explosão em silo fere 18 em Paranaguá, duas
vítimas ficaram em estado grave
Inquérito policial
Quanto à causa da explosão, o Instituto de Criminalística (IC) deve divulgar um laudo dentro de vinte dias.
Indícios preliminares apontam que a poeira levantada durante o descarregamento do milho emite gases de
alta combustão, que teriam, em contato com alguma faísca, gerado o incêndio.
Fábrica alemã
Antes da explosão
Fábrica alemã
Depois da explosão
Explosão c/ poeira na Alemanha
Explosão com poeira na França
Silos de armazenamento
Explosão de poeira combustível
Normalização técnica
Escolas de Classificação de Áreas
Divisão 1: Onde concentrações de Zona 0: Onde concentrações de
gases, vapores e líquidos passíveis
de ignição podem existir todo o
tempo ou parte do tempo sob
condições normais de operação
gases, vapores ou líquidos passíveis
de ignição podem existir todo o
tempo ou por longo período de
tempo sob condições normais de
operação
Zona 1: Onde concentrações de
gases, vapores ou líquidos passíveis
de ignição podem existir parte do
tempo sob condições normais de
operação
Divisão 2: Onde concentrações de Zona 2: Onde concentrações de
gases, vapores ou líquidos passíveis gases, vapores ou líquidos passíveis
de ignição não são previstas de
de ignição não são previstas de
ocorrer sob condições normais de
ocorrer sob condições normais de
operação
operação
Escolas de Classificação de Áreas
Divisão 1 e 2
A (Acetileno)
B (Hidrogênio)
Zona 0, 1 e 2
IIC (Acetileno,
Hidrogênio e C2S)
C (Etileno)
IIB (Etileno)
D (Propano)
IIA (Propano)
Classes de Temperatura
Classe de
Temperatura
Temperatura de Ignição
do Gás
Max. Temperatura de
Superfície
T1
maior 450°C
450 C
T2
300°C  450°C
300 C
T3
200°C  300°C
200 C
T4
135°C  200°C
135 C
T5
100°C  135°C
100 C
T6
85°C  100°C
85 C
Válido para temperatura ambiente entre -20°C a +40°C
Desenho típico
Desenho típico em corte
Tancagem Criogênica
FB-1001A
FB-1002
FB-1001B
SUBESTAÇÃO
FB-1003
TROCADORES
BOMBAS
COMPRESORES
Tancagem Criogênica
FB-1001A
FB-1002
FB-1001B
TROCADORES
SUBESTAÇÃO
FB-1003
BOMBAS
COMPRESORES
Grupo IIB, T2
Grupo IIA, T1
Classificação de Áreas
Tanque de Propileno FB-1002
Detalhe da A-1000
Tanque de teto fixo
AS 2430.3 (Austrália)
ICI/RoSPA (UK)
Institute of Petroleum (UK)
API 500 (EUA)
R No 2 (Holanda)
SS 421 08 20 (Suécia)
Zona 1
Zona 2
Fonte: Cox, A. W., Lees, F. P., Ang, M. L. (1990), Classification
of Hazardous Locations, Rugby: Institute of Chemical Engineers
Fatores que influenciam na
classificação de áreas
•
•
•
•
•
•
•
Taxa de falhas de equipamentos
Mudança nas condições de processo
Alteração do grau de ventilação local
Substituição do material inflamável
Ampliações de plantas
Presença de fontes de calor
Outros
Proteção de pessoas contra contato a partes vivas e móveis no
interior do invólucro e proteção contra o ingresso de corpos
sólidos
0
NÃO PROTEGIDO
1
PROTEGIDO CONTRA CONTATO ACIDENTAL DO CORPO
(P.EX.: MÃO) E CONTRA CORPOS COM DIÂMETRO > 50mm
2
PROTEGIDO CONTRA CONTATO POR UM DEDO PADRÃO E
CORPOS MÉDIOS DIÂMETRO>12mm; COMPRIMENTO>50mm
3
PROTEGIDO CONTRA CONTATO POR FERRAMENTAS,
FIOS,ETC.DIÂMETRO>2,5mm E CORPOS PEQUENOS
4
PROTEGIDO CONTRA CONTATO POR FERRAMENTAS,
FIOS,ETC.DIÂMETRO>1,0mm E CORPOS PEQUENOS
5
COMPLETAMENTE PROTEGIDO CONTRA CONTATO; À
PROVA DE PÓ; NÃO ESTANQUE A PÓ.
6
COMPLETAMENTE PROTEGIDO CONTRA CONTATO;
ESTANQUE A PÓ; NÃO HÁ INGRESSO DE PÓ.
PROTEÇÃO CONTRA O INGRESSO DE ÁGUA
0
1
2
3
4
5
PROTEGIDO CONTRA QUEDA VERTICAL DE ÁGUA (ÁGUA
DE CONDENSAÇÃO)
PROTEGIDO CONTRA ÁGUA COM INCLINAÇÃO DE ATÉ 15O
EM RELAÇÃO À VERTICAL (À PROVA DE PINGOS)
PROTEGIDO CONTRA ÁGUA DE CHUVA COM INCLINAÇÃO
DE ATÉ 600 À PROVA DE CHUVA
PROTEGIDO CONTRA RESPINGO EM TODAS AS DIREÇÕES
À PROVA DE RESPINGO.
PROTEGIDO CONTRA JATO D’ÁGUA. ÁGUA PROJETADA EM
TODAS AS DIREÇÕES NÃO PREJUDICAM O EQUIPAMENTO.
6
PROTEGIDO CONTRA CONDIÇÕES ENCONTRADAS EM
DECKS DE NAVIOS, ONDAS DO MAR OU JATOS POTENTES
7
PROTEGIDO CONTRA IMERSÃO. O EQUIPAMENTO OPERA
IMERSO EM ÁGUA SOB CONDIÇÕES DE TEMPO E PRESSÃO
8
PROTEGIDO CONTRA SUBMERSÃO. O EQUIPAMENTO É
PROJETADO PARA OPERAR CONTINUAMENTE SUBMERSO.
NÃO PROTEGIDO
Ensaio IP X5
Técnicas de proteção
Critério a :
Exclusão da atmosfera potencialmente explosiva
Critério b :
Prevenir o centelhamento e superfícies quentes
Critério c :
Confinar as explosões
Critério d :
Limitar a liberação de energia
P > Patm.
X
Tipos de proteção
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Invólucro à Prova de Explosão ‘d’
Pressurização ‘p’
Segurança Aumentada ‘e’
Não acendível ‘´n’
Segurança Intrínseca ‘i’
Imerso em resina ‘m’
Imersão em Óleo ‘o’
Imersão em Areia ‘q’
Especial ‘s’
Motor Ex d
• Robustez para confinar explosões
• Ensaios aplicáveis
– Pressão de referência, sobrepressão estática
e propagação
– Grau de proteção
– Elevação de temperatura
– Rigidez dielétrica
– Verificação dimensional
Ensaio de Explosão
• Transdutores de pressão são
instalados para detectar a
pressão de explosão desenvolvida
durante o ensaio. Através de
amplificadores, o sinal de pressão
é registrado em um osciloscópio
ou em uma tela de computador.
A máxima pressão obtida
durante a série de ensaios será
utilizada durante a realização do
ensaio hidrostático de pressão.
Ensaio de Explosão
Ensaio de Explosão
Ensaio de Propagação
Junta cilíndrica Ex d
Interior do motor
Junta à prova de explosão
Ponta do eixo
Exemplo de junta cilíndrica
Motores Ex d supridos por AVV
Motores Ex d com AVV devem:
a) possuir sensores de temperatura embutidos e especificados na
documentação ou outra medida efetiva de limitar a temperatura de
superfície. Esta proteção deve desarmar o motor quando necessário; ou
b) ser ensaiados em conjunto com o AVV que por sua vez deve estar
especificado na documentação. O dispositivo de proteção de alta
temperatura deve ser fornecido com o motor.
Pressurização - Ex p
• Tipo de proteção que evita com que a
atmosfera explosiva entre em contato com
fontes potenciais de ignição através de
uma sobrepressão no interior do invólucro.
Motor Ex p
• Advertências de segurança
• Ensaios aplicáveis
– Grau de proteção
– Elevação de temperatura
– Rigidez dielétrica
– Verificação dimensional
– Impacto
– Testes funcionais do sistema de controle da
purga e pressurização
Instrumentação Ex p
1 – Dispositivo de monitoração de sobrepressão
2 – Dispositivo de monitoração da vazão do gás de proteção
3 – Manômetro
4 – Válvula de alívio ajustada para 75% do valor máximo de pressão
Não acendível
É um tipo de proteção no qual um equipamento
elétrico, em operação normal, não é capaz de
provocar uma ignição de uma atmosfera explosiva,
bem como não é provável que ocorra uma falha
capaz de provocar a ignição.
X
Variações de Ex ‘n’
–
–
–
–
Equipamentos Não-Centelhantes, “nA”
Equipamentos Hermeticamente Selados, “nC”
Dispositivos Selados, “nC”
Circuitos, componentes e equipamentos Não
Acendíveis, “nC”
– Invólucros com Respiração Restrita, “nR”
– Equipamentos com Energia limitada, “nL”
– Equipamentos com Pressurização-n, “nZ”
Motor Ex nA, Ex nC
• Aumento das distâncias de isolamento e escoamento
• Ensaios aplicáveis:
– Grau de proteção
– Elevação de temperatura
– Rigidez dielétrica
– Verificação dimensional do entreferro
– Impacto
– Rotor bloqueado
– CTI para materiais isolantes
– Conectores com geometria que evite o afrouxamento
– Distância mínima entre ventilador e carcaça.
Motor elétrico não acendível
Segurança Aumentada
´e´ - erhohtesichereit
Equipamento que:
– Não produz arcos ou centelhas em condição
normal e anormal de operação e,
– tipo de proteção pelo qual, medidas com
elevado grau de segurança, são adotadas, de
forma a eliminar a possibilidade de elevada
temperatura e / ou a ocorrência de arcos ou
centelhas nas partes internas e externas de
um dispositivo elétrico, em operação normal.
Motor Ex e
• Aumento das distâncias de isolamento e escoamento
• Modos de falhas previstos
• Ensaios aplicáveis:
– Grau de proteção
– Elevação de temperatura
– Rigidez dielétrica
– Verificação dimensional do entreferro
– Impacto
– Rotor bloqueado
– CTI para materiais isolantes
– Conectores com geometria que evite o afrouxamento
Aparelho de CTI
Ensaio de CTI
Ensaio de CTI
Régua de bornes
Proteção de motores
• Máquinas elétricas rotativas em áreas classificadas
devem ser protegidas contra sobrecarga. O dispositivo
deve ser:
a) Relé que monitore as três fases ajustado para desarmar
em 2h ou menos quando submetido a uma sobrecarga
de 20% e não operar em 2h quando submetido a 5% de
sobrecarga, ou
b) Um dispositivo para controle direto da temperatura
através de sensores embutidos na máquina, ou
c) Um outro dispositivo equivalente.
Precauções tb devem ser tomadas para evitar operação com falta de fase
Seção 7 da IEC 60079-17:2002
Tipos de proteção e subgrupos
Tipo de proteção
Símbolo
Zonas de uso
Grupo ou subgrupo
À prova de explosão
Ex d
1e2
IIA, IIB e/ou IIC
Imerso em areia
Ex q
1e2
II
Ex ia
0, 1 e 2
IIA, IIB e/ou IIC
Ex ib
1e2
IIA, IIB e/ou IIC
Pressurizado
Ex p
1e2
II
Imerso em óleo
Ex o
1e2
II
Ex ma
0, 1 e 2
II
Ex mb
1e2
II
Ex e
1e2
II
Ex nA
2
II
Ex nC
2
IIA, IIB e/ou IIC
Ex nR
2
II
Ex nL
2
IIA, IIB e/ou IIC
Ex nZ
2
II
Segurança intrínseca
Imerso em resina
Segurança aumentada
Não acendível
Especial
Ex s
1 e 2 (0)
II, IIA, IIB e/ou IIC
Comparação entre motores Ex
Ex n
Ex e
Ex d
Ex p
Zona
2
1e2
1e2
1e2
Peso
+++
+++
-
+
Serviço
+++
+++
+
-
Instalação
++
++
++
-
Centelhamento durante operação
--
--
+++
+
T5/T6
--
-
++
+
Flexibilidade em uso
+
-
+++
++
Partidas pesadas
--
-
++
++
Operação com inversor
--
--
+++
++
Operação de chaveamento
--
-
+++
++
Baixas temp.
++
++
+
-
Alta potência
++
+
+
+++
-
-
+++
+
+++
+++
--
++
+
-
+++
--
Motor-inversor
Meio corrosivo ou refrigerante
Esforço de supervisão
Legislação aplicável
• Portaria INMETRO # 83, 03 de abril de
2006
• Regra de Avaliação de Conformidade
• NR 10
Organismos de Certificação de Produtos
OCP-0004
OCP-0034
OCP-0011
Inspetor qualificado
Obrigado.
Rubens Uzeda
[email protected]
Tel. 21 2609 8112
Cel. 21 8511 1970