Sistemas elétricos em atmosferas explosivas – Cuidados! – O uso da energia elétrica pode gerar superfícies quentes ou faíscas que podem inflamar uma atmosfera explosiva. Esse tipo de situação pode estar presente em uma variedade de lugares diferentes, incluindo cabines de pintura, perto de tanques de combustível, em muitos lugares onde existem aerossóis, vapores, névoas, gases ou poeiras, etc. As áreas onde é possível que exista uma atmosfera explosiva devem ser tratadas de maneira diferente das outras áreas. Elas deve ser avaliadas quanto ao risco antes que qualquer novo trabalho seja realizado e que medidas sejam tomadas para controlar os riscos. Deve-se conhecer os requisitos específicos para construção e avaliação de sistemas elétricos intrinsecamente seguros, tipo de proteção “i”, destinados a serem utilizados, integralmente ou em parte, em locais onde a utilização de equipamento dos Grupos I, II ou III é requerida.

Em linhas gerais, deve-se tomar cuidado para evitar descargas estáticas em atmosferas potencialmente explosivas. Medidas como a ligação à terra e a seleção de roupas e calçados de trabalho antiestáticos podem ajudar a reduzir o risco de descargas estáticas.

Igualmente, os equipamentos e instalações elétricos e não elétricos em atmosferas potencialmente explosivas devem ser especialmente projetados e construídos para que os riscos de ignição sejam eliminados ou reduzidos. As técnicas para fazer isso incluem vedar os equipamentos elétricos para que a atmosfera explosiva não entre em contato com os componentes elétricos, reduzindo a potência de equipamentos elétricos e desenergizando os equipamentos elétricos onde uma falha ou atmosfera explosiva é detectada.

Os equipamentos para uso em atmosferas explosivas devem ser inspecionados e mantidos regularmente para garantir que não representem um risco maior de causar incêndio ou explosão. A sua manutenção deve ser realizada apenas por pessoas competentes. As atmosferas explosivas acidentais ou naturais, que ocorrem como resultado do processo, atividade ou produto no ambiente, são encontradas em muitas situações industriais e de mineração.

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Nessas condições, uma única faísca pequena pode iniciar uma grande explosão e é necessário tomar cuidado ao usar equipamentos elétricos nesses ambientes. Na indústria e na mineração, é necessário o equipamento elétrico operar em ambientes onde possam existir condições propícias a explosões.

Os painéis mecânicos, motores e outros equipamentos possuem a possibilidade de geração de faíscas, o que poderia causar uma explosão nas circunstâncias certas. As explosões são iniciadas por faíscas elétricas ou pelo calor de aparelhos elétricos e a principal proteção é contra faíscas ou arcos elétricos.

A maior parte dos equipamentos à prova de fogo tem como objetivo proteger o aparelho ou equipamento contra incêndio externo. O painel de distribuição à prova de fogo foi projetado para proteger o ambiente externo de arco elétrico ou faíscas dentro do equipamento ou para impedir que explosões no equipamento se espalhem para o ambiente ao redor.

Para atender aos critérios para a classificação à prova de explosão, um gabinete deve ser capaz de conter qualquer explosão originada em seu compartimento e impedir que as faíscas dentro de seu compartimento inflamem vapores, gases, poeira ou fibras no ar que o cerca. Portanto, à prova de explosão, quando se refere a caixas elétricas, não significa que possa suportar uma explosão externa.

Em vez disso, é a capacidade do gabinete de impedir que uma faísca ou explosão interna cause uma explosão muito maior. Assim, uma explosão é a reação química repentina de uma substância combustível com oxigênio, envolvendo a liberação de alta energia.

As substâncias combustíveis podem estar presentes na forma de gases, névoa, vapores ou poeira. Uma explosão só pode ocorrer se os três fatores a seguir coincidirem: substância combustível (na distribuição e concentração relevantes); oxigênio (no ar); e uma fonte de ignição (por exemplo, faísca elétrica).

As explosões requerem condições específicas e, se essas condições não forem atendidas, pode ocorrer combustão lenta ou nenhuma combustão. Atmosferas explosivas podem resultar da presença de um gás inflamável ou vapor de um líquido inflamável. As condições para que uma explosão ocorra variam, dependendo da substância explosiva envolvida e das condições sob as quais ela é encontrada.

Para substâncias gasosas, a concentração da substância no ar é geralmente tomada como critério. Um limite superior e inferior é geralmente citado. Abaixo do limite inferior, a ignição e a explosão não ocorrerão e, acima do limite superior, ocorrerá a combustão, mas não ocorrerá a explosão.

Confirmada em junho de 2017, a NBR IEC 60079-25 de 12/2011 – Atmosferas explosivas – Parte 25: Sistemas elétricos intrinsecamente seguros estabelece os requisitos específicos para construção e avaliação de sistemas elétricos intrinsecamente seguros, tipo de proteção “i”, destinados a serem utilizados, integralmente ou em parte, em locais onde a utilização de equipamento dos Grupos I, II ou III é requerida. Esta norma é destinada aos projetistas destes sistemas. Estes podem ser os fabricantes, consultores especialistas ou um responsável do usuário final.

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Esta norma complementa e modifica os requisitos gerais da NBR IEC 60079-0 e da norma de segurança intrínseca NBR IEC 60079-11. Quando um requisito desta norma conflita com um da NBR IEC 60079-0 ou NBR IEC 60079-11, o requisito desta norma prevalece. Esta norma suplementa a NBR IEC 60079-11, cujos requisitos que se aplicam a equipamentos elétricos utilizados em sistemas elétricos intrinsecamente seguros. Os requisitos de instalação de sistemas do Grupo II ou Grupo III projetados de acordo com esta norma são especificados na NBR IEC 60079-14. Requisitos de instalação do Grupo I não são atualmente apresentados na NBR IEC 60079-14.

Uma documentação descritiva deve ser criada para todos os sistemas. A documentação descritiva deve fornecer uma análise adequada da segurança proporcionada pelo sistema. O Anexo E contém exemplos de diagramas típicos, os quais ilustram os requisitos da documentação descritiva do sistema.

Os requisitos mínimos são os seguintes: diagrama de blocos listando todos os equipamentos do sistema, incluindo o equipamento simples e a fiação de interconexão; identificação do subgrupo (para Grupos II e III), nível de proteção para cada parte do sistema, classe de temperatura e faixa de temperatura ambiente de acordo com as Seções 5, 6 e 7; os requisitos e os parâmetros permitidos para a fiação de interligação de acordo com a Seção 8; detalhes dos pontos de aterramento e de ligação ao sistema equipotencial de acordo com a Seção 11 e, quando dispositivos de proteção contra surtos são utilizados, uma análise de acordo com a Seção 12 também deve ser incluída; se aplicável, as justificativas das avaliações do equipamento como “equipamento simples” de acordo com a NBR IEC 60079-11 devem ser incluídas;  quando o circuito intrinsecamente seguro contém diversos equipamentos intrinsecamente seguros, a análise do somatório dos seus parâmetros deve estar disponível; uma identificação única da documentação descritiva do sistema deve ser criada; o projetista do sistema deve assinar e datar o documento.

O desenho descritivo do sistema não é o mesmo que o desenho de controle referenciado na NBR IEC 60079-11. Sistemas elétricos intrinsecamente seguros devem ser inseridos nos Grupos I, II ou III de acordo com a NBR IEC 60079-0. Para sistemas intrinsecamente seguros Grupos II e III como um todo ou suas partes, deve ser informado o subgrupo apropriado.

Para equipamentos aplicados em sistemas elétricos intrinsecamente seguros dos Grupos II e III e instalados em áreas classificadas de gases ou poeiras, deve ser atribuída uma classe de temperatura ou a máxima temperatura de superfície de acordo com NBR IEC 60079-0, NBR IEC 60079-11, NBR IEC 61241-0 e IEC 61241-11, se aplicável. Em sistemas elétricos intrinsecamente seguros do Grupo II e Grupo III, ou em suas partes, os subgrupos A, B, C podem ser diferentes dos indicados individualmente para os equipamentos intrinsecamente seguros e associados que formam o sistema.

Partes diferentes do mesmo sistema elétrico intrinsecamente seguro podem ter diferentes subgrupos (A, B, C). Os equipamentos utilizados podem ter diferentes classes de temperatura e diferentes faixas de temperatura ambiente. Cada parte do sistema elétrico intrinsecamente seguro destinado ao uso em áreas classificadas deve ter um nível de proteção “ia”, “ib” ou “ic” de acordo com a NBR IEC 60079-11. O sistema completo não necessariamente necessita possuir um único nível de proteção.

Por exemplo, um instrumento “ib”, mas projetado para utilizar um sensor “ia”, como por exemplo um instrumento de medição de pH com seu eletrodo, no qual a parte do sistema até o instrumento é “ib” e o eletrodo com sua conexão é “ia”. Um instrumento de campo “ia” alimentado por um equipamento associado “ib” seria considerado um sistema “ib”. Um sistema pode ser “ib” em operação normal com uma fonte de alimentação externa, mas, quando a sua alimentação for removida sob circunstâncias de segurança definida (falha de ventilação), então o sistema pode se tornar “ia” se houver alimentação alternativa por bateria.

O nível de proteção será definido por circunstâncias previsíveis. Os parâmetros elétricos da fiação de interconexão dos quais a segurança intrínseca depende e a sua origem devem ser especificados na documentação descritiva do sistema. Alternativamente, um determinado tipo de cabo pode ser especificado e uma justificativa para a sua utilização deve ser incluída na documentação. Cabos para a interconexão devem atender aos requisitos aplicáveis da Seção 9.

Quando pertinente, a documentação descritiva do sistema também deve especificar os tipos de multicabos permitidos conforme a Seção 9, que cada circuito específico pode utilizar. No caso particular quando falhas entre circuitos separados não são consideradas, deve ser incluída uma “nota” no diagrama de malhas do documento descritivo do sistema com os seguintes dizeres: “quando o cabo de interligação utiliza parte de um multicabo contendo outros circuitos intrinsecamente seguros, este cabo deve estar de acordo com os requisitos de um multicabo tipo A ou B conforme especificado na Seção 9 da NBR IEC 60079-25”.

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Um multicabo contendo circuitos classificados com nível de proteção “ia”, “ib” ou “ic” não pode conter circuitos não intrinsecamente seguros. O diâmetro dos condutores rígidos ou do condutor individual de um cabo flexível dentro da área classificada não pode ser menor do que 0,1 mm. Somente cabos isolados capazes de suportar um ensaio de rigidez dielétrica, no mínimo de 500 V ca ou 750 V cc, devem ser utilizados em circuitos intrinsecamente seguros.

Esta seção não é destinada a impedir a utilização de condutores desencapados em um sistema de sinalização e recomenda-se que sejam considerados como um equipamento simples e não como fiação de interconexão. A espessura radial da isolação de cada condutor deve ser apropriada ao diâmetro do condutor e ao tipo de material da isolação, com um mínimo de 0,2 mm.

Multicabos devem resistir ao ensaio de rigidez dielétrica de no mínimo: 500 V ca eficaz ou 750 V cc aplicados entre quaisquer armações e/ou blindagens interligadas e todos os condutores interligados; 1.000 V ca eficaz ou 1 500 V cc aplicados entre um feixe composto da metade dos condutores curto-circuitados do cabo e a outro feixe composto da outra metade dos condutores também curto-circuitados. Este ensaio não é aplicável a multicabos com blindagens condutivas para circuitos individuais.

O ensaio de rigidez dielétrica deve ser conduzido de acordo com a norma apropriada ao cabo ou de acordo com a NBR IEC 60079-11. Em geral, um circuito intrinsecamente seguro deve estar flutuando ou estar ligado ao sistema equipotencial associado com uma área classificada em somente um ponto. O nível de isolação requerido (exceto naquele ponto) deve ser projetado para suportar 500 V no ensaio de isolação de acordo com os requisitos de rigidez dielétrica da NBR IEC 60079-11.

Quando este requisito não for atendido, o circuito deve ser considerado aterrado naquele ponto. Mais de uma conexão à terra é permitida no circuito, desde que o circuito seja dividido em subcircuitos galvanicamente isolados, e cada qual esteja aterrado somente em um ponto. Blindagens devem ser conectadas ao ponto de terra ou à estrutura de acordo com a NBR IEC 60079-14.

Quando um sistema é destinado à utilização em uma instalação onde diferenças potenciais significantes (maiores que 10 V) entre a estrutura e o circuito podem ocorrer, a técnica preferida é utilizar um circuito galvanicamente isolado de influências externas, como por exemplo mudança no potencial da terra em alguma distância da estrutura. Precaução especial é requerida quando parte do sistema é destinada à utilização em áreas classificadas como Zona 0 ou Zona 20 ou quando o sistema tem um nível de proteção muito alto em conformidade com os requisitos EPL Ma.

É recomendado que o documento descritivo do sistema indique claramente cada ponto ou pontos do sistema previstos para serem conectados ao sistema equipotencial da planta e qualquer requisito especial de tais ligações. Esta informação pode ser uma referência à NBR IEC 60079-14 adicionada na documentação descritiva do sistema. Se um sistema contiver equipamentos que não atendam individualmente à NBR IEC 60079-11, este sistema deve ser analisado como um todo, como se fosse um único equipamento.

Um sistema com nível de proteção “ia” deve ser analisado de acordo com os critérios de nível de proteção “ia” da NBR IEC 60079-11. Um sistema com nível de proteção “ib” deve ser analisado de acordo com os critérios de nível de proteção “ib” da NBR IEC 60079-11. Um sistema com nível de proteção “ic” deve ser analisado de acordo com os critérios de nível de proteção “ic” da NBR IEC 60079-11. Além das falhas no equipamento, as falhas da fiação de campo indicadas em 13.4 devem ser consideradas. A figura abaixo apresenta os princípios da análise de sistema.

Quando toda a informação necessária estiver disponível, é permitido aplicar a contagem de falhas ao sistema como um todo, mesmo utilizando equipamentos em conformidade com a NBR IEC 60079-11. Esta é uma solução alternativa à solução mais usual da comparação direta das características de entrada e saída de equipamentos analisados ou ensaiados em separado. Quando um sistema contém somente equipamentos analisados e ensaiados individualmente de acordo com a NBR IEC 60079-11, a compatibilidade de todos os equipamentos do sistema deve ser demonstrada.

Falhas dentro do equipamento já foram consideradas e nenhuma consideração adicional destas falhas é necessária. Quando um sistema contém uma única fonte de alimentação, os parâmetros de saída da fonte já consideram interrupções, curtos e aterramentos dos cabos de interconexão externos e, consequentemente, estas falhas não precisam mais ser consideradas. O Anexo A contém detalhes adicionais da análise desses circuitos simples.

Quando um sistema intrinsecamente seguro contém mais de uma fonte de alimentação linear, o efeito das fontes combinadas deve ser analisado. O Anexo B apresenta a análise a ser utilizada nas combinações mais frequentes. Se um sistema intrinsecamente seguro contiver mais de uma fonte de alimentação, e uma ou mais destas fontes forem não lineares, o método de avaliação descrito no Anexo B não pode ser utilizado. Para este tipo de sistema intrinsecamente seguro, o Anexo C explica como a análise do sistema pode ser realizada se a combinação contiver somente uma fonte de alimentação não linear.

Via: revistaadnormas