INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERAS POTENCIALMENTE EXPLOSIVAS -Junho -2017

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERAS POTENCIALMENTE EXPLOSIVAS -Junho -2017

(Parte 1 de 6)

Mais importante que adquirir uma grande sabedoria é a humildade na hora de transmiti-la. (Anônimo)

Jamais haverá um ano novo, se continuar a copiar os erros dos anos velhos. (Luis de Camões)

Aprender com a experiência dos outros é menos penoso do que aprender com a própria. (José Saramago)

Tudo posso naquele que me fortalece. (Bíblia Sagrada Fl. 4:13)

Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas

Francisco André de Oliveira Neto

4 AGRADECIMENTOS

À Deus, em quem tudo posso (Filipenses 4:13); A meu pai Noé André de Oliveira, dedicado incentivador dos meus estudos; À minha querida esposa Maria Elenisse Pinho de Oliveira que sempre acredita na minha capacidade e no meu potencial;

Aos meus amados filhos: Victor André Pinho de Oliveira, Gislane Pinho de

Oliveira e Nícholas André Pinho de Oliveira adoradas criaturas;

Às minhas noras: Izaelly Fernandes Cavacante de Oliveira e Rosana Monicky

Alves de Oliveira minhas mais novas filhas;

Aos meus netos: Lara Valentina Fernandes de Oliveira, Benjamim André

Fernandes de Oliveira e Guilherme André Fernandes de Oliveira;

Ao colega Stênio Jayme Galvão Filho, à época das primeiras versões era gerente do ATP-MO, pela confiança depositada no nosso trabalho.

Aos colegas: Cesimar Araujo da Silva, Eliran de Paiva, Flauber Teixeira

Machado (In memorian), Franklin Liberato Rodrigues de Souza, Jose Henrique Patriota Soares, Ricardo Ubiratã de Moura Melo e William Maribondo Vinagre Filho integrantes do Comitê de Classificação de Áreas da UO-RNCE e Cláudio Roberto de Souza e Silva e Ozeas Ângelo de Souza que se dispuseram a comentar o texto inicial e assim prestaram um inestimável auxílio.

Ao mestre e professor Dácio de Miranda Jordão a quem devo todo o conhecimento adquirido sobre o assunto.

Estendo os meus agradecimentos ao químico Alexandre Moraes de Azevedo

Pereira que muito ajudou esclarecendo as inúmeras dúvidas que se apresentaram;

À todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para a consecução deste trabalho.

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Francisco André de Oliveira Neto

5 INTRODUÇÃO

Tudo já foi dito uma vez. Mas, como as pessoas não escutam, é preciso dizer de novo. ( André Gide).

Há dois tipos de pessoas: as que fazem as coisas e as que dizem que fizeram as coisas. Tente ficar no primeiro tipo. Há menos competição. ( Indira Ghandi).

A diferença entre a genialidade e a estupidez é que a genialidade tem limites. (Miguem Salles Ribeiro).

Entre a coragem e a prudência, prefira sempre a prudência!(F.A.O.N)

A quase totalidade das instalações industriais no ramo do petróleo apresenta riscos inerentes às atmosferas potencialmente explosivas. Desde o nascedouro dessa indústria que os trabalhadores convivem com inúmeros riscos de incêndios, explosões e mortes. Em muitos casos, comprovou-se a total inadequabilidade das instalações elétricas e a utilização de procedimentos inseguros.

Muitas unidades industriais, particularmente as mais antigas, foram projetadas e construídas seguindo normas atualmente em desuso e por isso precisam ter seus planos de classificação de áreas1 revisados e em conformidade com a ABNT.

Com vistas a identificar e corrigir não conformidades nessas instalações é importante a formação de multiplicadores e o treinamento da força de trabalho através de um curso básico em atmosferas potencialmente explosivas com vistas a disseminação dos conceitos envolvidos.

O treinamento deve ser simples e ao mesmo tempo abrangente. Não tem a pretensão de formar inspetores nem auditores, contudo deve permitir que os treinados sejam capazes de conhecer os princípios básicos que norteiam o assunto e se tornem aptos a identificar os principais riscos referentes às áreas classificadas no seu ambiente de trabalho.

A fim de contribuir com a proliferação desse conhecimento, oferecemos esse texto cujo intuito é apresentar:

1 Duas coisas deve-se ter em mente ao estudar o assunto: uma diz respeito à expressão “áreas classificadas” que na realidade designa uma região ou volume classificado ou potencialmente capaz de causar incêndios ou explosões e a outra é com relação a necessidade de disseminar a expressão “plano de classificação de áreas” em detrimento aos desenhos ou plantas de classificação de áreas. O “plano de classificação de áreas” é um conjunto de documentos obrigatórios e válidos somente quando analisados em conjunto.

Instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas

Francisco André de Oliveira Neto

Os conceitos sobre áreas classificadas ou potencialmente capazes de causar incêndios ou explosões, as diversas tecnologias de proteção disponíveis e aplicáveis a equipamentos e dispositivos elétricos a fim de que os mesmos sejam capazes de operar sem infligir danos físicos às pessoas ou aos equipamentos devido a possibilidade de ignição da atmosfera explosiva. A penetração de corpos estranhos no interior dos equipamentos também é uma possibilidade inaceitável e, portanto, de alto risco tanto para o ser humano como para os equipamentos.

As diversas recomendações quanto às instalações elétricas bem como a instalação de equipamentos de origem não elétrica em áreas classificadas. É analisada também a utilização de sistemas com eletrodutos ou cabos lançados diretamente no solo. O uso de eletrodutos acarreta a utilização de unidades seladoras enquanto o uso de cabos implica na utilização de prensa-cabo.

As diversas recomendações quanto aos procedimentos de inspeção em instalações elétricas bem como a instalação de equipamentos de origem não elétrica em áreas classificadas.

Não é propósito deste texto apresentar em todos os detalhes, os requisitos construtivos ou de ensaios das diversas tecnologias de proteção para áreas classificadas nem quanto ao seu grau de proteção.

O programa desse treinamento abrange a teoria e informações práticas para equipamentos e acessórios, abordando os seguintes temas: 1. Propriedades básicas das substâncias inflamáveis; 2. Critérios para classificação de áreas; 3. Plano de classificação de áreas (documentos a serem gerados no âmbito do projeto); 4. Tipos e graus de proteção; 5. Principais tecnologias aplicáveis em equipamentos e acessórios disponíveis (princípio de funcionamento); 6. Particularidades e cuidados a serem observados no projeto, especificação, instalação, (manutenção e inspeção); 7. Aplicações e limitações de equipamentos e acessórios (para os tipos de proteção mais usados: Ex e, Ex i, Ex n, Ex d, Ex p, Ex m); 8. Vantagens e desvantagens dos principais tipos de proteção;

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9. Pontos mais relevantes das normas (brasileiras, internacionais e estrangeiras) e portarias aplicáveis (ex.: seção e número máximo 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 89/2012 e seus anexos ou outra portaria que a venha substituir, bem como das consequências técnicas, civis e legais do seu descumprimento; 1. 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 prensacabo; 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.

Nenhum trabalho é considerado concluído por seu autor, estando em 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.

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.

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Incentivamos a todos a aprender com os erros e acertos dos outros, pois como afirmou José Saramago3, “Aprender com a experiência dos outros é menos penoso do que aprender com a própria”.

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, ao conceito e tecnologia denominada de Segurança Intrínseca.

Destarte, é com o foco na segurança das pessoas e da instalação que elaboramos o presente texto com o fito de 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 alguém mais experiente sobre a maneira mais segura de se executar determinada tarefa.

Sabemos que o trabalho não está concluído e temos ciência que não abordamos tudo. Contudo, temos certeza que estamos contribuindo para a mudança no cenário 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.

3 José Saramago (1922 - 2010) foi um escritor português, agraciado com os prêmios Camões em 1995 e galardoado com o Nobel da Literatura em 1988.

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Temos consciência que o conhecimento puro e simples não é suficiente para inibir os acidentes. É preciso uma mudança na atitude de cada um, trabalhando com prudência, inteligência e foco na prevenção dos acidentes. Nunca terceirize sua segurança, pois as suas atitudes, seu equilíbrio emocional e sua atenção constante são imprescindíveis à sua segurança.

Agradecemos a acolhida ao nosso trabalho e, no intuito de melhorar continuamente o presente texto, procedemos mais uma revisão no texto. Agradecemos a todos que contribuíram com suas críticas e sugestões.

Francisco André de Oliveira Neto - TPCMI Sênior andrenet@petrobras.com.br e andre_neto@uol.com.br

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1 SUMÁRIO

CLASSIFICADAS15
1.1 Formação dos trabalhadores20
1.2 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS24
2 O PROCESSO DE ACIDENTE25
2.1 O custo da perda da vida humana para a indústria “off shore” brasileira29
2.2 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS32
3 O FOGO E INCÊNDIO3
3.1 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS36
4 PROPRIEDADES BÁSICAS DAS SUBSTÂNCIAS INFLAMÁVEIS37
4.1 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS43
5 CLASSIFICAÇÃO DOS PRODUTOS INFLAMÁVEIS45
5.1 Classificação dos produtos inflamáveis segundo o API45
5.2 Classificação dos produtos inflamáveis segundo a IEC48
5.4 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS52
6 RISCO, PERIGO E EXPLOSÃO5
6.1 Graus de risco56
6.1.1 A visão americana56
6.1.2 A visão internacional59
6.2 Minimizando o risco de incêndios e explosões60
6.3 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS61
7 RISCOS DE EXPLOSÃO A PARTIR DE POEIRAS COMBUSTÍVEIS63
7.1 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS70
8 CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS71
8.1 Definições71
8.2 Plano de áreas classificadas73
8.3 Extensão da área classificada74
determinação da extensão das áreas classificadas75
8.4 A visão conforme o conceito americano76
8.4.1 Exemplo de figuras de classificação de áreas79

1 PRESCRIÇÕES DA NR-10 PARA TRABALHOS EM ÁREAS 5.3 Critérios de agrupamento dos produtos inflamáveis: classificação API x IEC 49 8.3.1 Efeitos dos parâmetros associados as substâncias inflamáveis na 8.5 A visão conforme norma internacional .......................................................... 82

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8.5.1.1 Estimativa do grau de ventilação86
8.5.1.2 Disponibilidade da ventilação87
internacional8
8.6 A visão da norma Petrobras N-291891
8.7 Classificação de áreas geradas pela utilização de bancos de baterias95
8.8 Estimando a distância de risco ou delimitando a área classificada103
vapores inflamáveis104
8.10 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS107
9 CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS – UMA TAREFA DIFÍCIL113
10 PLANO DE CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS119
10.1 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS122
1 GRAUS DE PROTEÇÃO123
1.1 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS129

8.5.1 Avaliação do grau de ventilação e sua influência na classificação das áreas 84 8.5.1.3 Figuras de classificação de áreas conforme a visão da norma 8.9 Critérios objetivos para se classificar um ambiente sujeito a acumulação de

EM ÁREAS CLASSIFICADAS131
12.1 Tipos de proteção Ex132
12.1.1 Prova de explosão Ex d133
12.1.2 Segurança aumentada Ex e137
12.1.2.1 Terminais de segurança aumentada138
12.1.2.2 Motores “segurança aumentada” Ex e141
12.1.2.3 Luminárias Ex e144
12.1.3 Imerso em óleo Ex o146
12.1.4 Equipamentos pressurizados Ex p147
12.1.5 Equipamentos elétricos encapsulados Ex m148
12.1.6 Equipamentos e dispositivos Segurança Intrínseca Ex i148
12.1.6.1 Equipamentos simples151
12.1.7 Equipamentos elétricos não acendíveis Ex n152
12.1.8 Imersos em areia Ex q156
12.1.9 Proteção especial Ex s157
12.1.10 Proteção combinada158
12.1.1 Soluções de projeto/campo159
12.2 Equivalência das diferentes técnicas de proteção160
12.3 Energia de Ignição162

12 TIPOS DE TECNOLOGIAS APLICADAS EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 12.3.1 Circuitos Limitadores de energia .......................................................... 165

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12.4 Resumo169
INVÓLUCROS “t”170
12.6 NÍVEL DE PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTO (EPL)171
QUE UTILIZAM RADIAÇÃO ÓPTICA172
12.8 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS174
13 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ÁREAS CLASSIFICADAS177
13.1 Sistema com Eletrodutos (filosofia americana)178
13.1.1 Violações e exceções181
13.2 Sistema com Cabos186
13.3 Erros mais comuns em instalações “Ex”187
13.4 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS188
14 INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS EM ÁREAS CLASSIFICADAS189
14.1 Instalação de equipamentos elétricos em áreas classificadas189
14.2 Fontes de Ignição de origem não elétrica:191
14.3 Recomendações quanto à localização de bancos de baterias195
14.4 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS197
15 INSPEÇÃO EM ÁREAS CLASSIFICADAS199
15.1 Graus de inspeção200
15.2 Tipos de inspeção200
classificada202
15.4 Comentários Sobre a Inspeção204
15.5 Conhecimentos e habilidades necessárias pelos executantes204
15.6 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS205

13 12.5 PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS CONTRA IGNIÇÃO DE POEIRA POR 12.7 PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E DE SISTEMAS DE TRANSMISSÃO 15.3 Requisitos gerais a serem obedecidos para efetuar a inspeção em uma área

EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS207
16.1 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS214
17 CERTIFICAÇÃO DE CONFORMIDADE217
17.1 A Certificação no Brasil218
17.2 Marcação de equipamentos Ex221
17.3 EXERCÍCIOS RESPONDIDOS225

16 MANUTENÇÃO EM EQUIPAMENTOS PROJETADOS PARA UTILIZAÇÃO

Proteção de Equipamento' (EPL) para equipamentos Ex227

18 Introdução de um método alternativo de avaliação de risco incluindo os 'Níveis de 19 CRITÉRIOS PARA DETERMINAÇÃO DO GRAU DE RISCO OU MÉTODOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS ....................................................................... 233

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utilizando-se como critério as emissões fugitivas233
19.2 Um método alternativo para classificação da área237
19.3 Procedimento para classificação de áreas250
do senso comum253
20 Fibras óticas – riscos de ignição261
20.1 POSSIBILIDADE DE IGNIÇÃO261
20.2 ANEXO X - Ignición de una mezcla explosiva por radiación óptica263
21 CRITÉRIOS DE SEVERIDADE DE RISCO265
2 PRESENÇA SIMULTÂNEA DE PÓS E GASES271
EXPLOSIVAS273
24 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA277
áreas potencialmente explosivas281

19.1 Calculando a vazão mínima de ar a fim de obter ventilação adequada 19.4 Interpretação da IP 15 em projeto de plantas de processo: uma aproximação 23 CERTIFICAÇÃO DE COMPETÊNCIAS PESSOAIS EM ATMOSFERAS 25 ANEXO I - Relação de normas relativas à segurança de instalações e pessoas em 26 ANEXO I – Principais características de algumas substâncias inflamáveis. ...... 287

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1 PRESCRIÇÕES DA NR-10 PARA TRABALHOS EM ÁREAS CLASSIFICADAS.

A vergonha de confessar o primeiro erro nos leva a cometer muitos erros. (La Fontaine)

As execuções de serviços, elétricos ou não, em áreas classificadas devem ser precedidas de analise criteriosa de segurança, haja vista a necessidade imperiosa de garantir que a fonte de ignição não esteja presente ou ainda que as precauções adicionais, para minimizar os riscos de explosão com consequentes danos às instalações e à vida, foram tomadas.

A NR-10 tem expressado seu cuidado relativo aos trabalhos em áreas classificadas através das recomendações a seguir:

As empresas têm por obrigação garantir que em todas as instalações elétricas em que a carga instalada for superior a 75 kW seja elaborado e mantido atualizado o prontuário de instalações elétricas. O conteúdo desse prontuário está definido no item

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