Segurança de Equipamentos e Instalações Elétricas em Área Classificada

Autor: Teodorio Arão Santos de Oliveira

Engenheiro de Segurança contra Incêndio e Pânico

As áreas classificadas são áreas nas quais uma atmosfera explosiva de gás inflamável ou de poeira combustível está presente ou na qual é provável sua ocorrência, a ponto de exigir requisitos específicos para fabricação, instalação, utilização, inspeção, manutenção, reparo e auditorias de equipamentos elétricos, de instrumentação, de telecomunicações ou mecânicos “Ex”.

As atmosferas explosivas são formadas por misturas com ar de substâncias inflamáveis ou combustíveis na forma de gás, vapor, poeira ou fibras, as quais, após a ignição, permitem a propagação autossustentada de toda a mistura (explosão).

Exemplos de instalações industriais que apresentam áreas classificadas devido à presença de atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou de poeira de combustíveis são:

• Terminais portuários para carregamento e descarregamento de gases e líquidos inflamáveis, soja, açúcar, fertilizantes, trigo ou outros tipos de poeiras combustíveis;
• Postos de serviço para abastecimento de gasolina, diesel, álcool e GNV;
• Caminhões de transporte de produtos químicos inflamáveis ou gases liquefeitos;
• Silos e armazéns para transporte e armazenamento de grãos, farelos, fibras combustíveis (algodão, juta, linho, serragem) e poeiras não condutivas: açúcar, soja, trigo, milho, cevada, aveia, cacau, fertilizantes e carvão;
• Áreas de abastecimento de aviões em aeroportos;
• Indústrias químicas e petroquímicas (processo de fabricação de tintas, vernizes, plásticos e resinas);
• Indústrias farmacêuticas e de cosméticos;
• Indústrias alcooleiras, alimentícias e de biocombustíveis;
• Navios petroleiros e de produção e armazenamento de pétroleo do tipo FPSO – Floating Production Storage and Offloading;
• Refinarias de petróleo; e
• Plataformas offshore para prospecção, perfuração e produção de petróleo.

A segurança das instalações elétricas em áreas classificadas tem por objetivo fazer com que os respectivos equipamentos sejam devidamente especificados, instalados, inspecionados, mantidos e reparados, ao longo de todo o tempo em que permanecerem instalados em áreas classificadas. Podem ser citados como exemplos de equipamentos elétricos certificados para atmosferas explosivas (equipamentos “Ex”): luminárias, tomadas, plugues, lanternas manuais e portáteis, motores síncronos e de indução, instrumentos de testes, caixa de junção, instrumentos eletrônicos ou digitais (sensores, transmissores, atuadores, posicionadores), câmeras de circuito fechado de TV e sistemas de intercomunicação industrial.

Para que uma instalação “Ex” seja considerada segura, existe a necessidade de que as seguintes atividades sejam adequadas, de acordo com os requisitos indicados nas normas técnicas brasileiras adotadas da série ABNT NBR IEC 60079:

1. Classificação de áreas adequada;
2. Projeto “Ex” adequado;
3. Seleção de equipamentos “Ex” adequados, nas áreas de eletricidade, instrumentação, automação, telecomunicações e mecânica;
4. Aquisição de equipamentos devidamente certificados (envolvendo fabricantes, laboratórios de ensaios e organismos de certificação de produtos);
5. Montagem dos equipamentos e sistemas “Ex” adequada;
6. Inspeção inicial “Ex” detalhada, após cada nova montagem, reforma ou ampliação;
7. Comissionamento adequado dos equipamentos, sistemas e instalações “Ex”;
8. Operação adequada dos equipamentos “Ex”;
9. Serviços de reparo e recuperação de equipamentos “Ex” adequados;
10. Auditorias periódicas, de forma a verificar se todos os requisitos normativos estão sendo de fato realizados; e
11. Procedimentos adequados da gestão das mudanças, sempre que houver necessidade de alteração do processo, dos procedimentos, das instalações, dos equipamentos ou das pessoas.

A classificação de áreas é um método de análise e classificação do ambiente onde possa ocorrer uma atmosfera explosiva, de modo a facilitar a seleção adequada e instalação de equipamentos a serem instalados ou utilizados com segurança nestes ambientes, considerando os grupos de gases inflamáveis ou de poeiras combustíveis, assim como as respectivas classes de temperatura.

Na maioria dos locais onde os produtos inflamáveis são utilizados, é difícil assegurar que jamais ocorrerá a presença de uma atmosfera explosiva. Pode também ser difícil assegurar que os equipamentos jamais se constituirão em fontes de ignição. Entretanto, em situações em que exista uma alta probabilidade de ocorrência de atmosfera explosiva, a confiabilidade é obtida pelo uso de equipamentos que tenham uma baixa probabilidade de ocorrência de uma atmosfera explosiva, podem-se utilizar equipamentos construídos com base em normas industriais de aplicação geral.

Raramente é possível, por meio de uma simples análise de uma planta industrial ou mesmo de um projeto, decidir que partes daquela indústria podem ser enquadradas na definição de zonas (Zona 0, 1, 2, 20, 21 ou 22). É necessário um estudo mais detalhado e isso envolve a análise das probabilidades básicas de ocorrência de uma atmosfera explosiva.

Uma vez que se tenha avaliado a probabilidade da frequência e duração de uma liberação (bem como o grau de risco), a taxa de liberação, concentração, velocidade, ventilação e outros fatores que afetam o tipo ou a extensão da zona, existe então uma base confiável para determinar a probabilidade de presença de mistura explosiva de gases inflamáveis (Zonas 0, 1 ou 2) ou de poeiras combustíveis (Zona 20, 21 ou 22) nas áreas classificadas.

O que define que uma área seja considerada como sendo classificada é a probabilidade da presença da atmosfera explosiva, seja devido a gases inflamáveis ou a poeiras combustíveis. Podem ser citados como exemplos de gases inflamáveis: gás natural, GLP, vapores de gasolina, querosene ou álcool. São exemplos de poeiras combustíveis: grãos ou farelos de trigo, milho, soja, açúcar, carvão e alimentos.

A probabilidade de presença de uma atmosfera explosiva de gás bem como o tipo de zona depende, principalmente, do grau da fonte de risco e da ventilação. A determinação dos tipos de zonas das áreas classificadas é baseada na frequência ou na probabilidade estatística de ocorrência e duração de uma atmosfera explosiva de gás na área de processo considerada no estudo. As normas ABNT NBR IEC 60079-10-1 e ABNT NBR IEC 60079-10-2, classifica as áreas de risco em zonas e grupos, conforme visto na Tabela 01 e Tabela 03.

Alguns procedimentos para classificação em alguns “Códigos Industriais” ou algumas “Práticas Recomendadas” aplicadas em diversos países do mundo, inclusive no Brasil, consideram de forma muito simplificada a probabilidade de ocorrência de presença de atmosfera explosiva, conforme visto na Tabela 02.

A determinação do grupo é estabelecida em função dos gases explosivos presentes no ambiente, sendo subdividido em Grupo I, Grupo II ou Grupo III, conforme Tabela 03.

A classificação de áreas, tendo como base os conceitos de zonas para gases inflamáveis (Zonas 0, 1 ou 2) e para poeiras combustíveis (Zonas 20, 21 ou 22) podem ser vistos na Figura 1 e 2, respectivamente.

As placas de sinalização de segurança instaladas em áreas classificadas são destinadas a alertar e advertir os trabalhadores que estão envolvidos com a execução de atividades nestes locais sobre o risco de formação de atmosferas explosivas no local de trabalho e, desta forma, sobre a necessidade de seguir procedimentos de trabalhos seguros, as recomendações das análises de risco aplicáveis e as observações de segurança das respectivas permissões de trabalho emitidas.

Estas placas de sinalização são destinadas também a ressaltar a percepção do risco quanto à execução de atividades em áreas classificadas, ou áreas circundantes a estas, sobre o eventual risco de utilizar equipamentos elétricos, eletrônicos ou mecânicos, devido à possibilidade de geração de centelhas, faíscas ou superfícies quentes, por conta do atrito ou de acúmulo de cargas eletrostáticas, que podem vir a se tornar fontes de ignição.

As placas de sinalização de segurança “Ex” necessitam:

1. ser instaladas nas rotas de acesso às áreas classificadas, incluindo escadas, portas e acesso às casas de operação ou controle;
2. permitir uma rápida visualização e um fácil entendimento por parte das pessoas que adentram as áreas classificadas;
3. possuir tamanho e formato compatíveis com a identificação visual da instalação; e serem fabricadas de materiais adequados contra influências externas existentes nas instalações, como ataques químicos ou ambientes marítimos.

As áreas classificadas devem possuir sinalização de segurança, visível e legível, indicando a proibição da presença de fontes de ignição, de acordo com a NR 37. A utilização de placas de sinalização de segurança em áreas classificadas está de acordo com as normas ABNT NBR IEC 60079-14 e ABNT NBR IEC 61892-7, conforme visto na Figura 3.

Figura 3 – Placa de sinalização de segurança em áreas classificadas/Fonte: ABNT NBR IEC 60079-14 e ABNT NBR IEC 61892-7

De acordo com requisitos legais vigentes no Brasil, alinhados com os requisitos internacionais do esquema de certificação de equipamentos “Ex” elaborados de comum acordo pelos países participantes do IECEx e que tem apoio das Nações Unidas, para que os equipamentos elétricos possam ser instalados em áreas classificadas, estes devem ter passado por um processo de avaliação da conformidade e devem ser certificados por Organismo de Certificação de Conformidade, de acordo com os Requisitos de Avaliação de Conformidade (RAC) de produtos elétricos para instalação em áreas classificadas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis.

Estes Certificados de Conformidade de equipamentos elétricos “Ex” devem ser emitidos com base em relatórios de ensaios realizados em laboratórios com reconhecimento na área de equipamentos “Ex”, bem como em avaliações da conformidade, tendo como base os requisitos especificados na série de normas da ABNT NBR IEC 60079 – Atmosferas explosivas.

A NR 10 requer que os equipamentos elétricos “Ex” a serem instalados em áreas classificadas possuam certificados de conformidade emitidos no âmbito do Sistema Brasileiro da Avaliação da Conformidade (SBAC), que é o INMETRO.

Ao se instalar equipamentos ou sistemas elétricos, de instrumentação, de automação, de telecomunicações ou mecânicos em uma planta de processamento de petróleo ou petroquímico ou em um local onde possam estar presentes produtos inflamáveis ou combustíveis, as medidas de proteção tomadas, os tipos de proteção dos equipamentos “Ex” e os níveis de proteção dos equipamentos “Ex” (EPL – Equipment Protection Level) proporcionados, dependem do risco do potencial envolvido.

As características técnicas dos equipamentos, produtos, dispositivos e sistemas elétricos e mecânicos “Ex” para instalação em atmosferas explosivas representam soluções que estes produtos não representem uma fonte de ignição que possa causar a explosão da atmosfera explosiva de gás inflamável ou poeira combustível que possa estar presente no local da instalação.

Estas características podem ser obtidas por meio de um invólucro externo adequado (por exemplo invólucros pressurizados ou invólucros à prova de explosão), ou de equipamentos que não gerem centelhas ou faíscas (equipamentos com segurança aumentada ou equipamentos não acreditáveis), ou ainda por meio de redução dos níveis de energia nos circuitos elétrico ou ópticos (segurança intrínseca ou proteção óptica).

Os equipamentos elétricos, de instrumentação, de automação, de telecomunicações ou mecânicos para serem instalados em áreas classificadas contendo atmosferas explosivas, devem possuir características específicas de proteção. Estas características de proteção são denominadas “tipos de proteção Ex”, normalizados na série de normas ABNT NBR IEC 60079 e ABNT NBR ISO/IEC 80079 – Atmosferas explosivas.

Os principais tipos de proteção “Ex” mais comumente aplicados a equipamentos “Ex” industriais podem ser vistos na Tabela 04.

Os principais tipos de proteção “Ex” aplicados a equipamentos elétricos ou mecânicos destinados a instalação ou utilização em áreas classificadas tem as suas figuras representativas apresentadas na Figura 4.

São aplicáveis para os equipamentos e instalações elétricas em áreas classificadas os requisitos apropriados e aplicáveis para os equipamentos e instalações em áreas não classificadas. No entanto, os requisitos de instalação de equipamentos elétricos em áreas não classificadas são muitas vezes insuficientes para atender os elevados níveis de risco e de requisitos de segurança necessários para instalações destes tipos de equipamentos em áreas classificadas, as quais podem conter atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis. Este fato faz com que os projetos de instalações “Ex” possuam particularidades e requisitos próprios que os tornam mais específicos, e, portanto, elaborados com um grau mais elevado de complexidade.

De acordo com os requisitos da ABNT NBR IEC 60079-14, equipamentos elétricos e de instrumentação devem ser especificados, dimensionados, instalados e utilizados de forma que opere dentro de suas faixas nominais de potência, tensão, corrente, freqüência, regime de serviço, entre outras características, onde um “desvio” ou “não-conformidade” pode colocar em risco a segurança do equipamento e, consequentemente, de toda a instalação.

Em particular, cuidados devem ser tomados para assegurar que a tensão e a frequência sejam apropriadas para o sistema de alimentação no qual os equipamentos são utilizados e que a classificação da temperatura tenha sido estabelecida para a tensão e frequência nominais ou especificadas para os equipamentos.

Para a maioria das situações é previsto que as considerações apresentadas sejam aplicadas para a seleção de EPL (Equipment Protection Level) de equipamentos “Ex” com relação às zonas dos locais de instalação. A ABNT NBR IEC 60079-14 apresenta a metodologia “tradicional” da seleção do EPL de acordo com as determinações das zonas de áreas classificadas com gases inflamáveis ou poeiras combustíveis, conforme visto na Figura 5.

Fazendo-se uma comparação simplificada entre o EPL e os tipos de proteção, para fins de instalação em atmosferas explosivas de gás (Grupo II), de forma similar às definições indicadas na ABNT NBR IEC 60079-14, baseado em zonas (sem levar em consideração nenhuma avaliação adicional de risco), tem-se que os seguintes critérios de seleção de EPL de equipamento com relação à classificação de áreas contendo inflamáveis:

– Equipamentos elétricos “Ex” com EPL Ga são adequados para instalação em áreas classificadas de gás dos tipos Zonas 0, 1 e 2;

– Equipamentos elétricos “Ex” com EPL Gc são adequados para instalação somente em áreas classificadas de gás do tipo Zona 2.

De forma similar podem ser relacionados os EPL para instalação em atmosferas explosivas de poeiras combustíveis (Grupo III), como apresentado a seguir:

– Equipamentos elétricos “Ex” com EPL Da são adequados para instalação em áreas classificadas de poeiras dos tipos Zonas 20, 21 e 22;

– Equipamentos elétricos “Ex” com EPL Db são adequados para instalação em áreas classificadas de poeiras dos tipos Zonas 21 e 22;

– Equipamentos elétricos “Ex” com EPL Dc são adequados para instalação somente em áreas classificadas de poeiras do tipo Zona 22.

Em áreas classificadas, a eliminação das fontes de ignição pode ser considerada como um requisito fundamental, sendo que a implantação de um sistema efetivo de aterramento e de equipotencialização representa um critério básico de projeto.

Além de evitar o acúmulo de eletricidade estática, o sistema de aterramento contribui também para a devida atuação de dispositivos de proteção contra faltas a terra, no caso da ocorrência de falhas do isolamento para a terra em equipamentos e circuitos elétricos, os quais rapidamente desligam o circuito. Caso contrário, poderia ocorrer a existência de pontos quentes com temperatura excessiva ou que poderiam ser gerados arcos elétricos devido à falha do isolamento.

A combinação das técnicas de equipotencialização e de aterramento é utilizada de forma a manter o potencial do sistema sob consideração no potencial zero do sistema de terra. Os principais objetivos dos circuitos de aterramento e equipotencialização são:

1. Eliminar a possibilidade de choques elétricos para as pessoas;
2. Proporcionar a devida operação de dispositivos de proteção de forma que o tempo de duração das correntes de falta seja minimizado;
3. Equalizar o potencial de tensão de partes metálicas não destinadas à condução de corrente; e
4. Evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas geradas pela movimentação de fluidos nos equipamentos de processo.

Uma vez que as instalações elétricas em áreas classificadas possuem características específicas de projeto, a fim de torná-las adequadas para atmosfera contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis, é essencial, por razões de segurança, durante toda a vida útil destas instalações, que seja preservada a integridade destas características específicas e dos tipos de proteção “Ex” dos equipamentos.

Neste sentido, as atividades de inspeção e manutenção de equipamentos e instalações “Ex” podem ser consideradas como sendo o “coração” de todo processo de gestão de segurança, de ativos “Ex”, de processos e de pessoas, relacionados com o tema “segurança dos equipamentos e das instalações em atmosferas explosivas”.

Somente por meio da aplicação periódica de inspeções das instalações, é possível evitar casos potenciais de risco, de “desvios” ou de não conformidades. É nesta fase que se percebe os benefícios da utilização de equipamentos elétricos com tipos de proteção “Ex” mais “modernos”, por exemplo, os equipamentos intrinsecamente seguros, em relação aos “antigos” equipamentos com invólucros metálicos do tipo “à prova de explosão”, em especial aqueles com juntas flangeadas e entradas diretas de cabos. Equipamentos Ex “d” com invólucros metálicos requerem verificações de folga (interstícios) ou rugosidade das juntas flangeadas, que nem sempre são de simples aplicação pelas equipes de manutenção da instalação elétrica “Ex”.

Os equipamentos elétricos “Ex” instalados em atmosferas explosivas devem ser inspecionados, pelo menos, em intervalo de três anos, por pessoal devidamente treinado, qualificado ou certificado. Os resultados dos relatórios das inspeções devem ser arquivados no Prontuário das Instalações Elétricas da instalação ou unidade industrial.

Os eventuais “desvios” ou “não conformidades” encontradas nos equipamentos e instalações elétricas de campo devem ser corrigidos o mais rapidamente possível, de forma a evitar que os equipamentos com certificação “Ex” possam representar fontes de ignição devido aos “desvios” encontrados nas inspeções em áreas classificadas.

Os equipamentos elétricos “Ex” instalados em atmosferas explosivas devem ser mantidos em um estado de integridade de acordo com as suas especificações de instalação, de acordo com as normas técnicas vigentes na época. Isto não requer, normalmente, que os equipamentos “Ex” existentes atendam, em cada caso, os requisitos e especificações de instalação posteriores à época de sua construção, os quais podem ser diferentes ou “mais rigorosos”. Todos os equipamentos devem, porém, estar de acordo com as respectivas especificações e instruções de instalação elaboradas pelo fabricante.

Da mesma forma, a execução dos serviços rotineiros de manutenção de equipamentos elétricos construídos de acordo com especificações que tenham sido alteradas pela normalização ou pelo fabricante não requer que estes equipamentos “Ex” sejam necessariamente substituídos ou modificados. Um pré-requisito para esta manutenção é que, após a execução dos serviços, com a utilização de peças sobressalentes originais, onde necessário, o equipamento “Ex” ainda corresponda e atenda a todas as especificações originais de fabricação, a fim de assegurar sua adequação para a área classificada do local da instalação.

Os procedimentos, requisitos e listas de verificação indicados na ABNT NBR IEC 60079-17 devem ser aplicados quando da execução de serviços de inspeção e manutenção de sistemas elétricos, de instrumentação, de automação ou de telecomunicações em atmosferas explosivas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis.

As etapas de inspeção e manutenção das instalações “Ex” podem ser consideradas um dos elos mais importantes na corrente de ações de segurança que englobam essas instalações, desde as etapas iniciais de projeto e de seleção dos equipamentos até os serviços de montagem e manutenção, passado pelo processo de avaliação da conformidade por meio da certificação dos equipamentos “Ex”, de empresas de serviços de projeto, montagem, inspeção, manutenção ou reparo e recuperação de equipamentos “Ex”, e de competências pessoais “Ex”.

As atividades de inspeções das instalações em atmosferas explosivas fazem com que as eventuais não conformidades existentes que forem detectadas possam ser prontamente tratadas e corrigidas, de forma a assegurar que os equipamentos “Ex” continuem apresentando suas funções e tipos de proteção para os quais foram fabricados e certificados.

Sob o ponto de vista de segurança das instalações industriais “Ex” e das pessoas que nelas trabalham, bem como da preservação da vida e do meio ambiente, ao longo do ciclo total de vida das instalações “Ex”, a ABNT NBR IEC 60079-17 é considerada uma das normas “Ex” mais importantes. Isto se deve ao fato que a aplicação adequada e periódica desta norma, assegura que as instalações industriais em atmosferas explosivas estejam continuamente de acordo com os requisitos de proteção proporcionados pelos equipamentos “Ex”, bem como estejam adequados aos agentes agressivos presentes no ambiente industrial, como poeira, sujeira, salinidade, ataques químicos corrosivos, bem como às influências externas para instalações marítimas (como ventos, umidade, salinidade, água do mar, corrosão galvânica e corrosão atmosférica).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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__NBR IEC 60079-11: Atmosferas explosivas – Parte 11 – Proteção de equipamentos por segurança intrínseca “i”. Rio de Janeiro: ABNT, 2013 Versão corrigida: 2017.

__NBR IEC 60079-14: Atmosferas explosivas – Parte 14 – Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas. Rio de Janeiro: ABNT, 2016 Versão corrigida: 2018.

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__NBR IEC 60079-17: Atmosferas explosivas – Parte 17 – Inspeção e manutenção de instalações elétricas. Rio de Janeiro: ABNT, 2016 Versão corrigida: 2018.

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__NBR IEC 60079-36: Atmosferas explosivas – Parte 31 – Proteção de equipamentos contra ignição de poeira por invólucros “t”. Rio de Janeiro: ABNT, 2014.

__NBR IEC 61892-7: Unidades marítimas fixas e móveis – Instalações elétricas. Rio de Janeiro: ABNT, 2020.

__NBR ISO 80079-36: Atmosferas explosivas – Parte 36 – Equipamentos não elétricos para atmosferas explosivas – Métodos e requisitos básicos. Rio de Janeiro: ABNT, 2018.

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BRASIL, Ministério do Trabalho e Previdência. NR 10 – Segurança em instalações e serviços em eletricidade, Brasília, 2019.

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